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Nahrungsmittelallergie Anaphylaxie Mikrobiom NOD2-Rezeptor

Dr. med. Thomas Volz, Oberarzt und Facharzt für Dermatologie und Venerologie an der Klinik und Poliklinik für Dermatologie und Allergologie am Biederstein der TU München

Nahrungsmittelallergie, Anaphylaxie, Mikrobiom: NOD2-Rezeptor?

Dass es Zusammenhänge zwischen dem Mikrobiom des Darms und der Entstehung von Allergien gibt, scheint festzustehen. Dass es auch einen Zusammenhang zwischen dem Mikrobiom des Darmes, anaphylaktischen Reaktionen auf Nahrungsmittelallergene und der Schwere der Reaktionen gibt, hat Dr. med. Thomas Volz, Oberarzt und Facharzt für Dermatologie und Venerologie an der Klinik und Poliklinik  für Dermatologie und Allergologie am Biederstein der TU München nachgewiesen und erhielt dafür den ADF/ECARF Award 2016. Mit MeinAllergiePortal sprach er über seine Forschungsergebnisse.

Herr Dr. Volz, wie unterscheidet sich das Mikrobiom von Menschen mit Nahrungsmittelallergien vom Mikrobiom gesunder Menschen?

Zu dieser Frage gibt es leider fast keine belastbaren Daten – die Forschung steckt hier noch in den Kinderschuhen. Zwei Studien an Kindern im Alter von einem bis zwei Jahren zeigten unterschiedliche Ergebnisse. In der einen Studie konnte man Unterschiede in der Zusammensetzung des Mikrobioms von allergischen und nicht-allergischen Kindern feststellen, in der anderen nicht.

Worauf bezogen sich denn die Unterschiede zwischen dem Mikrobiom allergischer und nicht-allergischer Kinder, die man in der einen Studie entdeckt hat?

Hier wurde das Mikrobiom noch nicht mit modernen Methoden, sondern mit klassichen mikrobiologischen Verfahren analysiert. Dabei zeigte sich, dass Kinder, die eine Kuhmilchallergie entwickelten, eine Vermehrung von Lactobazillen und eine Verminderung von Bifidobakterien im Stuhl aufwiesen. Inwiefern, diese Veränderungen kausal im Zusammenhang mit der Nahrungsmittelallergie stehen, ist völlig unklar. Dass Veränderungen im Mikrobiom bei allergischen oder atopischen Erkrankungen eine Rolle spielen, ist vor allem bei der atopischen Dermatitis sehr gut belegt. Bei der Atopischen Dermatitis, d.h. der Neurodermitis, konnte in Studien bei den betroffenen Patienten eine höhere Anzahl von Staphylokokken im Mikrobiom der Haut nachgewiesen werden. Das bedeutet, diese Patienten hatten deutlich mehr Staphylokokken in ihrem Mikrobiom als die gesunde Vergleichsgruppe. Darüber hinaus zeigte sich auch, dass die Neurodermitis-Patienten eine deutlich geringere Vielfalt an verschiedenen Hautbakterien aufwiesen. Diese Faktoren sind im Krankheitsverlauf wahrscheinlich mitentscheidend.


Sie haben auch den Zusammenhang zwischen Mikrobiom und dem Schweregrad anaphylaktischer Reaktionen untersucht, wie sind Sie vorgegangen?

Von entzündlichen Darmerkrankungen, z.B. Morbus Crohn, wussten wir, dass das Mikrobiom des Darmes und auch die Erkennung über das angeborene Immunsystem eine entscheidende Rolle spielt. Morbus Crohn ist jedoch nicht mit der für allergische Erkrankungen typischen Immunantwort, der Th2-Immunantwort, assoziiert, sondern mit dem genauen Gegenteil, einer Th1/Th17-Immunantwort.

Die Fragen, die wir uns daher als Ausgangspunkt für unsere Studien gestellt haben waren:

Kann die pro-allergische Immunantwort durch mikrobielle Bestandteile beeinflusst werden?

und

Kann die Erkennung von Darmbakterien durch Rezeptoren der angeborenen Immunität eine Nahrungsmittelallergie und deren Schwergrad überhaupt beeinflussen?

Welche Mechanismen konnten Sie bei Ihren Untersuchungen zum Zusammenhang zwischen Mikrobiom und dem Schwergrad anaphylaktischer Reaktionen nachweisen?

Wir konnten sehen, dass die Anaphylaxie, also die systemische allergische Immunantwort, stärker ausfällt, wenn ein Rezeptor des angeborenen Immunsystems (NOD2) fehlt. Dieser Rezeptor erkennt Peptidoglykan, ein Bestandteil aus der Bakterienzellwand. Peptidoglykan kommt bei den typischen Darmbakterien vor. Es handelt sich um Makromoleküle, die sich aus Zuckern und Aminosäuren zusammensetzten. Alle Bakterien haben als Teil ihrer Zellwand eine Schicht aus Peptidoglykan, die für deren Festigkeit sorgt.

