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Darmbakterien und COVID-19

Der neue Coronavirusstamm SARS-CoV-2 (Severe acute respiratory syndrome coronavirus type 2) beansprucht unser Immunsystem auf unterschiedlichste Art und Weise. Eine Erkrankung durch das Virus (COVID-19, d.h. Coronavirus disease 2019) kann infolge einer Überreaktion des Immunsystems zu schweren Krankheitsverläufen führen. Studien zeigen, dass Bakterien im Darm nicht nur die Ansiedlung von Krankheitserregern verhindern, sondern auch zu einer angepassteren Immunreaktionen beitragen können.

Ist die “Stärkung” des Immunsystems ein geeigneter präventiver Ansatz gegen COVID-19?

Ähnlich wie es im Verlauf anderer Atemwegserkrankungen beobachtet wird, aktiviert der Körper eine Kaskade von Abwehrreaktionen, um SARS-CoV-2 zu bekämpfen. In diesem Infektionsgeschehen kann es in manchen Fällen zu einer Überreaktion von Immunzellen (auch „Zytokinsturm“) bzw. Entgleisung des Immunsystem kommen. Infolgedessen werden verschiedene Zytokine, Radikale und Gerinnungsfaktoren gebildet und Immunzellen sammeln sich am Ort der Entzündung. Die Funktion eines Gewebes wird beeinträchtigt und die Sauerstoffaufnahme verringert. Dies wiederum kann zum Kollaps der Lunge und anderer Organe führen [1].
Sowohl übermäßige als auch schwache Immunreaktionen können die Gesundheit negativ beeinflussen. Deshalb empfehlen verschiedene Experten die Unterstützung des Immunsystems als einen möglichen präventiven Ansatz im Umgang mit COVID-19.

Darmbakterien unterstützen das Immunsystem

Alle Mikroorganismen, die friedlich im Darm koexistieren, erfüllen verschiedene Funktionen einschließlich der Abwehr von Krankheitserregern, der Produktion von Vitaminen und Stoffwechselprodukten sowie die Unterstützung des Immunsystems. Interessanterweise zeigen aktuelle Untersuchungen, dass eine gestörte Mikrobiota bei COVID-19-Patienten im Zusammenhang mit einer schlechten Immunantwort auf Krankheitserreger und Entzündungen steht [2, 3, 4, 5].

Welche Rolle spielt das mikrobielle Stoffwechselprodukt Butyrat bei Patienten mit einer SARS-CoV-2-Infektion?

Insbesondere eine erhöhte Permeabilität der Darmbarriere bietet das perfekte Szenario für das Eindringen von Krankheitserregern in den Blutkreislauf. Butyrat, ein Stoffwechselprodukt der Mikrobiota, ist u. a. wichtig, um die Verbindung der Tight-Functions im Darm zu verbessern und so die Darmbarriere zu stärken. Es wurde als potenzielles Therapeutikum für Patienten mit einer SARS-CoV-2-Infektion vorgeschlagen [7].
So könnte Butyrat bei der Behandlung von Atemwegserkrankungen eine wichtige Rolle spielen [8]. Bei Patienten mit nachgewiesener allergisch bedingter Lungenentzündung zeigte sich, dass Butyrat das Eintreten von weißen Blutkörperchen (Eosinophilen) in die Lunge reguliert und die Lungenfunktion verbessert [9]. Ein weiterer therapeutischer Ansatz für den Einsatz von Butyrat bei COVID-19-Patienten beruht auch auf der Tatsache, dass die Infektion durch hohe Konzentrationen proinflammatorischer IL-6 (Interleukin-6, Signalsubstanz) im Blut gekennzeichnet ist. In Humanstudien konnte dieser Entzündungsmarker durch Butyrat gesenkt werden [7].

