Welt-IBD-Tag: Die Rolle der Darmmikrobiota bei Dysbiose verstehen

Obwohl entzündliche Darmerkrankungen (IBD), darunter Morbus Crohn und Colitis ulcerosa, weltweit Millionen von Menschen betreffen, sind sie nach wie vor komplexe Erkrankungen, deren Ursachen noch nicht vollständig geklärt sind ₁. Der Welt-IBD-Tag (19. Mai) macht deutlich, wie dringend es ist, die Forschung zu diesen chronischen Erkrankungen und den ihnen zugrunde liegenden biologischen Mechanismen fortzusetzen.

Einer der wichtigsten und sich am schnellsten entwickelnde Bereiche der IBD-Forschung ist die menschliche Darmmikrobiota. Dieses vielfältige mikrobielle Ökosystem spielt eine entscheidende Rolle für die Aufrechterhaltung der Gesundheit und des Stoffwechsels und trägt zu Prozessen wie der Produktion von kurzkettigen Fettsäuren, Aminosäuren, Vitaminen und anderen bioaktiven Metaboliten bei, die für die Funktion des Wirtsorganismus unerlässlich sind. Eine Störung dieses Ökosystems, bekannt als Dysbiose, wird zunehmend als eng mit IBD verbunden angesehen ₂. Die genaue Charakterisierung der Darmmikrobiota stellt jedoch nach wie vor eine technische Herausforderung dar.

Der Großteil der Darmbakterien besteht aus obligat anaeroben Mikroorganismen, die bereits bei Kontakt mit Sauerstoff rasch absterben. Konventionelle mikrobiologische Arbeitsabläufe, bei denen Proben während der Entnahme, Verarbeitung oder Analyse atmosphärischem Sauerstoff ausgesetzt werden, können daher zum Verlust wichtiger mikrobieller Populationen führen – insbesondere jener Bakterien, die für die Darmgesundheit und Krankheitsentstehung von besonderer Bedeutung sind. Um dies zu vermeiden, sind Systeme erforderlich, die während des gesamten Arbeitsprozesses eine strikt sauerstofffreie Umgebung gewährleisten.

Eine aktuelle Studie von Plomp et al. am University Medical Center Groningen untersuchte, wie die Kombination von Kulturomik und metagenomischer Sequenzierung das Verständnis des Darmmikrobioms verbessern kann. Hierfür wurden Stuhlproben von 32 Teilnehmenden – sowohl mit als auch ohne IBD – mithilfe von COPAN eSwabs in Amies-Transportmedium gesammelt. Zur Erhaltung der bakteriellen Lebensfähigkeit vor dem Einfrieren und der anschließenden Analyse wurde zusätzlich Glycerol zugesetzt. Aus diesen Proben konnten die Forschenden eine umfangreiche Sammlung von 4.347 Reinkulturen bakterieller Isolate gewinnen, darunter 1.362 Isolate von IBD-Patienten und 2.985 Isolate von Personen ohne IBD. Die überwiegende Mehrheit der Isolate (insgesamt 3.552) wurde unter strikt anaeroben Bedingungen kultiviert. Die gesamte anaerobe Verarbeitung und Inkubation erfolgte in einer Whitley A35 anaeroben Arbeitsstation. Die isolierten Mikroorganismen repräsentierten eine breite Vielfalt darmassoziierter Phyla, darunter Bacillota, Bacteroidota und Actinomycetota – Bakteriengruppen, die bekanntermaßen eine wichtige Rolle für die Darmfunktion und die Gesundheit des Wirts spielen ₂.

Eines der bedeutendsten Ergebnisse der Studie war der deutliche Einfluss der Kultivierungsmethode auf die nachweisbare mikrobielle Vielfalt. Durch den Einsatz verschiedener Kulturbedingungen bei gleichzeitig konsequenter Aufrechterhaltung anaerober Bedingungen konnten die Forschenden eine wesentlich größere Artenvielfalt isolieren, als dies unter Standardlaborbedingungen möglich gewesen wäre. Insgesamt wurden mindestens 201 Bakterienspezies identifiziert, wobei über 80 % der Isolate unter anaeroben Kulturbedingungen gewonnen wurden. Dies unterstreicht eindrucksvoll die Bedeutung sauerstofffreier Atmosphären für die Untersuchung des Darmmikrobioms. Darüber hinaus zeigte die Studie, dass bereits methodische Optimierungen – beispielsweise direkte Inokulationsverfahren – die Artenvielfalt innerhalb wichtiger Bakteriengruppen deutlich erhöhen können. Die Ergebnisse verdeutlichen, wie stark selbst kleine Unterschiede im experimentellen Ablauf mikrobiologische Resultate beeinflussen können ₂.

Die Forschung von Plomp et al. verdeutlichten außerdem den Mehrwert der Kombination von Kulturomik und Metagenomik. Obwohl beide Methoden zahlreiche gemeinsame Bakteriengattungen identifizierten, konnten mit jedem Ansatz zusätzlich Organismen nachgewiesen werden, die mit der jeweils anderen Methode nicht erfasst wurden. Dadurch entstand ein deutlich umfassenderes Bild der mikrobiellen Vielfalt. Besonders wichtig ist, dass dieser integrierte Ansatz eine große und gut charakterisierte Sammlung von Darmbakterien aus gesunden sowie erkrankten Populationen bereitstellte. Diese bildet eine wertvolle Grundlage für zukünftige Untersuchungen zur Dynamik mikrobieller Gemeinschaften bei IBD. Gleichzeitig ermöglicht sie eine detailliertere Analyse stammspezifischer Unterschiede innerhalb einzelner Bakterienarten und ihrer Wechselwirkungen mit dem Wirt – ein entscheidender Schritt, um zu verstehen, wie bestimmte Mikroorganismen zur Entstehung, Progression oder möglicherweise auch zum Schutz vor Erkrankungen beitragen ₂.

Mit den Fortschritten der Mikrobiomforschung wird zunehmend deutlich, dass die möglichst realitätsnahe Nachbildung physiologischer Bedingungen in vitro (von der Probenentnahme über die Kultivierung bis hin zur Analyse) sowie die Kombination komplementärer molekularbiologischer Methoden für zukünftige Forschungserfolge unerlässlich sind. Technologien wie anaerobe Arbeitsstationen spielen dabei eine zentrale Rolle, da sie die zuverlässige Isolierung sauerstoffempfindlicher Mikroorganismen ermöglichen und Forschende dabei unterstützen, die Zusammenhänge zwischen mikrobiellen Gemeinschaften und IBD besser zu verstehen. Langfristig könnten diese Erkenntnisse die Entwicklung neuer therapeutischer Ansätze zur gezielten Beeinflussung des Darmmikrobioms ermöglichen.

Referenzen:

1. NHS England. Inflammatory Bowel Disease. [Online]. London: NHS England; [accessed 21 April 2026]. Available from: https://www.nhs.uk/conditions/inflammatory-bowel-disease/
2. Plomp, N, Gacesa, R, Slager, J, et al. Synergy between culturomics and metagenomics of health status associated gut bacteria originating from non-IBD and IBD populations. Scientific Reports. 2025 Nov 27;15 (45469).