Wahrscheinlich geht es bei der Frage nach den Mechanismen, die einer allergischen Reaktion bzw. deren Schweregrad zugrunde liegen, jedoch nicht nur darum, ob die Aktivierung eines einzelnen Rezeptors ausfällt oder nicht. Eine Rolle spielt möglicherweise auch, wie viele andere Rezeptoren ebenfalls aktiviert werden, welche Wechselwirkungen es gibt und was sich aus der Summe dieser Aktivitäten ergibt. All diese Faktoren zusammen sind wahrscheinlich ausschlaggebend dafür, ob die Immunreaktion in die eine oder andere Richtung geht, ein sehr komplexer Prozess bei dessen Erforschung wir noch ganz am Anfang stehen. Gerade die Frage nach den dahinter stehenden Mechanismen wird Bestandteil unserer zukünftigen Forschungsarbeit sein.


Wie lautet Ihre Hypothese für Ihre weiteren Forschungen und was ist Ihr Ziel?

Unsere Hypothese lautet, dass durch die Aktivierungdes NOD2-Rezeptors eine allergiefördernde Immunantwort gedämpft wird. Damit einher geht die Annahme, dass man bei entsprechend gefährdeten Patienten durch eine Beeinflussung des Mikrobioms die Entstehung einer Nahrungsmittelallergie verhindern könnte. Grundsätzlich ist es unser Ziel, langfristig zu identifizieren, welche Mechanismen unserer Beobachtung zugrunde liegen, die die Interaktion von Mikrobiom und angeborenem Immunsystem vermitteln. Dies sind allerdings langfristige Ziele für die nächsten fünf bis 10 Jahre.   

Ein weiteres Ziel ist, herauszuarbeiten, ob es spezielle Bakterienstämme gibt, die im Mikrobiom des Darmes von Patienten mit Nahrungsmittelallergien über- oder unterrepräsentiert sind und ob wir hier einen Einfluss nehmen können.

In der Vergangenheit bestand die Schwierigkeit bei Untersuchungen des Darmmikrobioms darin, die Bakterienvielfalt exakt zu bestimmen. Wenn man versucht hat, Bakterien klassisch im Labor auf den üblichen Nährböden anzuzüchten, konnte man nur 1 Prozent der vorhandenen Bakterien zum Wachstum bringen. Die restlichen 99 Prozent wuchsen entweder nicht an oder wurden von dominanteren Bakterienstämmen verdrängt.  

Durch die molekulare Sequenzierung, eine DNA-basierte Methode zur Identifizierung von Bakterien, die in den letzten 10 Jahren möglich wurde, kann man mittlerweile die gesamte Bandbreite des Darmmikrobioms erfassen. Außerdem bekommt man nun viel mehr Informationen über das Mengenverhältnis der einzelnen Bakterienstämme zueinander. Durch die Deep Sequencing-Methode kommt die Mikrobiom Forschung nun massiv in Gang.  

Inwiefern konnten Sie sehen, ob das veränderte Mikrobiom die Sensibilisierung auslöst, oder ob die Sensibilisierung das Mikrobiom verändert?

Diese Frage können wir im Moment noch nicht beantworten. Hier gibt es zwei Hypothesen, die wir letztendlich abarbeiten müssen.

1.    Ein verändertes Mikrobiom führt dazu, dass allergiefördernde Signale generiert werden, so dass es zu einer Nahrungsmittelallergie kommt.

2.    Die fehlende Aktivierung des NOD2-Rezeptors verändert das Mikrobiom, denn dieses wird über das Immunsystem im Darm kontrolliert. Dadurch soll eine überschießende Immunantwort verhindert werden, es ist also eine gewisse  Immunhomöostase vorhanden. Wenn diese Immunhomöostase fehlt, weil der NOD2-Rezeptor fehlt, kann es sekundär zur Veränderung des Darmmikrobioms kommen, das dann wiederum eine proallergische Immunantwort auslöst.

Wünschenswert wäre es, wenn unsere Forschungsergebnisse zu klinischen Studien mit Probiotika führen würden, zumal Probiotika-Studien in der Vergangenheit sehr unterschiedliche Ergebnisse erzielt haben. Aus meiner Sicht könnte ein Grund dafür gewesen sein, dass wir die zugrunde liegenden Mechanismen nicht kannten. Das könnte die Ursache dafür sein, dass manchen Studien zu positiven Ergebnissen kamen und andere nicht – der Zufall könnte eine Rolle gespielt haben. Deshalb könnte der Ansatz, zuerstdie Mechanismen zu entschlüsseln um dann gezielt diejenigen Bakterienstämme einzusetzen, deren Wirkungsweise nachgewiesen wurde, erfolgversprechender sein.

Herr Dr. Volz, herzlichen Dank für dieses Gespräch!

 

Wichtiger Hinweis

Unsere Beiträge beinhalten lediglich allgemeine Informationen und Hinweise. Sie dienen nicht der Selbstdiagnose, Selbstbehandlung oder Selbstmedikation und ersetzen nicht den Arztbesuch. Die Beantwortung individueller Fragen durch unsere Experten ist leider nicht möglich.

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