Darum sind Bakterien so wichtig für unsere Gesundheit

Wer bin ich? Auf diese Frage, die den Menschen schon seit jeher umtreibt, hat die Mikrobiologie die wohl verblüffendste Antwort: Viele mehr, als wir denken. Wir sehen zwar nur uns selbst, wenn wir in den Spiegel schauen. In Wahrheit ist unser Körper jedoch der Heimatplanet für Billionen Mikroorganismen. Sie bevölkern die feuchten Täler unserer Achseln, die kühlen Wüsten unserer Unterarme, leben zwischen den schroffen Wänden unserer Zähne und in den sauerstoffarmen Tiefen unseres Darms. Wie viele dieser Mini-Mitbewohner uns innerlich und äusserlich besiedeln, ist schwer zu sagen. Schätzungen zufolge entspricht ihre Menge aber ungefähr der Anzahl unserer Körperzellen – etwa vierzig Billionen. Es sind vor allem Bakterien und die ihnen ähnlichen Archaeen. Aber auch Pilze und Viren sind darunter. Gemeinsam bilden sie unsere Mikrobiota. Diese beeinflusst unsere Gesundheit viel umfassender, als lang bekannt war. Und das vor allem positiv: Manche Bakterien stellen Vitamine her, andere helfen beim Verdauen oder schützen vor Infektionen. Neueren Forschungen zufolge beeinflussen Mikroorganismen wohl auch unsere Stimmung und unser Verhalten. Fest steht: Ohne sie wären wir nicht lebensfähig. Mediziner hoffen, mit ihrer Hilfe in Zukunft auch Menschen heilen zu können.

Obwohl sie immer bei uns sind, denken wir kaum über Mikroorganismen nach. Mit der Corona-Pandemie kam die Angst vor dem Unsichtbaren: Das Händewaschen zu vergessen fühlt sich an wie ein Vergehen. Desinfektionsmittel versprechen Sicherheit. Doch eigentlich erinnert uns Covid-19 vor allem daran, wie wenig wir über den Mikrokosmos wissen, der uns umgibt. Das gilt insbesondere für Bakterien: Seit der Erfindung des Mikroskops im 17. Jahrhundert weiss man, dass es sie gibt. Im 19. Jahrhundert entdeckten der Franzose Louis Pasteur und der Deutsche Robert Koch, zwei Gründerväter der Mikrobiologie, wie Bakterien Flüssigkeiten kontaminieren und Infektionen verursachen. Damit war der Ruf der Winzlinge erstmal ruiniert. Obwohl anders aufgebaut als Viren, galten auch sie lang vor allem als Krankheitserreger. Erst vor etwa dreissig Jahren begann sich die wissenschaftliche Wahrnehmung zu ändern. Die Technik machte Fortschritte: Günstigere DNA-Sequenzierung erlaubte es Forschern, die in Proben enthaltenen Mikroben zu erfassen.

Die meisten Bakterien sind harmlos

«Wir haben ihre Vielfalt unterschätzt – und ihre Bedeutung für unsere Gesundheit», sagt die Mikrobiologin Emma Wetter Slack, die als Professorin an der ETH Zürich die Mikrobiota und ihren Einfluss auf das Immunsystem erforscht. Heute weiss man: Die meisten der Bakterien, mit denen wir unseren Körper teilen, sind für uns harmlos – oder nützen uns sogar. «Sie produzieren das für die Blutgerinnung notwendige Vitamin K, auch Vitamin B12, Folsäure und Biotin. Indem sie Ballaststoffe zersetzen, erleichtern sie uns die Verdauung. Eines ihrer Stoffwechselprodukte, das Butyrat, vermindert Entzündungsreaktionen», so Emma Wetter Slack. Krank machen Bakterien vor allem dann, wenn sie von ihrem angestammten Biotop in Regionen geraten, in die sie nicht gehören. «A-Streptokokken beispielsweise existieren bei einigen Menschen im Rachenraum, ohne Probleme zu verursachen. Geraten sie in eine offene Wunde, führt das in manchen Fällen zu einer tödlichen Sepsis.» Weniger gefährlich, aber dafür vielen Frauen vertraut: die Blasenentzündung, eine Folge von der aus dem Darm in die Harnröhre gewanderten Bakterienspezies Escherichia coli. «Manchmal ist es auch nur ein Stamm einer ansonsten harmlosen Art, der für den Menschen gefährlich wird», sagt Emma Wetter Slack.

