Mikrobiota, Darmbarriere & Nahrungsmittelallergie

Nahrungsmittelallergien nehmen weltweit zu, was auf eine Reihe recht unterschiedlicher Risikofaktoren zurückgeführt wird. Eine bedeutende Rolle bei der Entwicklung von Nahrungsmittelallergien spielen die Zusammensetzung des Mikrobioms und die Funktionsfähigkeit der intestinalen Barriere. Präventive Ansätze müssen letztlich auf eine ausgewogene Immunantwort auf Antigene abzielen.

Karin Gruber

 

Mit seiner Oberfläche von rund 300 m2 ist der Darmtrakt die weitaus größte „Außenoberfläche“ des Körpers, phylogenetisch gesehen ebenso wie funktionell. Eine der Konsequenzen dieser exponierten Lage: Myriaden von Immunzellen. Das darmassoziierte Immunsystem, auch als GALT (gut associated lymphoid tissue) bezeichnet, umfasst rund 80 Prozent der Immunzellen des Körpers, verteilt auf Lamina propria, Peyer-Plaques, Lymphfollikel, Wurmfortsatz des Blinddarms und Mandeln und ist somit das größte Immunorgan des menschlichen Körpers.

Damit ist man für die Begegnung mit potenziell antigen wirksamen Substanzen schon einigermaßen gerüstet, und die Entscheidung über Toleranzentwicklung oder Abwehrinduktion erfolgt im Allgemeinen ohne Probleme beziehungsweise Beschwerden. Zu den möglichen Komplikationen gehören Nahrungsmittelallergien, eines der Forschungsgebiete von Assoz. Prof. DDr. Eva Untersmayer-Elsenhuber vom Institut für Pathophysiologie und Allergieforschung der Meduni Wien. „Anhand von Nahrungsmittelallergien zeigt sich auch deutlich, wie sehr die Immunantwort auf Substanzen im Darmtrakt für den ganzen Körper prägend ist.“

Die Häufigkeit von Nahrungsmittelallergien ist in den vergangenen Jahrzehnten gestiegen. Provokationstests ergeben eine Prävalenz von bis zu zehn Prozent. Man geht davon aus, dass der  Anstieg von Allergien generell nicht ausschließlich mit genetischen Faktoren erklärbar ist. Für Nahrungsmittelallergien mit ihrer multifaktoriellen Genese kommen viele Risikofaktoren in Betracht. Dazu gehören epigenetische Effekte von Umweltfaktoren und Lebensgewohnheiten ebenso wie übertriebene Hygiene, zu häufige Antibiotikagabe im frühen Kindesalter, zu späte Einführung von Allergenen in der Beikost und allgemeine ernährungsassoziierte Faktoren wie ein überhöhter Verzehr von Fett im Rahmen der Western Diet und eine mit der Ernährungsweise einhergehende Abnahme der Diversität der Mikrobiota.

In Hinblick auf die Abläufe im Intestinaltrakt resümiert Untersmayr-Elsenhuber: „Nahrungsmittelallergien sind so wie Allergien generell häufig mit Veränderungen der Mikrobiota-Zusammensetzung und mit Störungen der intestinalen Barriere assoziiert, wobei viele Details der Wechselwirkungen noch nicht bekannt und derzeit Gegenstand intensiver Forschungen sind.“ Auch die Frage, ob diese Veränderungen ursächlich an der Entstehung der Nahrungsmittelallergie beteiligt sind oder eine Folgeerscheinung darstellen, ist noch nicht eindeutig beantwortet, obwohl vieles darauf hinweist.

Vielseitig begabte Mikrobiota

In Zusammenhang mit Allergien wird in zahlreichen Studien eine geringere Diversität der Mikrobiota berichtet. Ebenso dürfte das Vorhandensein oder Fehlen bestimmter einzelner Bakterienstämme die Entwicklung  von Nahrungsmittelallergien fördern. Bei einer im letzten Jahr publizierten Beobachtungsstudie mit insgesamt 225 Kindern zum Beispiel wurden Unterschiede in der Diversität des Mikrobioms in Abhängigkeit von Nahrungsmittelunverträglichkeiten oder -allergien im Vergleich zu gesunden Kindern festgestellt (Savage JH et al. Allergy 2018; 73: 145–152). Im Alter von 3–6 Monaten wurde das Mikrobiom der Kinder analysiert und die Kinder bis 3 Jahren auf die Entwicklung von Sensibilisierung gegen Nahrungsbestandteile bzw. von  Nahrungsmittelallergien nachverfolgt. Aus den Mikrobiom-Analysen wurden verschiedene Gattungen von Bakterien identifiziert, die bei Kindern mit einer Nahrungsmittelallergie unterrepräsentiert waren.  

