Für eine gesunde Lunge ist das Mikrobiom entscheidend

Ein Mensch besteht im Durchschnitt aus etwa 30 Billionen Körperzellen – und ebenso vielen Bakterien. Ohne sie sind wir nicht lebensfähig. Nicht nur im Darm, auf unserer Haut oder im Magen übernehmen die Mikroorganismen wichtige Aufgaben. Auch die Lunge hat ein Mikrobiom, eine Lebensgemeinschaft aus Bakterien, Viren und Pilzen, die für die Funktion des Organs unverzichtbar ist. Ein Forschungsteam unter der Leitung von Professor Dr. Dr. Burkhard Tümmler, Forschungsgruppenleiter Molekulare Pathologie der Mukoviszidose an der Klinik für Pädiatrische Pneumologie, Allergologie und Neonatologie der Medizinischen Hochschule Hannover (MHH), hat jetzt die Zusammensetzung der Lungenflora bei Säuglingen und Kleinkindern mit und ohne zystischer Fibrose (Mukoviszidose) untersucht und herausgefunden, wie sich ein gesundes Mikrobiom der unteren Atemwege entwickelt. Die Studie wurde in der renommierten Fachzeitschrift Biofilms and Microbiomes veröffentlicht.

Mikroorganismen bilden eine Lebensgemeinschaft

„Bis vor kurzem galten die unteren Atemwege des Menschen als steril“, erklärt Professor Tümmler. Daher hätten die meisten Studien die Mikrobiologie der Lunge nur bei akuten Infektionen oder chronischen Lungenerkrankungen untersucht. „In unserer Arbeit haben wir erstmals Hustenabstriche von gesunden Kindern im Alter von drei Wochen bis sechs Jahren gesammelt, auf die vorhandenen Mikroorganismen getestet und mit denen von gleichaltrigen Mukoviszidose-Erkrankten verglichen“, erklärt der Forschungsgruppenleiter. Dafür mussten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler verschiedene Hürden überwinden. Eine besondere Herausforderung war die Qualität der Proben. Denn Bakterien, Viren und Pilze befinden sich überall in der Luft und im Wasser. „Um die Proben nicht aus Versehen mit Fremdorganismen zu verunreinigen, mussten wir extrem sorgfältig bei der Entnahme und Weiterverarbeitung sein“, betont Marie-Madlen Pust, Doktorandin in der Forschungsgruppe und Erstautorin der Studie. Eine weitere Schwierigkeit war, aus jedem einzelnen Abstrich die DNA der vielen verschiedenen Mikroorganismen-Arten herauszufiltern und richtig zuzuordnen. „Die jeweiligen Sekretproben enthielten nur wenige Milliardstel Gramm an Genmaterial und davon stammten etwa 90 Prozent von den Kindern und nur zehn Prozent von der Lebensgemeinschaft der Mikroorganismen“, erklärt die Nachwuchswissenschaftlerin. Für die Analyse haben MHH-Bioinformatiker eine sogenannte Metagenom-Pipeline entwickelt, die gesamte Erbgutmenge des Mikrobioms mit Hilfe einer Sequenzierungsmaschine ausgelesen und anschließend die riesige ungeordnete DNA-Datenmenge mit Hochleistungsrechentechnik den entsprechenden Mikroorgansimen wieder zugeordnet.