Um diese Wechselwirkungen besser zu verstehen, riefen zwei internationale Forschungsprojekte 2008 zum grossen Mikrobenzählen auf. Die beteiligten Wissenschafter gewannen nicht nur etliche Informationen über Art und Anzahl der Mikroorganismen, die im Darm, auf der Haut und im Mund ihrer Probanden leben. Sie konnten auch zeigen, wie sich diese Mikrobiota mit dem Alter verändert und dass manche dieser Veränderungen mit Krankheiten in Verbindung stehen: Allergien, Neurodermitis, chronisch-entzündliche Darmerkrankungen oder Stoffwechselstörungen wie Adipositas und Typ-2-Diabetes. Auch bei Depressionen und Autismus scheint es einen Zusammenhang zu geben. «Es ist, als hätten wir bislang nur den Mond gesehen und jetzt sehen wir den ganzen Sternenhimmel», sagt Claudia Traidl-Hoffmann, Professorin und Chefärztin für Umweltmedizin am Universitätsklinikum Augsburg.

«Das vergessene Organ»

Manche Experten nennen die Mikrobiota bereits liebevoll das «vergessene Organ». Andere warnen vor einer «Mikrobiomania», so gross sind die Hoffnungen. «Wir haben derzeit noch mehr Fragen als Antworten», sagt die in Zürich lehrende Emma Wetter Slack. «In den meisten Fällen wissen wir noch nicht, ob die veränderte Mikrobiota die Krankheit beeinflusst oder umgekehrt.» Ob also beispielsweise die Spezies Staphylococcus aureus, die bei Dermatitis vermehrt auf der Haut vorkommt, die Hautirritationen auslöst oder sich nur in Folge dieser ansiedelt. Ein Huhn-Ei-Problem – im winzigen Massstab von einem Mikrometer.

Ständig kommen jedoch neue Erkenntnisse hinzu. Zum Beispiel die, dass schon ungeborene Kinder eine Mikrobiota besitzen. Anders als angenommen ist der Uterus also wohl doch kein völlig steriler Raum. Auch in einigen Organen konnten überraschenderweise Mikroben nachgewiesen werden. Erstaunlich sei, wie sehr sich die Kolonien auf dem Körper eines Menschen voneinander unterscheiden, so Emma Wetter Slack: «Man kann sich das vorstellen wie einen botanischen Garten, der verschiedene Klimazonen abbildet. Der Unterarm zum Beispiel ist nur für Arten geeignet, die viel Sauerstoff vertragen. In den Achseln oder hinter den Ohren überleben auch solche, die eine sauerstoffarme Umgebung bevorzugen.» Auch von Mensch zu Mensch gibt es grosse Unterschiede, unter anderem weil jede Bakterienart aus verschiedenen Stämmen besteht. Man könnte sagen: Unsere Mikroorganismen sind es, die uns wirklich individuell machen.

Vaginal Seeding für ein besseres Immunsystem

Das beginnt bereits mit der Geburt. Seit Millionen von Jahren geben weibliche Säugetiere während des Geburtsvorgangs das Mikrobiom ihrer Vagina an ihre Nachkommen weiter. Bei Babies, die durch Kaiserschnitt entbunden werden, fehlt ein Teil dieser Mikroben, die sonst übertragen würden. Dies könnte einer der Gründe sein, warum Kaiserschnittkinder häufiger an Asthma, Allergien, Darmentzündungen und Immunschwächen leiden. Oder warum sie anfälliger sind für bestimmte Infektionen. Von den Säuglingen, die nach der Entbindung eine Staphylokokken-Infektion entwickeln, kamen achtzig Prozent per Kaiserschnitt zur Welt. Manche Spitäler bieten deshalb das sogenannte Vaginal Seeding an: Nach dem Kaiserschnitt betupfen Ärztin oder Hebamme das Kind mit dem Sekret der Mutter – ein Verfahren, das mangels grösserer Studien aber noch umstritten ist.

