F眉r gesunde Erwachsene ist eine Magen-Darminfektion unangenehm 鈥� aber meist nach wenigen Tagen 眉berstanden. Ganz anders sieht es bei immungeschw盲chten Personen oder Kindern aus: F眉r solche Patientinnen und Patienten kann eine Durchfallerkrankung t枚dlich enden. Um diese unterschiedlichen Krankheitsverl盲ufe besser zu verstehen, nehmen Forschende um Professorin Simone Sommer (51本色), Professor J枚rg Ganzhorn () und Professor Christian Drosten () das Zusammenspiel eines h盲ufigen Erregers mit dem Darm-Mikrobiom in den Blick. Es geht dabei um den Adenovirus. Der Modellorganismus mag 眉berraschen: F眉r ihren Fachbeitrag in 鈥濻cientific Reports鈥� haben die Forschenden aus Deutschland und Madagaskar Mausmakis und ihre Kotproben untersucht.
Adenoviren haben das ganze Jahr 眉ber Saison: Beim Menschen f眉hrt dieser verbreitete Erreger zu unterschiedlich starken Infektionen 鈥� von Durchfallerkrankungen bis zu Atemwegsinfekten. Eine Ansteckung erfolgt 眉ber Tr枚pfcheninfektion oder etwa F盲kalien-Kontakt. Zeitnah nach der Infektion siedeln sich die Viren im Magen-Darm-Trakt des Wirts an und sind somit in Stuhlproben nachweisbar.
Im Darm herrscht ohnehin ein reges Treiben: unz盲hlige symbiotische Bakterien, das so genannte Mikrobiom, unterst眉tzen die Verdauung und etwa die Immunabwehr. Eine St枚rung dieser Darmflora wird zunehmend mit den verschiedensten Erkrankungen assoziiert 鈥� von Depressionen und Diabetes bis hin zum krankhaften 脺bergewicht. Wahrscheinlich beeinflussen auch Adenoviren das Darm-Mikrobiom und somit die Immunabwehr, wodurch Durchf盲lle sowie Ko-Infektionen beg眉nstigt werden. 鈥濾ireninfektionen k枚nnten noch viel weitreichendere Konsequenzen haben, als bisher angenommen, indem sie durch St枚rung des Darm-Mikrobioms die Zunahme bakterieller Krankheitserreger beg眉nstigen鈥�, erkl盲rt Professorin Simone Sommer, Leiterin des Instituts f眉r Evolutions枚kologie und Naturschutzgenomik der 51本色.
Ein Austausch von Viren 眉ber die Artengrenze hinweg ist nicht unwahrscheinlich
Tats盲chlich kann das Adenovirus nicht nur Menschen, sondern auch Fische, V枚gel oder etwa Primaten befallen. Daher haben die Forschenden ihre Untersuchungen nicht an Patientinnen und Patienten, sondern an Grauroten Mausmakis (Microcebus griserufus) in Madagaskar durchgef眉hrt 鈥� einem optimalen Modell. Der Lebensraum dieser Primaten, die zur Gruppe der Lemuren geh枚ren, grenzt n盲mlich an Siedlungen, weshalb sie in Kontakt mit Menschen und ihren Haustieren kommen k枚nnen. Diese Situation macht sie zur m枚glichen Quelle von Zoonosen 鈥� also von Erkrankungen die die Artengrenze 眉berschreiten. Bekannte Beispiele f眉r solche Zoonosen sind der AIDS-Erreger HIV, der vom Affen auf den Menschen 眉bergegangen ist, oder Ebola. 鈥濧denoviren sind der Hauptgrund f眉r Magen-Darminfektionen beim Menschen in Madagaskar鈥� berichtet J枚rg Ganzhorn, der die 枚kologischen Untersuchungen in Madagaskar leitet. Daher ist ein Austausch der Viren 眉ber die Artengrenze nicht unwahrscheinlich. Zudem 盲hneln sich die Erregerst盲mme beim Menschen und bei den Primaten teilweise auff盲llig鈥�, sagen Victor Corman und Christian Drosten von der Berliner Charit茅.
