Bacteroidetes: ohne Ballaststoffe frisst es Ihren Schleim

Bitten Sie die meisten Menschen, Bakterien zu sortieren, und Sie bekommen zwei Haufen: die guten aus der Joghurtwerbung und die schlechten auf der Türklinke. Bacteroidota passt in keinen von beiden, und das ist keine diplomatische Ausflucht — es ist das, was die veröffentlichten Arbeiten sagen. Dasselbe Phylum, das den Teil Ihres Abendessens verdaut, den Sie selbst nicht verdauen können, und das Ihrer Abwehr beibringen hilft, was sie dulden soll, ist zugleich die Gruppe, die in den meisten anaeroben Infektionen auftaucht, sobald sie irgendwohin gerät, wo sie nicht hingehört. Nehmen wir also die Vorteile und die Nachteile der Reihe nach, jedes Mal mit der benannten Studie.

Was es ist, in einem Satz

Bacteroidota ist ein Phylum — ein sehr großer Ast am Stammbaum der Bakterien — gramnegativer Bakterien ohne Sporenbildung, deren Mitglieder sich auf das Zerlegen komplexer Zucker spezialisiert haben. Seine Darmmitglieder sind strenge Anaerobier, leben also ohne Sauerstoff; zum Phylum gehören außerdem Linien aus Boden und Wasser, die mit Sauerstoff zurechtkommen.

Diese Spezialisierung ist der rote Faden. Eine Übersicht zur Biologie des Phylums von 2019 beschreibt den gemeinsamen Werkzeugkasten: Seine Mitglieder packen ihre kohlenhydratspaltenden Enzyme in Genblöcke zur Verwertung von Vielfachzuckern, die sich nur einschalten, wenn der passende Zucker tatsächlich vorhanden ist, und schieben diese Enzyme über ein Sekretionssystem nach außen, das es in diesem Phylum gibt und sonst so gut wie nirgends ⁴. Ein sparsamer Entwurf: Stelle das Enzym erst her, wenn die Mahlzeit eintrifft.

Wo es in Ihnen lebt

Vor allem im Dickdarm, und in gewaltiger Zahl. Als Eckburg und Kollegen 13.355 Sequenzen ribosomaler RNA-Gene aus Dickdarmschleimhaut und Stuhl von drei gesunden Erwachsenen untersuchten und das Ergebnis 2005 in Science veröffentlichten — einer der ersten Versuche, den Darm zu lesen, ohne etwas züchten zu wollen —, kamen die Bacteroidetes als eine der beiden Abteilungen heraus, die den gesunden Dickdarm beherrschen ². Spätere Arbeiten fanden, dass sich die Gemeinschaft in eine kleine Zahl wiederkehrender Grundmuster sortiert statt in einen gleitenden Übergang: Eine Auswertung in Nature aus dem Jahr 2011 fand über Kohorten aus mehreren Ländern hinweg drei stabile Gruppen, eine davon getrieben von Bacteroides ¹².

Das Phylum ist nicht nur im Darm zu Hause. Seine Verwandten leben im Mund, in den Atemwegen und in der Scheide, und außerhalb des Körpers ist es ein vorherrschendes Phylum des Bodens, wo dieselbe Enzymmaschinerie pflanzliche und pilzliche Zucker zerlegt statt der Ballaststoffe aus der Nahrung ⁴.

Was es für uns tut

Es frisst, was Sie nicht können. Ihr eigenes Erbgut verschlüsselt nur einen dünnen Satz Enzyme für Kohlenhydrate. Ihrer ist riesig. Als Xu und Kollegen 2003 in Science das vollständige Genom von Bacteroides thetaiotaomicron veröffentlichten, zeigte sich, dass das Proteom aus 4.779 Eiweißen einen ausgeklügelten Apparat enthält, um sonst unverdauliche Vielfachzucker der Nahrung aufzunehmen und zu spalten, dazu ein großes Sensorsystem, um herauszufinden, welcher Zucker eingetroffen ist ³. Die Gärungsprodukte dieser Arbeit — kurzkettige Fettsäuren — sind der Brennstoff, von dem Ihre Dickdarmschleimhaut lebt.

Es hilft, die Abwehr aufzubauen. Das ist der Befund, der die Sprache des Fachs über Kommensalen verändert hat. Mazmanian und Kollegen zeigten 2005 in Cell, dass ein einziges Molekül von Bacteroides fragilis, das Polysaccharid A, die Reifung der Abwehr des Wirtes lenkt: Die Besiedlung keimfreier Mäuse mit dem Bakterium behob Mängel an T-Zellen im ganzen Körper und Ungleichgewichte der T-Helferzellen und leitete die Bildung der lymphatischen Organe, während eine Mutante ohne dieses Polysaccharid das nicht tat ⁷. Ein bakterieller Zucker, der Entwicklungsarbeit leistet, die die Maus allein nicht schafft.

Der Vorbehalt, laut ausgesprochen: Das waren keimfreie Mäuse. Es ist der saubere Nachweis eines Mechanismus, kein Beleg dafür, dass irgendein Eingriff beim Menschen ihn nachbildet.

Es hält die Schleimbarriere in Ordnung — wenn Sie es füttern. Desai und Kollegen setzten 2016 in Cell Mäuse mit einer festgelegten menschlichen Darmgemeinschaft auf ballaststofffreie Kost; ohne pflanzliche Vielfachzucker wandten sich die Bakterien den Schleim-Glykoproteinen des Wirtes als Nährstoffquelle zu, die Schleimschicht des Dickdarms wurde abgetragen, und die Tiere wurden weit anfälliger für einen Schleimhauterreger ⁵. Die Organismen wurden nicht bösartig. Sie fraßen das einzige Substrat, das übrig war.