Möglicher Einsatz von probiotischen Milchsäurebakterien bei bakteriellen und viralen Infektionen der Atemwege

Eine Studie von Chong et al. [10] deutet darauf hin, dass einige probiotische Stämme an der Verbesserung von durch Viren ausgelösten Atemwegserkrankungen beteiligt sind, indem sie proinflammatorische und immunregulatorische Signale ausgleichen und so zur Minimierung von Lungenschäden beitragen. Weiterhin konnte in einer Studie von Shoaib et al. [11] durch die Gabe von Lactobacillus acidophilus CMCC878 die Bakterienmenge in der Lunge, die Schädigung und die systemische Entzündung nach der Beimpfung mit Staphylococcus aureus und Pseudomonas aeruginosa verringert werden.

Im Zusammenhang mit COVID-19 wird die Einnahme von Probiotika zunehmend von Experten und entsprechenden Institutionen empfohlen. Zum einen, um die Darmgesundheit zu fördern, und zum anderen, um sicherzustellen, dass sekundäre bakterielle Infektionen vermieden werden können [1, 12].

Kommt unser Immunsystem mit einem Erreger (z.B. SARS-CoV-2 ) in Kontakt, beginnt es unter anderem damit, Antikörper gegen ihn zu bilden. Foto: ©psdesign1, Fotolia

Quellen:

  1. Xie, P., et al., Severe COVID-19: A Review of Recent Progress With a Look Toward the Future. Frontiers in Public Health, 2020. 8(189).
  2. Gao, Q.Y., Y.X. Chen, and J.Y. Fang, 2019 Novel coronavirus infection and gastrointestinal tract. J Dig Dis, 2020. 21(3): p. 125-126.
  3. Xu, K., et al., [Management of corona virus disease-19 (COVID-19): the Zhejiang experience]. Zhejiang Da Xue Xue Bao Yi Xue Ban, 2020. 49(1): p. 0.
  4. Abt, M.C., et al., Commensal bacteria calibrate the activation threshold of innate antiviral immunity. Immunity, 2012. 37(1): p. 158-70.
  5. Zelaya, H., et al., Respiratory Antiviral Immunity and Immunobiotics: Beneficial Effects on Inflammation-Coagulation Interaction during Influenza Virus Infection. Front Immunol, 2016. 7: p. 633.
  6. Grizotte-Lake, M., et al., Commensals Suppress Intestinal Epithelial Cell Retinoic Acid Synthesis to Regulate Interleukin-22 Activity and Prevent Microbial Dysbiosis. Immunity, 2018. 49(6): p. 1103-1115.e6.
  7. Archer, D.L. and D.C. Kramer, The Use of Microbial Accessible and Fermentable Carbohydrates and/or Butyrate as Supportive Treatment for Patients With Coronavirus SARS-CoV-2 Infection. Frontiers in medicine, 2020. 7: p. 292-292.
  8. Dang, A.T. and B.J. Marsland, Microbes, metabolites, and the gut-lung axis. Mucosal Immunol, 2019. 12(4): p. 843-850.
  9. Theiler, A., et al., Butyrate ameliorates allergic airway inflammation by limiting eosinophil trafficking and survival. J Allergy Clin Immunol, 2019. 144(3): p. 764-776.
  10. Chong, H.X., et al., Lactobacillus plantarum DR7 improved upper respiratory tract infections via enhancing immune and inflammatory parameters: A randomized, double-blind, placebo-controlled study. J Dairy Sci, 2019. 102(6): p. 4783-4797.
  11. Shoaib, A., L. Xin, and Y. Xin, Oral administration of Lactobacillus acidophilus alleviates exacerbations in Pseudomonas aeruginosa and Staphylococcus aureus pulmonary infections. Pak J Pharm Sci, 2019. 32(4): p. 1621-1630.
  12. Baud, D., et al., Using Probiotics to Flatten the Curve of Coronavirus Disease COVID-2019 Pandemic. Frontiers in public health, 2020. 8: p. 186-186.