Antibiotika stören Mikrobiom nachhaltig

Doch wie wirkt sich eine Antibiose eigentlich auf die Pilze unseres Mikrobioms aus? Bakterien können eine übermäßige Besiedlung des Darms mit Pilzen verhindern. Eine antibiotische Therapie wäre somit im Umkehrschluss ein wichtiger Risikofaktor für Pilzinfektionen. Wie sich Antibiotika auf das Zusammenspiel von Bakterien und Pilzen im Mikrobiom auswirken und wie eine Antibiose auch die Zusammensetzung der einzelnen Pilzarten stört, war beim Menschen bis vor kurzem nicht untersucht. Diese Aufgabe stellten sich die Forscher um Bastian Seelbinder unter der Leitung von Professor Gianni Panagiotou der Abteilung Systembiologie und Bioinformatik vom Leibniz-Institut für Naturstoff-Forschung und Infektionsbiologie – Hans-Knöll-Institut. Sie untersuchten dafür über drei Monate Stuhlproben von 14 gesunden Probanden, 12 von ihnen hatten zuvor eine sechstägige Antibiose erhalten. Die Teilnehmer hatten entweder Doxycyclin, Azithromycin, Amoxicillin plus Clavulansäure, Ciprofloxacin oder Cefuroxim bekommen.

Die Wissenschaftler fassten die Auswirkungen der Antibiose an drei Zeitpunkten zusammen: während, kurz nach und lang nach der Behandlung. Um eine Pilzart in ihrer Auswertung zu berücksichtigen, definierten die Forscher, dass diese in 
15 Prozent der entnommenen Stuhlproben zu finden sein musste. Diesen „Prävalenzfilter“ passierten 14 Pilzarten vor und spät nach der Behandlung, jedoch bis zu 44 Pilzarten während und in der frühen Nachbehandlungszeit. „Das deutet darauf hin, dass Antibiotika vorübergehend eine Nische für weniger häufige Pilzarten schufen“, erklären die Wissenschaftler.

Ausgehend von der Pilzbesiedlung während der Behandlung und verglichen mit dem Mykobiom der frühen Nachbehandlungszeit, veränderten sich den Wissenschaftlern zufolge 23 Spezies signifikant (nicht allein durch Zufall erklärbar). Viele Pilzarten seien weder vor (Baseline) noch nach der Behandlung (späte Phase) vorhanden gewesen. Einige häufig anzutreffende Pilze wie Saccharomyces spp. und opportunistische Erreger wie Candida albicans, Candida parapsilosis und Malassezia restricta (ein Pilz, der kürzlich mit Bauchspeicheldrüsenkrebs in Verbindung gebracht wurde) nahmen in ihrer Häufigkeit ab, während weniger häufige Pilze wie Candida boidinii in ihrer Häufigkeit zunahmen. Eine geringfügige Abnahme der Häufigkeit von C. albicans wurde auch bei Kontrollen beobachtet, jedoch nicht annähernd so stark.

„Opportunistisch“ sind Erreger dann, wenn sie nur unter bestimmten Voraussetzungen zu einer Infektion führen. Sie machen sich ein geschwächtes Immunsystem – wie durch andere Infektionen (HIV) oder Arzneimittel (Immunsuppression, Tumortherapie) – zunutze. Man sagt auch, die Erreger sind „fakultativ pathogen“.

Verglichen mit den Stuhlproben vor der antibiotischen Gabe fanden sich noch bei sechs Pilzarten signifikante Veränderungen in der Pilzbesiedlung des Darms in der späten Nachbehandlungsphase. „Zusammenfassend lässt sich sagen, dass sich die Anzahl der (verschiedenen) nachgewiesenen und vorherrschenden Pilzarten während der Behandlung und der frühen Nachbehandlung mehr als verdoppelt hat.“ Die meisten Veränderungen wurden innerhalb des ersten Monats nach der Behandlung festgestellt, das deute auf ein verzögertes Ansprechen der Pilzgemeinschaft auf die Antibiose hin, verglichen mit den Bakterien: „30 Tage nach Behandlungsende hat sich das bakterielle Mikrobiom weitgehend regeneriert. Wir konnten jedoch noch 90 Tage nach der Behandlung Veränderungen bei mehr als einem Drittel der Pilzspezies im Darm nachweisen. Dabei beobachteten wir, dass sich die Pilzgemeinschaften gemeinsam mit denen der Bakterien veränderten“, ordnet Panagiotou in einer Mitteilung des Leibniz-Institutes die Ergebnisse ein.

Bei der Verarbeitung der Daten fanden die Forschenden einen weiteren Hinweis, wie bedeutend das Wechselspiel zwischen Pilzen und Bakterien ist: So unterdrücken mehrere Stoffwechselprodukte der Bakterien (zum Beispiel die kurzkettigen Fettsäuren Propionsäure und Essigsäure) die krankmachenden Fähigkeiten von Pilzen, wie Candida albicans. In vitro fanden sie, dass unter anderen Propionsäure, Essigsäure und cis-5-Dodecensäure das Wachstum von Candida albicans vollständig hemmten. Zudem konnte die schädigende Wirkung von Candida albicans auf menschliche Zellen (Vaginalzelllinie) in Gegenwart der kurzkettigen Fettsäuren reduziert werden: Bei höheren Konzentrationen, wenn das In-vitro-Pilzwachstum vermindert war, nahm die Schädigung der menschlichen Zellen mit den kurzkettigen Fettsäuren Propionsäure und Essigsäure ab. Essig- oder cis-5-Docensäure beseitigte die Zellschädigung durch C. albicans fast vollständig.

Die Wissenschaftler räumen der Studie auch Schwächen ein, mit insgesamt 
14 Probanden bildet die Untersuchung nur ein kleines Kollektiv ab. Zudem wurden auch „nur“ fünf Antibiotika getestet – ob sich die Effekte bei einem größeren Kollektiv an Teilnehmern und für weitere Antibiotika bestätigen, muss gezeigt werden. Zudem richteten die Wissenschaftler in dieser Studie ihren Fokus auf das Wachstum von Candida albicans, was die Komplexität der Darmgemeinschaft nicht vollständig abbildet. Und dann bleibt die Frage: Welche klinischen Auswirkungen ergeben sich konkret durch das antibiotikabedingte „Verschieben“ des Mykobioms? Nehmen Erkrankungen zu – und wenn ja: welche?