Proteobacteria: die „bösen“ Bakterien im gesunden Darm

Eine Generation von Lehrbüchern nannte sie Proteobacteria. Dann änderte sich der Name, und dieselben Bakterien heißen heute Pseudomonadota. An den Lebewesen selbst hat sich nichts verschoben — aber die Umbenennung ist ein guter Anlass, sich anzusehen, was meiner Ansicht nach zu den nützlichsten Gedanken der Darmforschung gehört. Das ist keine Gruppe, die man in gut und böse sortieren kann. Das ist eine Gruppe, die man als Menge liest. Wie viel davon Sie tragen, sagt weit mehr aus als die Tatsache, dass Sie überhaupt etwas davon tragen.

Was es ist, in einem Satz

Pseudomonadota ist ein sehr großes Phylum gramnegativer Bakterien — einer der breitesten Äste im Stammbaum der Bakterien —, zu dem unter anderem Escherichia coli, Salmonella, Klebsiella pneumoniae, Pseudomonas aeruginosa, Neisseria, Haemophilus und die stickstoffbindenden Rhizobien gehören, die in den Wurzeln von Bohnen und Erbsen leben.

Halten Sie fest, wie grob dieser Rang ist. Ein Phylum ist keine Familie und erst recht keine Art. Zwei Bakterien, die unter demselben Phylum abgelegt sind, können auf völlig verschiedene Weise an völlig verschiedenen Orten ihren Lebensunterhalt verdienen. Diese eine Tatsache entschärft das meiste von dem, was Sie im Netz über diese Gruppe lesen.

Warum sich der Name geändert hat

Jahrzehntelang wurde „Proteobacteria“ überall verwendet und war doch nie gültig nach dem Internationalen Code der Nomenklatur der Prokaryoten veröffentlicht worden — der Code deckte den Rang des Phylums schlicht nicht ab. Als das Internationale Komitee für die Systematik der Prokaryoten dafür stimmte, diesen Rang aufzunehmen, mussten die Namen auf einer Typusgattung neu aufgebaut werden. Oren und Garrity veröffentlichten förmliche Beschreibungen für 42 Phyla, um deren Namen gültige Stellung zu verschaffen, und dieses hier, auf der Gattung Pseudomonas aufgebaut, wurde zu Pseudomonadota ¹.

Der Vorbehalt, laut ausgesprochen: Das ist Buchführung, nicht Biologie. Nicht eine einzige Eigenschaft dieser Bakterien hat sich verändert. Beide Namen meinen dieselben Lebewesen, und beide werden Ihnen in der Fachliteratur noch jahrelang begegnen.

Wo es im Körper lebt

Überall, wo Sie eine feuchte Oberfläche haben, sitzt wahrscheinlich etwas aus diesem Phylum darauf. Die Bestandsaufnahme des Human Microbiome Project an gesunden Erwachsenen machte den allgemeinen Punkt, dass sich selbst gesunde Menschen bemerkenswert stark darin unterscheiden, welche Mikroben Darm, Haut und andere Lebensräume besetzen — es gibt keine einzige normale Gemeinschaft, mit der Sie sich vergleichen könnten ⁹.

Im Dickdarm eines gesunden Erwachsenen ist das Phylum vorhanden, aber nur in geringer Menge. Das war die Ausgangsbeobachtung der Übersicht von Shin, Whon und Bae in Trends in Biotechnology aus dem Jahr 2015: Die natürliche menschliche Darmflora enthält normalerweise nur einen kleinen Anteil davon ². Als Größenordnung: Eine Darmspiegelungs-Gruppe, 2023 in Hepatology veröffentlicht, maß den Anteil direkt auf der Darmschleimhaut und fand bis zu 8 % bei gesunden Kontrollpersonen, bis zu 11 % bei Menschen mit primär sklerosierender Cholangitis und bis zu 19 % bei jenen, die eine Lebertransplantation erhalten hatten ⁴. Nehmen Sie das als Messwerte aus den Gewebeproben einer einzigen Gruppe, nicht als Referenzbereich — relative Anteile verschieben sich mit der Entnahmestelle und mit dem Sequenzierverfahren.

Auf der Zunge sitzen Neisseria und Haemophilus ⁵. Und in den ersten Tagen nach der Geburt, bevor der Dickdarm zu dem luftlosen Ort wird, der er für den Rest Ihres Lebens bleibt, geben in der Regel fakultative Anaerobier wie die Enterobakterien den Ton an ¹⁰.

Was es für uns tut

Es bindet Stickstoff. Rhizobien — Angehörige der Alphaproteobakterien und der Betaproteobakterien — leben frei im Boden, befallen dann Wurzeln von Hülsenfrüchten und werden dort zu stickstoffbindenden Bakteroiden, die Stickstoff aus der Luft in eine Form bringen, die die Pflanze nutzen kann ⁶. Auf dieser Chemie ruht die gesamte Nahrungskette, und sie gehört diesem Phylum.

Es hilft, Ihren Blutdruck einzustellen. Nitrat aus Gemüse wird geschluckt, in den Speichel zurück abgegeben und von nitratumwandelnden Bakterien hinten auf der Zunge zu Nitrit reduziert. Die Übersicht im IJMS nennt Veillonella, Actinomyces, Haemophilus und Neisseria als die reichlichsten dieser Umwandler — nur die beiden letzten gehören zu diesem Phylum. Das Nitrit speist dann den Nitrat-Nitrit-Stickstoffmonoxid-Weg, und dieselbe Übersicht hält fest, dass Chlorhexidin-Mundspülung und Zungenreinigung diese blutdrucksenkende Wirkung dämpfen können ⁵. Der Vorbehalt zählt hier: Das ist eine Übersicht über Zusammenhänge, keine Studie, die Ihnen sagt, eine von der Zahnärztin verordnete Spülung abzusetzen.