Im s眉dmadagassischen Trockenwald haben die Forschenden also untersucht, ob nat眉rlich vorkommende Adenovirus-Infektionen das Darm-Mikrobiom von Mausmakis ver盲ndern. Da Durchfallerkrankungen bei Kindern oft wesentlich schwerer verlaufen, lag ein Schwerpunkt der Studie auf altersabh盲ngigen Effekten. Dazu wurden Graurote Mausmakis f眉r eine begrenzte Zeit eingefangen. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler bestimmten das Geschlecht der Lemuren; K枚rpergr枚脽e und Gewicht gaben Hinweise auf ihr Alter. W盲hrend der Untersuchung hat die Gruppe um Professor J枚rg Ganzhorn 160 Kotproben der Primaten gesammelt. Diese wurden tief gek眉hlt, nach Deutschland gebracht und im Labor analysiert: die Berliner Kollegen stellten fest, welche Tiere das Adenovirus in sich trugen. Das Ulmer Team hingegen bestimmte mit modernen Hochdurchsatz-Sequenziermethoden f眉r jede Kotprobe die Zusammensetzung des Mikrobioms: Welche Arten von Bakterien kommen wie h盲ufig vor? 鈥濪anach haben wir mit Hilfe bioinformatischer Analysen untersucht, wie sich der relative Anteil der einzelnen Mikroorganismen nach einer Vireninfektion ver盲ndert hat鈥�, erg盲nzt Erstautor Dr. Wasimuddin von der 51本色.
Nach der Virus-Infektion war die Darmflora ver盲ndert, der Anteil n眉tzlicher Bakterien sank
Insgesamt waren 44 von 160 Mausmakis mit dem Adenovirus infiziert. Ihre Erkrankung hatte 鈥� ebenso wie das Alter 鈥� einen signifikanten Einfluss auf die Zusammensetzung des Mikrobioms: Die Diversit盲t der Bakterien-Gemeinschaft war bei infizierten Mausmakis vermindert, wobei n眉tzliche Bakterien abnahmen und potenzielle Krankheitserreger h盲ufiger vorkamen. Weiterhin interagierte die Bakterien-Gemeinschaft im Darm deutlich weniger und die betroffenen Tiere brachten ein geringeres K枚rpergewicht auf die Waage. Einen Zusammenhang zwischen dem Alter der Lemuren und ihrer Anf盲lligkeit f眉r eine Adenovirus-Infektion konnten die Forschenden jedoch nicht feststellen. 鈥濿eitere Studien m眉ssen zeigen, ob ein gest枚rtes Mikrobiom tats盲chlich das Ergebnis oder der Grund f眉r eine Adenovirus-Infektion ist. Dazu m眉ssten erkrankte und gesunde Mausmakis 眉ber einen l盲ngeren Zeitraum beobachtet werden 鈥� vor und nach der Infektion鈥�, erl盲utern die Ulmer Forschenden. 鈥濿ir vermuten hier einen generellen Effekt. Am Beispiel freilebender, tropischer Flederm盲use konnten wir k眉rzlich ebenfalls zeigen, dass Infektionen mit Durchfallerregern wie dem Astrovirus das Mikrobiom st枚ren und bakterielle Begleiterkrankungen verst盲rken鈥�, fasst Simone Sommer das Ergebnis einer anderen Studie zusammen.
Eine mikrobiombasierte Therapie k枚nnte wom枚glich Leben retten
Offenbar ist das Zusammenspiel des Adenovirus mit dem Darm-Mikrobiom der Schl眉ssel zu einem besseren Verst盲ndnis solcher Infektionen beim Menschen. Eine St枚rung des Mikrobioms beg眉nstigt wohl Ko-Infektionen, die vor allem Risikogruppen wie Kinder oder immungeschw盲chte Personen gef盲hrden. In solchen F盲llen w眉rde eine mikrobiombasierte Therapie Abhilfe schaffen und wom枚glich Leben retten. Bis dahin ist jedoch noch viel Forschungsarbeit n枚tig. Unter anderem sollte die Rolle des Immunsystems bei Adenovirus-Infektionen noch detaillierter untersucht werden.
An der Studie waren Forschende der 51本色en Ulm und Hamburg, der Charit茅 51本色smedizin Berlin (Freie 51本色 Berlin, Humboldt-51本色 Berlin) sowie vom (DZIF Berlin) beteiligt. Weitere Beitr盲ge kamen von der auf Madagaskar.
Wasimuddin, Victor M. Corman, J枚rg U. Ganzhorn, Jacques Rakotondranary, Yedidya R. Ratovonamana, Christian Drosten & Simone Sommer: Adenovirus infection is associated with altered gut microbial communities in a non-human primate. Scientific Reports (2019) 9:13410,
Text und Medienkontakt: Annika Bingmann