Mikrobiota, Darmbarriere & Nahrungsmittelallergie

April 2019 | Easy Reading

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