Körpereigene antibiotische Stoffe regulieren das Mikrobiom und seine Bakterienzusammensetzung. Dieser Mechanismus liefert ein grundlegendes Verständnis über den Aufbau der Darmbarriere und stößt dabei eine Tür auf für zukünftige Therapieansätze, aber auch für die Antibiotika-Entwicklung.
Das Mikrobiom im Darm spielt eine überlebenswichtige Rolle für die Gesundheit und für die körpereigene Immunabwehr des Menschen. Ein fehlendes Gleichgewicht, ist mit chronisch entzündlichen Erkrankungen des Darms, aber auch mit Typ 2 Diabetes und anderen Krankheiten verknüpft.
Eine entscheidende Rolle bei der Immunabwehr spielt wohl der neu entdeckte „Splitterbomben“-Effekt von körpereigenen Antibiotika, den sogenannten Defensinen, die in den Paneth´schen Körnerzellen gebildet werden. Das aus dem im Darm abgegebene körpereigene Defensin HD-5 zersplittert in Fragmente, wenn es Bakterien im Darmschleim unter bestimmten Bedingungen ausgesetzt ist. Bei den Fragmenten handelt es sich allerdings nicht um unwirksamen Abfall, wie man bisher dachte, sondern sie sind antimikrobiell aktiv gegen kommensale, harmlose Bakterien und krankheitserregende, pathogene Bakterien. In den verschiedenen Fragmenten haben die ForscherInnen im Labor insgesamt 250 neue antibiotische Kombinationen gefunden. Dadurch wird das antimikrobielle Spektrum gegen mögliche Eindringlinge dramatisch erhöht.
Unter sauerstoffarmen, reduzierten Bedingungen – die häufig im Darm herrschen – wird das zuvor in gefalteter (oxidierter) Form sezernierte HD-5-Peptid aufgeklappt. Durch die neue lineare Struktur wird es anfälliger für den Abbau: So können die im Darm vorkommende Proteasen das Defensin HD-5 in viele Fragmente zerschneiden – und stellen so die antimikrobielle Waffe scharf.
Die ForscherInnen stellten in einem nächsten Schritt einzelne Fragmente von Defensin HD-5 künstlich her und setzen sie verschiedenen Bakterien aus. Das Ergebnis: Die Fragmente zeigten erstaunlich variable antimikrobielle Aktivität gegen harmlose und krankheitserregende Bakterien, darunter auch gram-negative-Bakterien, die für die Ausbildung von Antibiotikaresistenzen berüchtigt sind.
Die Ergebnisse der Forschungen geben Einsicht in ein ganz neues Verständnis, wie die Abwehr gegen Bakterien funktioniert, aber auch wie das Mikrobiom reguliert wird. Dies ist von hohem Interesse, da weltweit unter Hochdruck am Mikrobiom geforscht wird. Mit der aktuellen Entdeckung eröffnen sich Chancen, neue antibiotische Substanzen als Modulatoren des Mikrobioms oder neue Antibiotikaformen zu finden.