CAG-170: Studie mit 11,000 Proben aus 39 Ländern zeigt Marker für ein gesundes Darmmikrobiom

Dein Darm ist von Bakterien regelrecht bevölkert – nicht nur von ein paar, sondern von Milliarden. Sie zerlegen Nahrung, bilden nützliche Stoffwechselprodukte und tragen dazu bei, dass die Verdauung insgesamt stabil funktioniert.

Gerät diese Gemeinschaft aus dem Gleichgewicht, macht sich das oft als Magen-Darm-Beschwerden bemerkbar. In manchen Fällen passt das Muster sogar zu grösseren, langfristigen Gesundheitsproblemen.

Eine grosse internationale Auswertung von Daten lenkt nun den Blick auf eine bestimmte Bakteriengruppe, die bei gesund wirkenden Darmmikrobiomen immer wieder auftaucht.

Sie heisst CAG-170 – und hat eine Besonderheit: Der grösste Teil dieser Gruppe wurde bislang nie im Labor angezüchtet. Bekannt ist sie Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern vor allem über ihre genetischen Fingerabdrücke.

Das Bakterium, das immer wieder auftaucht

Für die neue Arbeit suchte das Forschungsteam in Darmmikrobiom-Proben von über 11,000 Menschen aus 39 Ländern gezielt nach CAG-170.

Dabei zeigte sich zwar, dass die Bakterien bei vielen Personen vorkamen – doch ein Muster war besonders deutlich: Gesunde Menschen wiesen typischerweise höhere Mengen auf als Personen mit Erkrankungen wie chronisch-entzündlichen Darmerkrankungen, Adipositas oder dem chronischen Fatigue-Syndrom.

Zusätzlich wurden Datensätze zu 13 verschiedenen Krankheiten überprüft, und das Signal blieb konsistent: Wenn eine Erkrankung vorlag, sanken die CAG-170-Werte häufig.

Das belegt nicht, dass CAG-170 Krankheiten verhindert. Es rückt die Gruppe jedoch auf die Liste der Mikroben, die helfen könnten, zu beschreiben, wie ein „gesundes“ Darmmikrobiom aussieht.

Die Forscher hinter den Ergebnissen

Geleitet wurde die Studie von Dr. Alexandre Almeida vom Institut für Veterinärmedizin der Universität Cambridge.

„Unsere Arbeit hat gezeigt, dass CAG-170-Bakterien – Teil des ‚verborgenen Mikrobioms‘ – offenbar zentrale Akteure für die menschliche Gesundheit sind, vermutlich indem sie uns helfen, die Hauptbestandteile unserer Nahrung zu verdauen, und indem sie das gesamte Mikrobiom reibungslos am Laufen halten“, sagte er.

„Wir haben die Darmmikroben von Tausenden Menschen in 39 Ländern und bei 13 verschiedenen Krankheiten, darunter Morbus Crohn und Adipositas, untersucht. Dabei haben wir durchgehend festgestellt, dass Menschen mit diesen Krankheiten niedrigere Mengen an CAG-170-Bakterien im Darm hatten.“

Warum die Wissenschaft sie so lange übersehen hat

Ein grosser Teil der Forschung zum Darmmikrobiom stützt sich auf Bakterien, die sich in Laborschalen gut vermehren lassen. Das ist naheliegend: Was sich kultivieren lässt, kann man systematisch testen – etwa, wovon es sich ernährt, welche Stoffe es produziert und wie es auf unterschiedliche Bedingungen reagiert.

CAG-170 macht dabei kaum mit. Weil die meisten Vertreter dieser Gruppe bislang nicht erfolgreich angezüchtet wurden, blieben sie weitgehend unsichtbar – selbst während die Mikrobiomforschung rasant vorankam.

Erst moderne DNA-Methoden schaffen Abhilfe: Statt jedes einzelne Bakterium kultivieren zu müssen, lässt sich das genetische Material in einer Stuhlprobe auslesen, um daraus zu bestimmen, welche Organismen vorhanden sind.

Die verborgene Mehrheit in unserem Darm

Die aktuelle Studie knüpft an frühere Arbeiten an, in denen ein umfangreicher Referenzkatalog von Genomen aus dem menschlichen Darm aufgebaut wurde – der Katalog der vereinheitlichten Genome des menschlichen Magen-Darm-Trakts.

Dieses frühere Projekt nutzte Metagenomik: Dabei werden die Genome aller Darmmikroben in einem Schritt analysiert und anschliessend in einzelne Arten aufgeteilt.

