Die bakterielle Besiedlung der Lunge hängt auch vom Wirtsgenom ab

Die Lunge ist keineswegs ein steriler Ort, wie lange angenommen wurde. Tatsächlich beherbergt es ein vielfältiges mikrobielles Ökosystem. Aus früheren Studien wissen wir, dass Veränderungen im Lungenmikrobiom mit Krankheiten wie Mukoviszidose, Asthma oder chronisch obstruktiver Lungenerkrankung (COPD) verbunden sind. Umweltfaktoren wie Rauchen, Ernährung im Säuglingsalter oder der Einsatz von Antibiotika sind wichtige Faktoren für die Zusammensetzung und Stabilität der mikrobiellen Gemeinschaft in der Lunge.

Wir verstehen immer noch nicht vollständig, wie die Genetik des Wirts das Lungenmikrobiom beeinflusst. Dies liegt vor allem daran, dass es schwierig ist, Lungenproben zu gewinnen, und dass die Mikroorganismen in relativ geringer Zahl vorkommen. Ein Forschungsteam des Leibniz-WissenschaftsCampus EvoLUNG um Professor John Baines hat daher detaillierte Untersuchungen des Lungenmikrobioms im Mausmodell durchgeführt. Die Ergebnisse werden in der Zeitschrift veröffentlicht Tierisches Mikrobiom.

„Wir haben die Zusammenhänge zwischen einzelnen Bakterienarten in der Lunge und Markern im Wirtsgenom untersucht, um Gene zu identifizieren, die Lungenbakterien beeinflussen und möglicherweise eine Rolle bei der Krankheitsanfälligkeit spielen“, erklärt Baines, der die Arbeitsgruppe Evolutionäre Medizin an der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel leitet (CAU) und am Max-Planck-Institut für Evolutionsbiologie in Plön. Insgesamt wurden sieben Genomregionen für acht Bakterienmerkmale gefunden. „Wir konnten mehrere vielversprechende Gene identifizieren, die mit Immun- und Entzündungsreaktionen, Lungenfunktion und Krankheitsanfälligkeit zusammenhängen“, sagt Baines.

In der Studie wurden modernste molekularbiologische Analysemethoden eingesetzt, um die in der Lunge der untersuchten Mäuse vorhandenen Bakterienarten auch bei geringer Biomasse zu quantifizieren. „Unsere Studie liefert den ersten Beweis dafür, dass die genetische Variation des Wirts zur Variation in der Lungenmikrobiota beiträgt“, erklärt Co-Autorin Dr. Meriem Belheouane vom Forschungszentrum Borstel, Leibniz-Lungenzentrum (FZB).

Es wurde gezeigt, dass die Menge an Lactobacillus in der Lunge stark mit einer bestimmten Region zusammenhängt, die das Gen enthält, das für das entzündungshemmende Zytokin Interleukin 10 kodiert. Dieser Befund wurde bei Tieren bestätigt, in denen das Gen für Interleukin 10 (IL-10) vorhanden war deaktiviert.

Belheouane sagt: „IL-10-Knockout-Mäuse hatten weniger Laktobazillen als die Nicht-Knockout-Tiere.“ Auch für die Anzahl der Pelomonas, einer weiteren häufigen Bakterienart in der Lunge, wurden genetische Variationen des Wirts festgestellt. Die funktionelle Bedeutung dieser Bakterienarten könnte möglicherweise für zukünftige präventive oder therapeutische Zwecke genutzt werden.