„Bis dato sind die Ergebnisse aus den verschiedenen Untersuchungen noch nicht eindeutig genug, um definitive Aussagen zu einzelnen Gattungen in Hinblick auf die Bedeutung für die Entwicklung von Nahrungsmittelallergien treffen zu können“,  stellt Untersmayr fest.

Allerdings dürften bestimmte Stämme eine wichtigere Rolle spielen als andere. Ein Beispiel dafür sind Bakterien der Klasse Clostridien.  Dazu gehört nicht nur der Durchfallerreger C. difficile, sondern auch eine Reihe kommensaler Bakterien. Diese wurden wiederholt mit der Aktivierung von spezifischen, modulierenden Immunzellen in Verbindung gebracht. Ebenso sind diese Bakterien offenbar in der Lage, die Produktion von Interleukin-22 in Immunzellen des Darms zu fördern, Was die Regeneration der Darmschleimhaut ankurbelt und die Durchlässigkeit der Darmschleimhaut verringert. Ein Beitrag also zur Unterstützung der Darmbarriere.

Bedeutung der Darmbarriere

„Nahrungsmittelallergien sind mit strukturellen und funktionellen Veränderungen in der Darmbarriere verbunden“, fasst Untersmayr-Elsenhuber zusammen und führt aus: „Steigt die Durchlässigkeit nur einer der Barriere-Schichten, gelangen mehr und für das Immunsystem auch neue Substanzen aus dem Darmlumen mit Immunzellen in Kontakt. Die Interaktionen mit dem Immunsystem nehmen zu und die Wahrscheinlichkeit von Abwehrreaktionen und damit verbunden entzündlichen Vorgängen steigt.“ In deren Verlauf nimmt die Funktionsfähigkeit der Darmbarriere weiter ab, vor allem aufgrund der Freisetzung von Entzündungsmediatoren und Proteasen durch Mastzellen, was nicht zuletzt eine Lockerung der Tight Junctions nach sich zieht.

„Bei Nahrungsmittelallergikern sind zum Beispiel Claudin-2-Proteine vorhanden, die die Darmbarriere durchlässiger machen als bei gesunden Personen“, erklärt Untersmayr. Bei den Claudinen handelt es sich um eine Familie von parazellulären Proteinen, die in den Tight Junctions eine bedeutende Rolle spielen. Die Folge: Es bilden sich Poren, durch die mehr und größere Moleküle als im Normalfall in die Lamina propria und in den Blutkreislauf gelangen können, für die keine Toleranzentwicklung stattgefunden hat und es damit zu Abwehrreaktionen des Immunsystems und unter Umständen zu allergischen Reaktionen kommt.

Wie vorhin schon angesprochen, haben Darmbakterien einen nicht zu unterschätzenden Einfluss auf die Darmbarriere. Untersuchungen haben zum Beispiel gezeigt, dass probiotisch wirksame Stämme wie beispielsweise E. coli Nissle 1917, Bifidobacterium infantis Y1 oder Lactobacillus plantarum die Integrität der Tight Junctions durch Förderung der Genexpression einzelner Tight-Junction-Proteine unterstützen. Demgegenüber stehen die Wirkungen des Cholera- oder Staphylococcus-aureus-Toxins, die den Darm durchlässiger machen und den Transport von Antigenen durch das Darmepithel steigern.

Nahrungsmittel und andere Einflüsse

Mittlerweile gibt es eine Reihe von Untersuchungen zur Wirkung einzelner Bestandteile von Nahrungsmitteln auf die Darmbarriere (siehe Tab. 1). Der Großteil davon wurde mit Zellkulturen durchgeführt und besitzt daher nur eine limitierte Aussagekraft für die Praxis. Untersmayr: „Einerseits sind Zellkulturdaten nicht unbedingt immer relevant für die Abläufe im lebenden Organismus, andererseits hängt die Wirkung einzelner Substanzen auf die Darmbarriere stark von der aufgenommenen Menge und von der Zusammensetzung der Nahrungsmittel, also der umgebenden Matrix ab.“

Aussagen zum menschlichen Organismus sind aber für die „Western Diet“ mit ihrem geringen Ballaststoffanteil, hohen Fett- und Zuckergehalt sowie häufig beträchtlichem zugesetztem Fruktoseanteil möglich: Diese Ernährungsweise schädigt die Darmbarriere. Der Mukus nimmt ab, das Darmmikrobiom verändert sich mit einer Zunahme des Anteils pro-entzündlich und einer Abnahme positiv modulierender Mikrobiota. Die Darmbarriere wird durchlässiger, sodass es zu einem vermehrten Übertritt größerer, allergen wirksamer Proteine in den Blutkreislauf kommt.