Zu den Mikroben, die ein Neugeborenes während der Geburt einsammelt, gesellen sich danach etliche weitere. Sie stammen aus der Luft oder beziehen ihr neues Zuhause beim Berühren, Füttern, Wiegen oder Anziehen. Insbesondere die Bakterien, die sich im Darm breitmachen, sind wichtige Alliierte: Studien zeigen, dass die sich dort bildende Flora entscheidend zur Ausbildung des Immunsystems beiträgt. Ist die Darmwand dicht ausgekleidet mit «guten» Bakterien, bleibt auch weniger Platz für krankmachende wie zum Beispiel Salmonellen. Nach dem dritten Lebensjahr ändert sich die Zusammensetzung der Mikroorganismen nicht mehr dramatisch – ausser, ihnen wird mit Antibiotika zugesetzt. Diese wirken wie ein Rasenmäher: Sie vernichten nicht nur die Krankheitserreger, sondern auch alles andere, was unschuldig im Darm blüht. Zwar erholt sich die Darmflora normalerweise innerhalb eines Jahres. Einige Arten verschwinden jedoch für immer.

Steuern Mikroorganismen unsere Emotionen?

Das sind keine banalen Erkenntnisse, denn die Mikroorganismen kommunizieren mit unserem Gehirn: Darmbakterien können den Botenstoff GABA, dem beruhigende und schlaffördernde Eigenschaften zugeschrieben werden, genauso herstellen wie das Gehirn. Andere Botenstoffe aus dem Darm ähneln den Hirnbotenstoffen nur, sind aber ebenfalls dort aktiv. Inwieweit die Winzlinge in unseren Eingeweiden Emotionen mitsteuern, versuchen Wissenschafter derzeit herauszufinden. Das Angstempfinden von Versuchstieren zum Beispiel lässt sich dämpfen, wenn man den Vagusnerv kappt – die Verbindung, über die Darmbakterien mit dem Gehirn kommunizieren. Das konnte ein Team der ETH Zürich zeigen.

Gesunde Erwachsene tragen eine voll ausgebildete Mikrobiota mit sich herum. Bei einem achtzig Kilogramm schweren Menschen macht diese ungefähr fünf Kilogramm des Gewichts aus. Sie ist jedoch nicht völlig stabil. Wenn wir reisen, unsere Ernährung umstellen oder Körperkontakt mit anderen haben, verändert sich die Zusammensetzung. Sportler beherbergen andere Darmbakterien als Nichtsportler, weil regelmässige Bewegung die Verdauung beschleunigt. Hundebesitzer übernehmen Mikroben ihres Rocky oder ihrer Luna – und umgekehrt. Eine Untersuchung des Mikrobioms ist deswegen auch immer eine Momentaufnahme: Sie zeigt die aktuellen Lebensumstände. Dennoch lässt sie neueren Erkenntnissen zufolge wohl Rückschlüsse auf das Alter zu. Bis auf vier Jahre genau konnte eine Künstliche Intelligenz dieses bei gesunden Menschen vorhersagen – nur, indem sie die Darmbakterien analysierte.

Mehr Rohkost und Obst

Wenn die Bewohner unserer Mikroben-WG immer mal wieder wechseln, woran lässt sich dann festmachen, ob diese intakt ist? «Wir gehen derzeit davon aus, dass ein möglichst diverses bakterielles Ökosystem der Gesundheit zuträglich ist», sagt Emma Wetter Slack. Darauf deuten zum Beispiel Untersuchungen bei den Hazda hin, einem Volk von Jägern und Sammlern im Norden Tansanias. Sie ernähren sich besonders abwechslungs- und ballaststoffreich. In ihrem Stuhl finden sich andere und mehr unterschiedliche Bakterien als bei den an Tiefkühlpizza und Burger gewohnten Menschen in Industrienationen.

