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Medizin

Wie der Darm das Gehirn vor Infektionen schützt

Mittwoch, 18. November 2020

/Rasi, stock.adobe.com

Bethesda/Maryland und Cambridge/England – Die Hirnhäute schützen das Gehirn vor dem Eindringen von Krankheitserregern mit Plasmazellen, die ihre Ausbildung offenbar im Immunsystem des Darms erhalten.

Dies zeigen Beobachtungen in menschlichen Gewebeproben und tierexperimentellen Studien, die ein Team von amerikanischen und englischen Forschern jetzt in Nature (2020; DOI: 10.1038/s41586-020-2886-4) vorstellt.

Das menschliche Gehirn wird auf doppelte Weise vor Krankheitserregern geschützt. Neben einer speziellen Barriere in der Wandschicht der Endothelien, die als Blut-Hirn-Schranke bezeichnet wird, gibt es in den Hirnhäuten einen besonderen Abwehrschirm.

Hier gibt es neben den Makrophagen des angeborenen Immunsystems und den T-Zellen der zellulären Immunabwehr auch Plasmazellen, die Krankheitserreger durch die Bildung von Antikörpern abwehren. Diese besondere Abwehr in den Meningen ist vermutlich notwendig, weil hier über die Sinusvenen das venöse Blut aus dem Gehirns abgeleitet wird. Die Sinus durae matris sind damit potenzielle Eintrittspforten für Krankheitserreger.

Ein Team um Dorian McGavern vom US-National Institute of Allergy Infectious Diseases (NIAID) in Bethesda/Maryland und Menna Clatworthy von der Universität Cambridge in England hat die Plasmazellen in der Umgebung der Sinusvenen näher untersucht.

Zu ihrer Überraschung stellten die Forscher fest, dass die Plasmazellen nicht wie überall sonst im Inneren des Körpers IgG-Antikörper bildeten, sondern IgA-Antikörper. Diese Antikörper werden ansonsten vor allem von den Schleimhäuten der Lungen und des Darms gebildet.

Die Forscher gingen der Sache nach und untersuchten die Meningen von Mäusen, die keimfrei aufgewachsen waren. Bei diesen Tieren wird der Darm nicht von Bakterien besiedelt, was sich auch auf die Entwicklung des Immunsystems auswirkt. Die Zahl der Plasmazellen, die IgA-Antikörper bilden, ist mangels „Gegner“ vermindert. Dieser Mangel war bei den keimfreien Mäusen nicht nur in der Darmschleimhaut, sondern auch in den Hirnhäuten nachweisbar. Wenn der Darm der Tiere später mit Bakterien besiedelt wurde, stieg die Zahl der IgA produzierenden Plasmazellen nicht nur im Darm, sondern auch in den Meningen an.

Die Forscher vermuten deshalb, dass die Plasmazellen in den Hirnhäuten ihre „Heimat“ im Darm hatten. Eine Massensequenzierung von T-Zellen bestätigte dies. Die Gene für die Antikörper stimmten in den Plasmazellen aus Darm und Hirnhäuten zu 20 % überein. Da jede Plasmazelle Antikörper gegen ein spezielles Antigen bildet, kann eine so hohe Übereinstimmung kein Zufall sein.

Die Studienergebnisse belegen deshalb, dass Plasmazellen aus dem Darm für den Immunschutz des Gehirns zuständig sind. Dies erscheint den Forschern auch sinnvoll, weil die Darmbarriere nicht 100-prozentig dicht ist.

Immer wieder gelingt es Bakterien oder Viren, über die Schleimhaut ins Blut einzu­dringen. Wenn sie nicht über das Immunsystem in der Leber abgefangen werden, gelangen sie auch in das Gehirn. Dort werden sie offenbar von der Blut-Hirn-Schranke und den Immunzellen in der Umgebung der Sinusvenen abgefangen.

Die Studie ist ein weiteres Beispiel für die engen Verbindungen zwischen Darm und Gehirn. So gilt der Darm als mögliche Eintrittspforte für Prionen, die nicht nur eine Creutzfeldt-Jakob-Krankheit auslösen, sondern auch – nach allerdings unbestätigten Hypothesen – an der Pathogenese von anderen neurodegenerativen Erkrankungen wie Morbus Parkinson oder Morbus Alzheimer beteiligt sein könnten.#

Eine Stimulation des Vagusnerven ist als Behandlung für Epilepsien und Depressionen in der Diskussion. Die Einnahme von Prä- und Probiotika könnten ebenfalls in der Lage sein, Angstzustände und Depressionen zu lindern, um nur einige Beispiele für die mögliche Bedeutung einer „Darm-Hirn-Achse“ zu nennen, die allerdings in weiten Bereichen noch hypothetisch ist. © rme/aerzteblatt.de

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