Hygienehypothese: Neun Bakterien erklären den Farm-Effekt bei Asthma und Allergien

Seit Jahrzehnten gehen Forschende davon aus, dass Kinder durchaus ein wenig schmutzig werden müssen, damit sich ihr Immunsystem vollständig entwickeln kann.

Diese Annahme ist als „Hygienehypothese“ bekannt. Als Allergien, Asthma und Heuschnupfen bei Kindern in industrialisierten westlichen Ländern drastisch zunahmen, stellten Wissenschaftler fest, dass dies bei Kindern, die auf Bauernhöfen aufwuchsen, nicht der Fall war.

„Mädchen und Jungen, die auf Bauernhöfen aufwachsen und einer größeren Vielfalt an Mikroben ausgesetzt sind, haben das Problem deutlich seltener“, sagt der Epidemiologe Markus Ege vom LMU Klinikum und dem Institut für Asthma- und Allergieprävention am Helmholtz Munich in Deutschland.

Dieses Phänomen wird als „Farm-Effekt“ bezeichnet.

Nun haben Ege und sein Team exakt bestimmt, welche Bakterienarten den Farm-Effekt bei Kindern in ländlichen Regionen Europas vermitteln. Die Entdeckung trägt dazu bei, die Hygienehypothese endgültig zu bestätigen.

Mit Blick auf die Hygienehypothese sagt Ege: „Diese Art von Forschung kann lediglich mehr oder weniger überzeugende Zusammenhänge aufzeigen.“

„Mit unserer neuen Studie können wir jedoch wesentlich überzeugender argumentieren“, fährt er fort, „weil wir die einzelnen Glieder der vorgeschlagenen Kausalkette identifizieren können: die Bakterien, die relevanten mikrobiellen Stoffwechselprodukte und die menschlichen Rezeptoren.“

Hygienehypothese und der Farm-Effekt

Allergien, Asthma, Heuschnupfen und Ekzeme entstehen allesamt, wenn das körpereigene Immunsystem auf harmlose Auslöser mit einer übersteigerten Immunreaktion reagiert.

Sollte die Hygienehypothese tatsächlich zutreffen, müssten Forschende bestimmte Mikroben finden können, die dem menschlichen Immunsystem bei Kontakt genau die Herausforderung bieten, die es für die Entwicklung einer angemesseneren Reaktion benötigt. Dadurch könnte die Häufigkeit von Immunerkrankungen sinken.

In der neuen Untersuchung machten die Forschenden neun verdächtige Bakterienarten aus.

„Wir haben eine kleine Zahl von Bakterien identifiziert, die wir jetzt bis auf Artniveau bestimmen können, darunter Romboutsia timonensis und Glutamicibacter arilaitensis“, erläutert die Bioinformatikerin Giulia Pagani von Helmholtz Munich.

„Diese grampositiven Bakterien vermitteln zusammen zwei Drittel des gesamten Farm-Effekts beim Schutz vor Asthma und die Hälfte des Effekts bei Heuschnupfen und atopischem Ekzem.“

Bakterien aus Kuhställen schützen vor Asthma

Die betreffenden Arten entdeckte das Team in Staubproben, die von den Matratzen von 1.018 Schulkindern aus ländlichen Gebieten Süddeutschlands stammten. Zusätzlich untersuchten sie die Luft in Kuhställen auf den Höfen von 47 dieser Kinder.

Die neun mit dem Farm-Effekt verknüpften Bakterien machten 6 Prozent der relativen Häufigkeit von Mikroben im Matratzenstaub aus, in den Proben aus den Kuhställen jedoch 25 Prozent.

Kinder, die diesen Mikroben ausgesetzt waren – insbesondere jene, die auf Bauernhöfen lebten –, entwickelten deutlich seltener Asthma im Kindesalter. Dies ist ein klassisches Beispiel für den beobachteten Farm-Effekt.

Die Mikroben stammen aus dem Darm von Kühen und gelangen anschließend in deren Kot. Auf diesem Weg könnten sie in der Luft von Kuhställen in Schwebe geraten.

Kinder auf Bauernhöfen verbringen Zeit in der Nähe von Kühen, atmen die Mikroben ein und tragen sie, wie ihr Nachweis in Matratzenproben nahelegt, zurück in ihre Wohnungen. Dort kann die mäßige Exposition möglicherweise fortgesetzt werden.

Diese Mäßigung ist entscheidend, da die Bakterien Metaboliten produzieren, von denen bekannt ist, dass sie einen Rezeptor namens AhR aktivieren. Dieser löst Immun-Signalwege und Genexpression aus.

„Eine hohe Aktivierung von AhR ist schädlich, während moderate Werte, wie sie durch das Einatmen bakterieller Metaboliten in Kuhställen auftreten können, vorteilhaft sind“, schreibt das Team.

Wird AhR aktiviert, löst er eine starke entzündungshemmende Reaktion aus, die möglicherweise der Entstehung von Asthma und Allergien vorbeugt.

Molekulare Hinweise für die Allergieprävention

Um die exakten Mechanismen zu klären, über die diese Bakterien den Farm-Effekt vermitteln, sind weitere Experimente erforderlich. Denn eine Beobachtungsstudie wie diese liefert keine derart detaillierten Erkenntnisse und kann keine Kausalität beweisen.

Doch die Abfolge der Ereignisse – von der Kuh über die Bakterien und die Luft bis zum Immunsystem des Kindes – zeichnet sich nun endlich deutlicher ab.

„Insgesamt beschreibt diese Analyse einen starken und konsistenten Zusammenhang zwischen spezifischen Umweltexpositionen und einem natürlichen Schutz vor Asthma und Allergien“, schreiben die Autoren.

„Auf molekularer Ebene aufgeschlüsselt könnten diese Ergebnisse das Verständnis der Mechanismen hinter dem Schutz vor Asthma und Allergien voranbringen. Letztlich könnte dies die Entwicklung wirksamer und gut verträglicher Präventionsstrategien für die häufigsten chronischen Erkrankungen im Kindesalter fördern.“

Die Studie wurde in NEJM Evidence veröffentlicht.

Dieser Artikel wurde von Michael Irving auf Fakten geprüft und redigiert. Obwohl wir großen Wert auf unseren Prozess legen, sind wir nur Menschen. Falls Ihnen ein Fehler auffällt, teilen Sie uns dies bitte mit.