Internationales Forschungsteam

Welche Rolle spielen Archaeen im menschlichen Mikrobiom?

Ein internationales Forschungsteam unter Beteiligung der CAU kommt zu dem Schluss, dass bestimmte Gruppen der Archaeen dazu prädestiniert sind, eine enge Vergesellschaftung mit anderen Mikroorganismen und dem Wirt im Zusammenhang des Metaorganismus einzugehen.

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CAU-Professorin Ruth Schmitz-Streit legte gemeinsam mit internationalen Kolleginnen und Kollegen eine Bestandsaufnahme der Rolle der Archaeen bei den Interaktionen von Wirtslebewesen und Mikroorganismen vor. | Stefan Kolbe

Alle mehrzelligen Lebewesen tragen eine unvorstellbar große Anzahl von Mikroorganismen in und auf ihren Körpern. Das Mikrobiom, also die Gesamtheit dieser Mikroorganismen, bildet zusammen mit dem Wirtslebewesen eine Einheit, den sogenannten Metaorganismus. Dieser hat sich im Laufe der Evolution im gegenseitigen Austausch seiner Bestandteile entwickelt. Das Zusammenspiel von Körper und symbiotischen Mikroorganismen ist von zentraler Bedeutung für das gesunde Funktionieren dieses Metaorganismus. Von der Unterstützung der Nährstoffaufnahme bis hin zum Schutz vor Krankheitserregern übernimmt das Mikrobiom lebenswichtige Aufgaben für das Wirtslebewesen.

Mikrobiom und Immunsystem

Krankheitserreger können einfach über Grenzflächen des Körpers zur Umwelt einfallen. Doch welche Rolle spielt dabei das Mikrobiom? Forscher haben nun herausgefunden, dass durch das Mikrobiom unser Immunsystem schnell auf Krankheitserreger reagiert. Ohne es fehlt der Treibstoff für eine Immunantwort.

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Andererseits können Störungen des Mikrobioms verschiedene schwerwiegende Krankheiten verursachen, beim Menschen zum Beispiel Diabetes, Adipositas oder chronische Entzündungskrankheiten. Forschende weltweit untersuchen daher seit einigen Jahren intensiv die hochkomplexen Interaktionen von Wirtslebewesen und Mikroorganismen und deren Beteiligung an zentralen Lebensprozessen. Eine bestimmte Gruppe der Mikroorganismen wurde dabei bisher wenig beachtet: die Archaeen, früher auch als Archaebakterien oder Urbakterien bezeichnet. Genau wie die übrigen Bestandteile des Mikrobioms sind vermutlich jedoch auch Archaeen an der Aufrechterhaltung von Gesundheit und Fitness des Wirtes beteiligt.

Existenz unter außergewöhnlichen Lebensbedingungen

Ein internationales Forschungsteam unter Beteiligung der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU), der Medizinischen Universität Graz, des Pariser Instituts Pasteur und der Universität Clermont-Auvergne hat nun eine Bestandsaufnahme der Rolle der Archaeen bei den Interaktionen von Wirtslebewesen und Mikroorganismen vorgelegt. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler kommen zu dem Schluss, dass bestimmte Gruppen der Archaeen dazu prädestiniert sind, eine enge Vergesellschaftung mit anderen Mikroorganismen und dem Wirt im Zusammenhang des Metaorganismus einzugehen. Ihre Bestandsaufnahme veröffentlichten die Forschenden, darunter Ruth Schmitz-Streit, Professorin am Institut für Allgemeine Mikrobiologie an der CAU, kürzlich in der Fachzeitschrift Nature Reviews Microbiology.

Zahlreiche verschiedene Mikroorganismen spielen durch ihre Interaktionen mit ihrem Wirtsorganismus eine wichtige Rolle für die Gesundheit und Fitness des Gesamtorganismus, auch im menschlichen Körper. Die Fähigkeit, in eine funktionelle Kommunikation mit dem Wirt einzutreten, zeichnet dabei auch die Archaeen aus. Sie sind grundsätzlich für ihre Vielzahl besonderer Eigenschaft bekannt. Vertreter dieser Mikroorganismengruppe können beispielsweise auch als sogenannte Extremophile unter außergewöhnlichen Lebensbedingungen existieren, etwa unter sehr hohen Temperaturen, starken Salzkonzentrationen oder in säurehaltigen Umgebungen.

Die methanbildenden Arten

„Archaeen haben verschiedene Anpassungsstrategien an extreme Bedingungen entwickelt. Dazu zählt auch die Fähigkeit, bei einem dauerhaft niedrigen Energieangebot zu leben. Viele Archaeen existieren im Bereich eines gerade noch möglichen Energieminimums. Dies lässt sie für das Zusammenspiel mit anderen Mikroorganismen und dem Wirtslebewesen als besonders geeignet erscheinen. Daher wollen wir bei der Erforschung der Wirts-Mikroben-Beziehungen künftig die Beteiligung der Archaeen stärker beleuchten“, betont Mikrobiologin Schmitz-Streit, die im Kieler Sonderforschungsbereich (SFB) 1182 „Entstehen und Funktionieren von Metaorganismen“ zwei Projekte leitet.