Ansätze zur Prävention

Angesichts der multifaktoriellen Genese von Allergien ist eine vollkommene Prävention schwierig. „Letztlich müssen unsere Bemühungen in Richtung einer ausgewogenen Immunantwort gehen“, betont Untersmayr und verweist auf die frühkindliche Entwicklung: „Die ersten Lebensmonate bzw. -jahre sind ein Window of Opportunity, das genützt werden sollte.“

Maßnahmen zur Vorbeugung von Allergien sind in Tab. 2 zusammengefasst. Ein großer Meilenstein ist die Geburtsweise. Wie sich gezeigt hat, steigt die Allergie-Rate mit der Kaiserschnitt-Rate und das Mikrobiom der durch Kaiserschnitt geborenen Babys ist zumindest eine Zeit lang unterschiedlich von demjenigen vaginal geborener Babys. Als aber in einer sehr interessanten Studie gleich nach der Geburt Babys meinem davor entnommenen Vaginalabstrich der Mutter in Kontakt gebracht wurden, konnte das Mikrobiom der Kaiserschnitt-Kinder an das Mikrobiom von vaginal geborenen Kindern angeglichen werden.

Eine nicht zu unterschätzende Bedeutung kommt übertriebener Hygienemaßnahmen zu, die in den letzten Jahren mit antibakteriellen Reinigern und den immer und überall verwendeten Reinigungstüchern eine Verbreitung gefunden haben, die für die gesunde Reifung des kindlichen Immunsystems nicht unbedingt förderlich ist. Wie eine Studie aus Finnland ergeben hat, könnte der Kontakt mit Erde beim Spielen dem Immunsystem über die Veränderung der Mikrobiota-Zusammensetzung zu Gute kommen  und Allergien entgegenwirken. Daher: Auf zum Matschkuchen backen!

 

 

Darmbarriere: Eine Frage der richtigen Distanz

Die Darmbarriere setzt sich aus mehreren Schichten zusammen, die miteinander interagieren, um eine selektive Durchlässigkeit für Substanzen zu ermöglichen und gleichzeitig die Mikrobiota – ob kommensal oder pathogen – auf Distanz zu halten.

  • Kommensale („gute“) Mikrobiota im Darmlumen. Die ausgewogene Zusammensetzung der Mikrobiota – in der Mehrzahl Bakterien, aber auch Pilze und Viren – stellt eine erste Barriere gegenüber potenziellen Krankheitserregern oder Mikrobiota mit nachteiliger Wirkung dar.
  • Der Mukus als Abstandshalter für jegliche Art von Mikroorganismen von der Epithelschicht und als Matrix für Abwehrstoffe, die von Epithelzellen gebildet werden.
  • Das Darmepithel mit den aus Proteinkomplexen gebildeten Tight Junctions, die als verbindende bzw. selektiv durchlässige Elemente zwischen den Epithelzellen fungieren, bildet eine physikalische und mit der Produktion von u.a. anti-mikrobiellen Substanzen auch eine biochemische Barriere.
  • Unter der Epithelschicht in der Lamina propria entfalten Myriaden von Immunzellen ihre zellulären oder sekretorischen Aufgaben.

 

 

Allergievorbeugende Maßnahmen

• Rauchen und Alkoholkonsum vermeiden, vor allem in Schwangerschaft, Stillzeit und Kindheit

• Ausschließliches Stillen bis zum vollendeten 4. Lebensmonat

• Beikost einführen: Je nach Entwicklung und Interesse des Kindes zwischen Beginn des 5. und bis spätestens Ende des 6. Lebensmonats

• Außer bei bestehender Allergie von Mutter oder Kind: Keine allergenarme Diät während Schwangerschaft, Stillzeit oder im Säuglingsalter, auch nicht für Risikokinder*

• Hypoallergene Formula-Nahrung nur für Risikokinder*, die nicht gestillt werden

• Übergewicht vermeiden

• Kaiserschnittgeburt nur wenn medizinisch notwendig

• Multivitaminpräparate für das Kind: In den ersten sechs Lebensmonaten nur wenn medizinisch notwendig

• Antibiotika und magensäurehemmende Medikamente: Nur wenn medizinisch notwendig

• Probiotika-Einnahme in Schwangerschaft, Stillzeit und Kindheit bei hohem Allergierisiko

• Impfungen laut Empfehlung des Impfplans

 

* Risikokind: mindestens ein Elternteil und/oder ein Geschwisterkind hat eine Allergie

Redaktion