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µHEAT-Studie: Das Darmmikrobiom als mögliche Ursache

Ein internationales Forschungsteam hat nun gezeigt, dass eine Ursache für die Unterschiede in der Immunantwort nach Impfung das Darmmikrobiom sein könnte. Die Billionen von Mikroorganismen, die den menschlichen Darm besiedeln, unterscheiden sich von Mensch zu Mensch und stehen in ständiger Wechselwirkung mit dem Immunsystem. Durch die Interaktion mit unseren Immunzellen tragen sie dazu bei, den Immunstatus einer Person zu prägen. Um die Rolle des Mikrobioms während der Impfung besser zu verstehen, wurde die µHEAT-Studie (Microbial-Human Ecology and Temperature) ins Leben gerufen. Rektrutiert wurden gesunde junge Erwachsene, die 2021 und 2022 gegen SARS-CoV-2 geimpft wurden. Die Teilnehmenden stellten Stuhlproben für die Mikrobiom-Charakterisierung und Blutproben für Immunmessungen zur Verfügung und dokumentierten in der Woche vor und nach der Impfung regelmäßig ihre Körpertemperatur.

Flagellin-Gene schon vor der Impfung auffällig

Wie erwartet zeigten die Teilnehmenden erhebliche Temperaturunterschiede als Reaktion auf die Impfung. Einige entwickelten hohes Fieber. Interessanterweise ließen sich mehrere Faktoren identifizieren, die Personen mit stärkeren Fieberreaktionen bereits vor der Impfung von den anderen unterschieden. Besonders auffällig war, dass die Darmmikrobiome dieser Personen bereits vor der Impfung eine erhöhte Aktivität von Genen für bakterielle Beweglichkeit zeigten. Diese Erhöhung war besonders bei Genen sichtbar, die für die Herstellung der peitschenartigen Flagellen verantwortlich sind, mit denen viele Bakterien sich fortbewegen. Flagellen bestehen aus kleinen Proteinen, den sogenannten Flagellinen. Da Flagelline auch von schädlichen Erregern wie Salmonella produziert werden, erkennt das menschliche Immunsystem sie als potenziell gefährliche Signale und löst daraufhin eine Entzündungsreaktion aus.

Personen, die später stärkeres Fieber entwickelten, zeigten zudem Hinweise auf einen bereits vorab entzündlich aktivierten Grundzustand, z. B. durch unterschiedliche Entzündungsmarker im Blut und in Stuhlproben. Zusammen deuten diese Beobachtungen darauf hin, dass die Produktion von mikrobiellen Flagellinen zum bereits bestehenden Immunstatus einer Person beitragen und dadurch die Reaktion auf die Impfung beeinflussen könnte.

Mausexperiment: Steuert das Mikrobiom die Immunreaktion?

Um zu prüfen, ob das Mikrobiom tatsächlich die Immunreaktion beeinflusst, führten die Forschenden ein klassisches Mikrobiom-Experiment durch: Sie übertrugen Stuhlmikrobiome von Studienteilnehmenden auf Mäuse, die selbst kein eigenes Darmmikrobiom besaßen. Diese Mäuse wurden anschließend geimpft, um zu testen, ob diese unterschiedlichen Mikrobiota allein ausreichen, um unterschiedlich starke Impfreaktionen hervorzurufen. Tatsächlich entwickelten Mäuse, die Mikrobiome von Personen mit starker Fieberreaktion erhalten hatten, nach der Impfung eine deutlich stärkere Entzündung im Vergleich zu Mäusen, die Mikrobiome von Personen mit milder Reaktion erhalten hatten. Zudem war dieser Effekt teilweise davon abhängig, ob die Tiere in der Lage waren, bakterielle Flagelline zu erkennen. Dies ist ein klares Indiz dafür, dass Flagellin einen entscheidenden Beitrag zur entzündlichen Impfreaktion leistet.

Kann die Kost den Immuntonus beeinflussen?

Die Studie untersuchte auch, warum die Mikrobiome einiger Studienteilnehmenden von vornherein mehr Flagelline produzieren. Dabei identifizierten sie Ernährung als einen möglichen Einflussfaktor. Teilnehmende, die eine pflanzliche Ernährung bevorzugten, zeigten nach der Impfung tendenziell schwächere Fieberreaktionen. Die Forschenden testeten daher, ob Ernährungsfaktoren die mikrobielle Flagellinproduktion beeinflussen könnten.

„Wir konnten beobachten, dass bestimmte Lebensmittelzusatzstoffe die Produktion von Flagellinen durch Darmbakterien in vitro erhöhen“, erklärt Benoit Chassaing, Inserm Direktor am Institut Pasteur. „Interessanterweise deuten unsere Ergebnisse darauf hin, dass Bestandteile einer industrialisierten Ernährung das Wachstum von flagellierten Darmbakterien fördern und damit die Flagellinproduktion insgesamt erhöhen können.“ Hirohito Abo, Co-Autor von der Georgia State University in Atlanta, betonte ebenfalls die weitreichenden Auswirkungen der Ernährung auf die Immunantwort nach einer Impfung. Die Forschenden hätten festgestellt, dass eine fettreiche, eher typisch westliche Ernährung die entzündlichen Impfreaktionen bei Mäusen verstärkt habe.

Mikrobiom-Interventionen als Ansatz gegen starke Impffieber-Reaktionen

In Zukunft könnten Interventionen, die auf das Mikrobiom abzielen, getestet werden, um zu versuchen, starke Fieberreaktionen nach einer Impfung zu reduzieren. Dies könnte dazu beitragen, Bedenken auszuräumen, die zur Impfskepsis führen. Zudem deutet die µHEAT-Studie darauf hin, dass das Darmmikrobiom nicht nur die Reaktion auf Impfstoffe beeinflusst, sondern möglicherweise generell den individuellen Immuntonus prägt mit Auswirkungen auf die Reaktion auf eine Vielzahl von Immunreizen jenseits der Impfung. „Letztendlich ergänzt diese Arbeit die wachsenden Belege dafür, dass das Darmmikrobiom eine zentrale Rolle für die Gesundheit des menschlichen Immunsystems spielt“, fügt Kelsey Huus, Hauptautorin und Studienleiterin hinzu. „Das Verständnis dieser Wechselwirkungen könnte nun neue Möglichkeiten eröffnen, um individuelle Unterschiede bei Immunreaktionen besser vorherzusagen, zu verhindern und zu bewältigen.“

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Quelle:

Max-Planck-Institut für Biologie Tübingen

Literatur:

(1)

Huus KE et al. (2026) The human gut microbiome primes fever after vaccination, Science, DOI: 10.1126/science.aea7733

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