Was es gegen uns tut

Außerhalb des Darms ist es ein ernster Krankheitserreger. Hannah Wexlers Übersicht in Clinical Microbiology Reviews ist unverblümt in der Rechnung: Arten von Bacteroides findet man in den meisten anaeroben Infektionen, mit einer damit verbundenen Sterblichkeit von mehr als 19 %, und B. fragilis — der nur etwa 0,5 % der menschlichen Dickdarmflora ausmacht — ist der am häufigsten isolierte anaerobe Erreger, wegen seiner Virulenzfaktoren und nicht wegen seiner Menge ⁶. Wird die Darmwand durch eine Operation, einen Durchbruch oder eine Verletzung geöffnet, wird aus einem stillen Bewohner ein Abszess.

Es trägt eine gewaltige Antibiotikaresistenz. Dieselbe Übersicht hält fest, dass Arten von Bacteroides die meisten Mechanismen der Antibiotikaresistenz und die höchsten Resistenzraten aller anaeroben Erreger haben, mit zunehmender klinischer Resistenz gegen Cefoxitin, Clindamycin, Metronidazol, Carbapeneme und Fluorchinolone ⁶. Das ist ein Grund für sorgsamen Umgang mit Antibiotika, nicht für Angst vor dem eigenen Dickdarm.

Ein Stammtyp hat eine Krebsakte. Manche B. fragilis tragen ein Gen für ein ausgeschleustes Toxin. Wu und Kollegen zeigten 2009 in Nature Medicine, dass enterotoxinbildende B. fragilis, nicht aber die toxinfreie Form, in einem Mausmodell für Neubildungen im Darm eine Dickdarmentzündung auslösten und Tumoren im Dickdarm stark förderten, und zwar über einen entzündlichen Th17-Weg, der sich durch das Neutralisieren von Interleukin‑17 blockieren ließ ⁸. Beim Menschen verglichen Boleij und Kollegen Schleimhautproben von 49 Menschen mit Neubildungen im Dickdarm mit denen von 49 Kontrollen und fanden das Toxingen auf 85,7 % der Proben von der linken und auf 91,7 % von der rechten Seite der Erkrankten, gegenüber 53,1 % und 55,5 % der Kontrollproben ⁹.

Der Vorbehalt, und er ist ein großer: Das ist ein Zusammenhang in einer kleinen Studie, die Hälfte der Kontrollen trug das Gen ebenfalls, und ein Toxingen zu tragen ist nicht dasselbe, wie an Krebs zu erkranken. Die Arbeit an Mäusen zeigt, dass es einen Mechanismus gibt; die Arbeit am Menschen zeigt einen Zusammenhang, der es wert ist, untersucht zu werden. Keine von beiden zeigt beim Menschen eine Ursache.

Im Mund schreibt ein Mitglied den ganzen Raum um. Porphyromonas gingivalis gehört zu diesem Phylum und ist das Gründungsbeispiel der Hypothese vom Schlüsselerreger, dargelegt 2012 in Nature Reviews Microbiology: ein Organismus in geringer Menge, der Krankheit nicht dadurch auslöst, dass er alles andere überwächst, sondern dadurch, dass er eine sonst harmlose Gemeinschaft in eine schädliche umbaut ¹⁰.

Der Name: Bacteroidota, früher Bacteroidetes

Beide Namen sind richtig; einer ist der aktuelle. Bis vor Kurzem hatte der Rang des Phylums im förmlichen Namenscode der Prokaryoten keinen Stand. Als er ihn bekam, veröffentlichten Oren und Garrity 2021 formale Beschreibungen, die 42 Namen von Phyla gültig machten, und aus Bacteroidetes wurde geregelt Bacteroidota ¹. Die NCBI-Taxonomie führt das Phylum unter seinem aktuellen Namen, mit „CFB group bacteria“ als älterem, unförmlichem Etikett; die Kennung der Taxonomie steht im Steckbrief dieser Seite. Wenn Sie die Literatur durchsuchen, suchen Sie nach beiden Schreibweisen — die meisten der klassischen Arbeiten oben sind unter der alten erschienen.

Die Schlagzeile vom „Schlankdarm-Verhältnis“ und warum man ihr misstrauen sollte

Sie sind vermutlich schon der Behauptung begegnet, ein hohes Verhältnis von Bacteroidetes zu Firmicutes kennzeichne einen schlanken Darm. Sie hat nicht gehalten. Sze und Schloss fassten 2016 in mBio zehn unabhängige Datensätze zusammen und fanden, dass zwar einige Maße der Vielfalt schwach mit dem Übergewicht zusammenhingen, das Verhältnis von Bacteroidetes zu Firmicutes und die Häufigkeiten der einzelnen Phyla aber nicht; Modelle des maschinellen Lernens, auf einem Datensatz trainiert und an den übrigen geprüft, erreichten eine mittlere Trefferquote zwischen 33,01 % und 64,77 %, und der Unterschied in der Shannon-Vielfalt zwischen fettleibigen und nicht fettleibigen Menschen betrug 2,07 % ¹¹.

Das ist die ehrliche Zusammenfassung eines Jahrzehnts voller Schlagzeilen. Für die Arbeit Ihres Darms ist dieses Phylum von enormer Bedeutung. Es ist nach den derzeitigen Belegen kein Regler, den man aus einem Stuhltest ablesen und danach drehen könnte.