Newsletter 2020-1 Artikel 3

Können Probiotika die Effizienz von Impfungen steigern?

Die Effizienz von viralen Impfungen ist in Entwicklungsländern signifikant geringer als in Industriestaaten. Intestinale Dysbiose, Unterernährung und wiederkehrende gastrointestinale Entzündungen beeinträchtigen eine funktionierende Immunantwort. Wie hängt der Impferfolg mit unserer Darmmikrobiota zusammen? Können Probiotika die Impfantwort (Antikörperproduktion) unterstützen?

Zwischen der Ausbildung und Reifung der intestinalen Mikrobiota und der Entwicklung des Immunsystems nach der Geburt besteht eine enge Verbindung. Dies ist ausschlaggebend für eine gesunde Balance von aktiver Immunität gegenüber Pathogenen und Toleranz gegenüber Nahrungs- und Selbstantigenen. Dabei können die Ernährungsweise, der Hygienestatus und gastrointestinale Infektionen die Komposition der Darmbakterien negativ beeinflussen und zu einer Dysbiose führen. Untersuchungen zeigen nun auch eine Beeinträchtigung von Impferfolgen, die bei Kindern aus Entwicklungsländern signifikant geringer ausfallen.

Unterernährung geht oft mit Defiziten spezifischer Mikronährstoffe sowie einem Mangel an wichtigen Stoffwechselprodukten der Mikrobiota einher. Beispielsweise sind Millionen Kinder in Entwicklungs- und Schwellenländern von einem Vitamin A-Mangel betroffen, was zu einer erheblich verschlechterten mukosalen Immunität, sowie zu einer Beeinträchtigung der Wirksamkeit oraler Vakzine führt. Weiterhin wurden substantielle Veränderungen der Mikrobiota und des Metatranskriptoms mit einem Vitamin A-Mangel in Verbindung gebracht.

Ein Zusammenhang zwischen einem dysbiotischen Mikrobiom und der veränderten Replikation eines abgeschwächten Rotavirus Vakzins wurde in einer niederländischen Studie diskutiert (Harris et al. 2018). Hier zeigten Probanden, die vor der Impfung gegen das Rotavirus mit Antibiotika behandelt wurden, vergleichsweise höhere Ausscheidungen von Rotaviren.

In diesem Zusammenhang haben verschiedene klinische Studien den Einfluss von Probiotika auf die Effizienz von oralen Lebendimpfungen untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass bestimmte probiotische Stränge schon nach kurzzeitiger Anwendung (1-5 Wochen) die Antikörperantwort auf orale Vakzine gegen Rotaviren, Salmonellen, Polioviren und Vibrio Cholerae verbessern. Direkte als auch indirekte immunmodulierende Wirkungsweisen von Probiotika beeinflussen die Impfantworten. Als direkter Effekt reduzieren probiotische Bakterien sogenannte Pathogen-assoziierte molekulare Strukturen, die den darmansässigen Immunzellen präsentiert werden. Indirekte Effekte sind beispielsweise die vermehrte bakterielle Produktion immunaktiver mikrobieller Metabolite, wie der kurzkettigen Fettsäuren. Weiterhin beeinflussen Probiotika die Funktion von Epithelzellen der Darmschleimhaut: Die Produktion von Mucin und Defensin wird erhöht und die Funktion der Tight Junctions verbessert – pathogene Organismen werden so verdrängt und die Gesundheit der Darmbarriere gestärkt. Dies wiederum stützt eine funktionell effektive Immunantwort und verbessert die Impfeffizienz.

Abschließend bleibt die Identifizierung eines optimalen oder suboptimalen Mikrobioms, zur Anwendung viraler Vakzine durch das Fehlen eines klar definierten „gesunden“ Ausgangs-Mikrobioms, eine Herausforderung. Um die Impfantwort weiter zu verbessern, sollten Adjuvantien auf Basis mikrobieller immunmodulierender Moleküle oder bioaktive Mikronährstoffe untersucht werden.

Originalpublikationen

Vlasova AN, Takanashi S, Miyazaki A, Rajashekara G, Saif LJ. How the gut microbiome regulates host immune responses to viral vaccines. Current Opinion in Virology. 2019;37:16-25. DOI: 10.1016/j.coviro.2019.05.001.