Der Bauernhof-Effekt: Schlüsselbakterien erstmals identifiziert

Neue Daten liefern nun einen biologischen Erklärungsansatz dafür, warum das Aufwachsen auf einem Bauernhof mit einem geringeren Risiko für Asthma und allergische Erkrankungen assoziiert ist.

Beobachtungsstudien zeigen seit Jahrzehnten, dass Kinder, die auf Bauernhöfen aufwachsen, seltener an Asthma, allergischer Rhinitis oder atopischer Dermatitis erkranken als Gleichaltrige aus städtischen Regionen. Der sogenannte Bauernhof-Effekt galt bislang jedoch vor allem als epidemiologische Beobachtung. Ein internationales Forschungsteam unter Leitung von Prof. Dr. Markus Ege (Ludwig-Maximilians-Universität München und Helmholtz Munich) hat nun erstmals jene bakteriellen Spezies identifiziert, die maßgeblich zu diesem Schutzeffekt beitragen könnten. Die Ergebnisse wurden in NEJM Evidence veröffentlicht.¹

Von der Assoziation zum biologischen Mechanismus

Die Hygienehypothese geht davon aus, dass eine frühe Exposition gegenüber einer hohen mikrobiellen Vielfalt die Reifung des Immunsystems fördert und überschießende Immunreaktionen verhindert. Ein kausaler Nachweis der zugrunde liegenden Mechanismen fehlte bislang.

Die aktuelle Arbeit liefert nun einen biologisch plausiblen Mechanismus: Sie beschreibt die gesamte vermutete Wirkungskette – von Bakterien aus der Stallluft über deren Stoffwechselprodukte bis hin zu Rezeptoren auf menschlichen Atemwegszellen, die immunmodulatorische Prozesse beeinflussen könnten.

Studiendesign

Analysiert wurden Daten von mehr als 1000 Kindern aus mehreren europäischen Kohortenstudien in ländlichen Regionen. Für die Untersuchungen standen Nasenabstriche sowie Matratzenstaubproben zur Verfügung. Ergänzend wurden Stallstaubproben aus Kuhställen von 47 Bauernhöfen untersucht.Mithilfe moderner Gen- und Stoffwechselanalysen und bioinformatischer Verfahren analysierten die Forschenden mikrobielle Gemeinschaften und deren Stoffwechselprodukte. Zusätzlich wurde geprüft, ob genetische Faktoren der Kinder den beobachteten Schutzeffekt beeinflussen. Die Ergebnisse wurden anschließend anhand unabhängiger Datensätze aus Frankreich und Finnland validiert.

Grampositive Bakterien als zentrale Vermittler

Die Analysen identifizierten mehrere grampositive Bakterienspezies als wesentliche Mediatoren des Bauernhof-Effekts. Besonders hervorgehoben werden Romboutsia timonensis und Glutamicibacter arilaitensis. Nach Angaben der Autoren erklären diese Mikroorganismen rund zwei Drittel des beobachteten Schutzeffekts gegenüber Asthma sowie etwa die Hälfte des Effekts bei allergischer Rhinitis und atopischer Dermatitis. Die Bakterien stammen aus dem Verdauungstrakt von Rindern und produzieren beziehungsweise verstoffwechseln verschiedene Metaboliten, darunter Kynurenin, Xanthin, α-Linolensäure und Stearidonsäure. Diese gelangen über die Stallluft in die Atemwege und können dort mit den Rezeptoren AhR (Aryl-Hydrocarbon-Rezeptor) und PPARγ (Peroxisome-Proliferator-Activated Receptor Gamma) interagieren. Beide Rezeptoren sind an der Regulation entzündlicher Prozesse beteiligt und könnten nach Ansicht der Autoren dazu beitragen, überschießende Immunreaktionen zu begrenzen. Ihre mögliche Rolle beim Bauernhof-Effekt wurde bislang nicht beschrieben.

Perspektiven für Prävention und Therapie

Die Studie liefert keinen endgültigen Beweis für die Hygienehypothese, stärkt jedoch deren biologische Plausibilität erheblich. Erstmals konnte eine durchgängige Kette vom mikrobiellen Ursprung über bakterielle Metaboliten bis hin zu potenziellen Zielstrukturen im menschlichen Organismus beschrieben werden. Die Autoren sehen darin eine Grundlage für weiterführende experimentelle Untersuchungen der molekularen und zellulären Mechanismen. Langfristig könnten diese Erkenntnisse zur Entwicklung präventiver oder therapeutischer Strategien beitragen, die den schützenden Effekt einer frühen Stallmikroben-Exposition nachahmen, ohne dass eine tatsächliche Exposition gegenüber einer bäuerlichen Umgebung erforderlich ist. (red)