Es könnte den Darm des Neugeborenen übergeben. Die übliche Erklärung dafür, warum Säuglinge von den fakultativen Anaerobiern zu Bifidobacterium übergehen, lautet: Die frühen Besiedler verbrauchen den im Dickdarm verbliebenen Sauerstoff und machen ihn für strikte Anaerobier bewohnbar. Eine Arbeit in mSystems von 2022 baute ein Stoffwechselmodell und fand, dass allein Unterschiede im Sauerstoff im Dickdarm die zwischen Säuglingen beobachtete Bandbreite nachbilden können ¹⁰. Seien Sie sich im Klaren, was das ist: ein Rechenmodell, das prüft, ob eine Annahme in sich stimmig ist, keine klinische Studie.

Was es gegen uns tut

Dasselbe Phylum stellt einen bemerkenswerten Anteil der Erreger, die Menschen ins Krankenhaus bringen — wobei der berühmteste Name der alten Liste sie inzwischen still verlassen hat. Helicobacter pylori wurde jahrzehntelang als Proteobakterium gelehrt, doch der Epsilon-Ast, auf dem er sitzt, ist in den Rang eines eigenen Phylums erhoben worden: Die NCBI-Taxonomie legt Helicobacter unter Campylobacterota ab, nicht unter Pseudomonadota. Die Metaanalyse, die ihn 2015 bei geschätzt 4,4 Milliarden Menschen weltweit verortete, mit gepoolten Häufigkeiten von 70,1 % in Afrika bis 24,4 % in Ozeanien, ist deshalb eine Messung am Nachbarphylum ⁷. Das gehört laut gesagt, denn die meisten Seiten über diese Gruppe rechnen ihn immer noch mit.

Und in der globalen Krankheitslastschätzung für 2019, veröffentlicht in The Lancet, standen geschätzte 4,95 Millionen Todesfälle im Zusammenhang mit bakterieller Antibiotikaresistenz und 1,27 Millionen waren ihr zuzuschreiben. Von den sechs führenden Erregern bei den Todesfällen im Zusammenhang mit Resistenz sind vier — Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae, Acinetobacter baumannii und Pseudomonas aeruginosa — Pseudomonadota ⁸. Das sind Modellschätzungen mit weiten Unsicherheitsbereichen, was die Autoren unumwunden sagen.

Der Mechanismus: Es ist der Sauerstoff

Hier kommt der Teil, den man sich merken sollte. Shin und Kollegen schlugen vor, einen erhöhten Anteil dieses Phylums als mögliches diagnostisches Zeichen für eine gestörte Darmflora und für Krankheitsrisiko zu lesen ². Litvak und Kollegen legten dann den Mechanismus dar: Die Schleimhaut des gesunden Dickdarms ist sauerstoffarm, was den Darminhalt anaerob hält und die obligaten Anaerobier begünstigt. Eine Entzündung oder eine Antibiotikakur erhöht die Sauerstoffversorgung an dieser Schleimhaut, und die fakultativen Anaerobier dieses Phylums — die Sauerstoff veratmen können, wenn ihre Nachbarn es nicht können — vermehren sich auf diesem Unterschied ³.

Das ist eine prüfbare Behauptung, und sie ist geprüft worden. In einer Arbeit in mBio von 2021 führte eine chemisch ausgelöste Dickdarmentzündung (mit Dextransulfat-Natrium) bei Mäusen dazu, dass die Sauerstoffarmut der Schleimhaut verloren ging und sich E. coli atmungsabhängig ausbreitete; 5-Aminosalicylsäure stellte die Sauerstoffarmut wieder her und dämpfte die Ausbreitung — aber nicht bei Mäusen, deren Darmschleimhaut der PPAR-γ-Rezeptor fehlte, über den das Medikament wirkt ¹¹. Mäuse, und ein vorhandenes Medikament gegen Colitis ulcerosa. Es zeigt, dass der Mechanismus in diesem Modell wirklich existiert. Es ist kein Grund für irgendjemanden, Mesalazin zu nehmen, um ein Mikrobiom umzuformen.

Was das nicht bedeutet

Wenn ein Darmtest für Verbraucher Ihnen einen erhöhten Pseudomonadota-Anteil ausweist, ist das keine Diagnose. Kein geprüfter Grenzwert trennt gesund von krank, die Zahl verschiebt sich mit dem Entnahmeverfahren, und — wenn der Sauerstoff-Mechanismus stimmt — sitzt die Vermehrung hinter einer gestörten Darmschleimhaut und nicht vor ihr ³. Der Messwert ist der Rauchmelder, nicht das Feuer.

Die ehrliche Zusammenfassung ist die am wenigsten dramatische. Dieses Phylum ernährt Feldfrüchte, macht Nitrit in Ihrem Mund, bereitet den Dickdarm eines Neugeborenen vor — und stellt zugleich einige der gefährlichsten Erreger, mit denen die Medizin es zu tun hat. Anwesenheit ist normal. Information trägt die Entwicklungslinie — und die nützliche Frage lautet immer, was mit der Darmschleimhaut geschehen ist, das die Menge steigen ließ.