Eine Möglichkeit, die eigene Mikrobiota aufzupäppeln, ist demnach, mehr Rohkost und Obst zu essen. «Eine unserer aufregendsten Entdeckungen war, dass die Vielfalt der Mikroben im Darm eines Menschen umso grösser ist, je mehr unterschiedliche Pflanzen er zu sich nimmt», schreibt Daniel McDonald, wissenschaftlicher Leiter der Mikrobiom-Studie «American Gut Project», einer der bisher grössten Untersuchungen weltweit. In Proben von Menschen, die viel Fleisch essen, entdeckten die Wissenschafter dafür mehr Mikroorganismen mit Antibiotikaresistenzen. Ebenfalls ungünstig: viel Salz und Fett, Emulgatoren und künstliche Süssstoffe. Lebensmittel, in denen sich Mikroorganismen tummeln – zum Beispiel Sauerkraut, Rohmilch oder Käse –, können dagegen helfen, dem Artensterben vorzubeugen.

Erst seit etwa zwanzig Jahren weiss man, welchen lebenswichtigen Beitrag die Mikrobiota für unsere Gesundheit leistet. In weiteren zwanzig werden die Mikroorganismen, mit denen wir unseren Körper teilen, vielleicht so gut erforscht sein, dass sich Krankheiten mit einem gezielten Eingriff in dieses komplexe Ökosystem behandeln lassen. Bis es so weit ist, gilt der bewährte Oma-Grundsatz: Kind, iss deinen Salat und sitz nicht den ganzen Tag rum! 

3 weitere Facts:

• Eine Reihe von Kosmetikherstellern bietet Produkte an, die «freundliche» Bakterien auf der Haut ansiedeln oder vorhandene mit Inhaltsstoffen wie Pro- und Präbiotika aufpäppeln sollen. Die Studienlage dazu ist jedoch dünn. In einer kleinen Studie zeigte ein Spray mit Roseomonas mucosas eine vielversprechende Wirkung bei Patienten mit Dermatitis. Dieser wird jedoch noch getestet. Ein Unternehmen, das für seine Forschung Fördermittel der EU erhalten hat, ist der niederländische Hersteller Micreos. Dessen Produkte sollen gezielt Staphylococcus aureus angreifen, eine Bakterienspezies, die mit Dermatitis in Verbindung gebracht wird. «Die Mikrobiota eines gesunden Menschen lässt sich zum Glück nicht so leicht beeinflussen», sagt die Chefärztin für Umweltmedizin Claudia Traidl-Hoffmann. Tägliches Duschen oder auch vermehrtes Händewaschen schadet der Hautbarriere nicht. Auch antibakterielle Hautwasser oder Waschlotionen bringen die Mikroben laut der Expertin nicht dauerhaft aus dem Gleichgewicht.
• Probiotika sind Lebensmittel, in denen erwünschte Mikroorganismen wie Hefepilze, Bifidobakterien oder auch Laktobazillen leben. Zu den natürlichen Probiotika zählen unter anderem Nature-Joghurt, Kefir, saure Gurken, Käse, nicht pasteurisiertes Sauerkraut oder Kimchi. Manche Joghurts und Drinks werben damit, dass sie besonders viele Mikroorganismen enthalten. Ihre Wirksamkeit ist aber umstritten. Experten zufolge sind mehr als eine Milliarde Mikroorganismen pro Becher nötig , damit sich ein positiver Effekt einstellen kann. Nur schon falsche Lagerung dezimiert die enthaltenen Bakterien, und ob sie in ausreichender Menge die Reise durch die Magensäure überstehen, ist fraglich. Probiotika gibt es auch als Kapseln oder Tropfen in der Apotheke. Studien zufolge können diese gegen Durchfall nach der Einnahme von Antibiotika helfen, wirken aber nicht bei jedem: Die ursprüngliche Zusammensetzung des Mikrobioms und die Gene entscheiden, ob sich Neuankömmlinge ansiedeln.
• Bei Menschen mit einer chronischen Darmentzündung kann eine Behandlung mit fremden Mikroben, zum Beispiel in Form von Tabletten, die geschädigte Darmflora heilen. Die Bakterienspender müssen ähnliche Anforderungen erfüllen wie Blutspender, zudem normalgewichtig sein. Weil die Stuhltransplantation derzeit noch Risiken birgt, wird sie nur bei schweren Fällen eingesetzt.