So wurden über 4,600 Bakterienarten kartiert, darunter über 3,000, die zuvor im Darm noch nicht beobachtet worden waren.

„Unsere frühere Arbeit hat gezeigt, dass rund zwei Drittel der Arten in unserem Darmmikrobiom zuvor unbekannt waren. Niemand wusste, was sie dort tun – und jetzt haben wir herausgefunden, dass einige davon ein grundlegender und unterschätzter Baustein der menschlichen Gesundheit sind“, sagte Dr. Almeida.

Was CAG-170 im Darm möglicherweise leistet

Als das Team die Gene von CAG-170 genauer untersuchte, ergaben sich Hinweise auf mögliche Aufgaben im Darm.

Demnach scheint die Bakteriengruppe in der Lage zu sein, hohe Mengen an Vitamin B12 zu produzieren. Ausserdem trägt sie Enzyme, die eine breite Palette an Kohlenhydraten, Zuckern und Ballaststoffen im Darm abbauen können.

Ein Punkt ist dabei entscheidend: Nach Einschätzung der Forschenden kommt das Vitamin B12 wahrscheinlich eher anderen Bakterien zugute als direkt der Person, die diese Mikroben in sich trägt.

Das passt zu dem, was man über mikrobielle Nachbarschaften bereits weiss: Viele Arten überleben, indem sie Nährstoffe austauschen, und manche fungieren als stille Lieferanten, die andere Organismen mitversorgen.

Drei Wege, über die sich die Hinweise deckten

Die Forschenden stützten sich nicht auf nur einen Ansatz. Erstens suchten sie in Darmmikrobiom-Proben aus 39 Ländern nach dem genetischen Fingerabdruck von CAG-170.

Dabei verglichen sie gesunde Personen mit Menschen, die etwa an Morbus Crohn, Darmkrebs, Parkinson oder Multipler Sklerose litten.

Zweitens wurde die vollständige Zusammensetzung der Darmmikrobiome von über 6,000 gesunden Menschen rechnergestützt ausgewertet, um herauszufinden, welche Arten besonders gut geeignet erscheinen, das Ökosystem im Darm stabil zu halten.

Innerhalb der schwer im Labor kultivierbaren Bakterien stach CAG-170 erneut hervor – als die Gruppe, die am zuverlässigsten mit Gesundheit verknüpft war.

Drittens betrachtete das Team die Dysbiose, also einen Zustand, in dem das Darmmikrobiom aus der Balance geraten ist. Niedrige CAG-170-Werte gingen mit einer höheren Wahrscheinlichkeit für diese Unwucht einher.

Dysbiose wird mit vielen langfristigen Beschwerden in Verbindung gebracht, darunter das Reizdarmsyndrom, rheumatoide Arthritis sowie Angststörungen und Depressionen.

Was das für Probiotika verändern könnte

Seit Jahren hoffen Forschende, dass ein klareres Bild eines gesunden Mikrobioms zu besseren, gezielteren Behandlungen führen kann.

Das Grundprinzip ist unkompliziert: Man beschreibt, wie eine stabile Darmgemeinschaft aussieht, identifiziert Veränderungen bei unterschiedlichen Krankheiten und versucht dann, fehlende Bestandteile zu unterstützen.

„Die Probiotika-Industrie hat mit der Darmmikrobiomforschung nicht wirklich Schritt gehalten – die Menschen verwenden noch immer dieselben probiotischen Arten, die schon vor Jahrzehnten eingesetzt wurden“, sagte Dr. Almeida.

„Wir entdecken jetzt neue Bakteriengruppen wie CAG-170 mit wichtigen Verbindungen zu unserer Gesundheit, und Probiotika, die darauf ausgerichtet sind, sie zu unterstützen, könnten einen deutlich grösseren gesundheitlichen Nutzen haben.“

Allerdings gibt es einen Haken: Da die meisten CAG-170-Bakterien bislang nicht im Labor kultiviert wurden, fehlen weiterhin Wege, sie gezielt anzuzüchten und zu testen. Solange das nicht gelingt, bleibt es ausser Reichweite, aus dieser Entdeckung ein Probiotikum oder eine Therapie zu machen.

Trotzdem ist die Schlussfolgerung eindeutig: Im Darmmikrobiom gibt es mehr wichtige Akteure, als lange angenommen – und einige davon waren die ganze Zeit über vorhanden, ohne erkannt zu werden.

Die vollständige Studie erschien in der Fachzeitschrift Zell-Wirt & Mikrobe.