Das menschliche Darmmikrobiom wird mit immunologischen, metabolischen und entzündlichen Erkrankungen in Verbindung gebracht, jedoch sind die meisten Hinweise bislang korrelativ, und die molekularen Mechanismen hinter diesen Zusammenhängen sind weitgehend unerforscht.

Eine neue Studie konnte zeigen, dass viele harmlose, alltägliche Darmbakterien über Typ-III-Sekretionssysteme verfügen – mikroskopisch kleine, spritzenähnliche Strukturen, mit denen bakterielle Proteine direkt in menschliche Zellen injiziert werden können [1]. Bislang ging man davon aus, dass solche Systeme ausschließlich in pathogenen Bakterien wie Salmonella vorkommen. „Es zeigt, dass diese nicht-pathogenen Bakterien nicht nur passive Bewohner sind, sondern menschliche Zellen aktiv beeinflussen können, indem sie ihre Proteine in sie einschleusen“, so Prof. Pascal Falter-Braun, Direktor des Instituts für Netzwerkbiologie beim Helmholtz Zentrum München und korrespondierender Autor der Studie.
Um zu verstehen, welche Funktionen diese bakteriellen Proteine in menschlichen Zellen übernehmen, kartierten die Forschenden über tausend Interaktionen zwischen bakteriellen Effektorproteinen und menschlichen Proteinen und erstellten so ein groß angelegtes Interaktionsnetzwerk. Die Analysen zeigten, dass bakterielle Proteine bevorzugt auf menschliche Signalwege abzielen, die an der Immunregulation und dem Stoffwechsel beteiligt sind. Weitere Laborversuche bestätigten, dass diese Proteine zentrale Signalwege des Immunsystems modulieren können, darunter NF-κB- und Zytokinantworten. Zytokine sind Signalmoleküle, die das Immunsystem koordinieren und Immunreaktionen verstärken oder bremsen können. Ein Ungleichgewicht kann zu Autoimmunerkrankungen führen. So ist bspw. die Hemmung des Zytokins Tumornekrosefaktor alpha (TNF-α) eine weit verbreitete Therapie bei Morbus Crohn, einer Autoimmunerkrankung des Darms.
Die Forschenden stellten außerdem fest, dass Gene, die für diese bakteriellen Effektorproteine codieren, in den Darmmikrobiomen von Patient*innen mit Morbus Crohn angereichert sind. Dies deutet darauf hin, dass die direkte Proteinübertragung von Darmbakterien auf menschliche Zellen zur chronischen Darmentzündung beitragen könnte, und liefert eine mögliche mechanistische Erklärung für zuvor beobachtete Zusammenhänge zwischen Mikrobiom und Erkrankungen. Durch die Identifizierung einer bislang nicht erkannten molekularen Ebene zwischen Darmbakterien und dem menschlichen Immunsystem vertieft die Studie das Verständnis darüber, wie das Mikrobiom menschliche Zellen beeinflusst und verschiebt die Forschung von reinen Korrelationen hin zu kausalen Zusammenhängen. Zugleich wirft sie spannende Fragen auf, etwa ob sich diese Injektionssysteme ursprünglich für pathogene Zwecke entwickelt haben oder ob sie zunächst das Zusammenleben mit dem Wirt unterstützten und erst später von Krankheitserregern übernommen wurden.

Literatur
1. Young V, et al.: Effector-host interactome map links type III secretion systems in healthy gut microbiomes to immune modulation. Nat Microbiol 2026; 11: 442–60.

Quelle: Helmholtz Zentrum München, Deutsches Forschungszentrum für Gesundheit und Umwelt (GmbH), Pressemeldung vom 23.01.2026