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Die chronisch obstruktive Lungenerkrankung (COPD) betrifft weltweit Millionen von Menschen und ist nach wie vor eine der Hauptursachen für Krankheitsbelastung und Mortalität. Obwohl derzeit verfügbare Behandlungsmethoden die Symptome lindern und das Fortschreiten der Erkrankung verlangsamen können, gibt es nur wenige Therapien, die direkt auf die zugrunde liegenden Gewebeschäden bei COPD abzielen. Dies hat Forscher dazu veranlasst, Therapien zu untersuchen, die auf die Prozesse abzielen, die das Fortschreiten der Erkrankung vorantreiben.
Ein Bereich, der zunehmend an Interesse gewinnt, ist die Darm-Lungen-Achse. Dieses bidirektionale Kommunikationsnetzwerk verbindet die mikrobiellen Gemeinschaften im Darm mit der Gesundheit der Atemwege über Immunsignale und mikrobielle Metaboliten wie kurzkettige Fettsäuren (SCFAs).
In einer aktuellen Studie von Kim et al. (2026) wurde untersucht, ob Mitglieder des Darmmikrobioms mithilfe einer personalisierten pharmazeutischen metaanalytischen Screening-Plattform (PMAS) als potenzielle therapeutische Kandidaten für COPD identifiziert werden können. Die Forscher entwickelten eine Screening-Pipeline unter Verwendung von Mikrobiomen von Patienten mit schwerem Emphysem (einem wichtigen Subtyp der COPD), um Stämme zu identifizieren, die in der Lage sind, die SCFA-Produktion innerhalb von COPD-abgeleiteten Mikrobiomen zu steigern. Die PMAS-Plattform kombiniert von Spendern stammende Mikrobiome mit darmähnlichen Kultivierungsbedingungen, um stammspezifische Auswirkungen auf die Metabolitenproduktion zu untersuchen.
Nach einem mehrstufigen Screening wurden drei Kandidatenstämme für die PMAS-Analyse ausgewählt: Lactobacillus fermentum HEM20792, Lactobacillus sakei HEM20224 und Lactobacillus curvatus HEM20382. L. fermentum und L. sakei steigerten die SCFA-Produktion im Vergleich zu den Kontrollkulturen, wobei L. fermentum insgesamt die stärkste Wirkung zeigte.
Im Gegensatz zu herkömmlichen Screening-Ansätzen für Probiotika wurden die Kandidatenstämme in Mikrobiomen untersucht, die direkt von Patienten mit schwerer COPD stammten. Hierfür wurden spenderindividuelle Mikrobiomkulturen aus Stuhlproben von zwölf Patienten mit schwerer COPD etabliert. Die Kandidatenstämme wurden den Spender-Mikrobiomkulturen zugesetzt und 24 Stunden lang unter anaeroben Bedingungen in einer Whitley A95 Arbeitsstation inkubiert.
L. fermentum und L. sakei wurden anschließend in einem durch Zigarettenrauch induzierten Emphysemmodell untersucht. L. fermentum reduzierte emphysematöse Veränderungen, verbesserte die Lungenfunktion und verringerte die Infiltration entzündlicher Zellen. Darüber hinaus beeinflusste L. fermentum die Entzündungsreaktionen in der Lunge. Die Behandlung reduzierte Makrophagenpopulationen, die mit dem Fortschreiten der Erkrankung in Verbindung stehen, und schwächte die Zunahme entzündlicher Immunzellen ab. Eine transkriptomische Analyse zeigte außerdem Veränderungen in mehreren mit Entzündungen verbundenen Signalwegen, darunter NF-κB-, Arachidonsäure- und IL-17-Signalwege.
Die Analyse der fäkalen Mikrobiota und der SCFA-Konzentrationen lieferte weitere Hinweise auf einen Mechanismus über die Darm-Lungen-Achse. Mäuse, die L. fermentum erhielten, wiesen erhöhte fäkale SCFA-Konzentrationen sowie Veränderungen in der Zusammensetzung der mikrobiellen Gemeinschaft auf. Dies deutet darauf hin, dass eine Modulation des Darmmikrobioms zu den beobachteten Effekten in der Lunge beitragen könnte. Die Autoren führten außerdem ein ergänzendes Experiment mit Butyrat-Supplementierung durch. Auch hierbei wurden emphysematöse Veränderungen und Entzündungsmarker reduziert, was die mögliche Rolle von SCFAs bei den beobachteten Effekten unterstützt.
Mithilfe von spenderabgeleiteten Mikrobiomen, die unter anaeroben Bedingungen kultiviert wurden, identifizierte die PMAS-Plattform L. fermentum als einen Stamm, der sowohl die SCFA-Produktion steigern als auch den Schweregrad der Erkrankung in einem präklinischen COPD-Modell reduzieren kann. Obwohl eine klinische Validierung noch aussteht, unterstreicht die Studie auch den Wert anaerober Kultivierungssysteme für die Untersuchung wirtsassoziierter Mikrobiome unter Bedingungen, die die Umgebung im Darm möglichst realitätsnah abbilden.
Verfasst von DWS-Mikrobiologin Eleanor Burke
Referenzen:
1. Kim NH, Oh J, Lee JH et al. (2026) A colon mimetic screening approach reveals Lactobacillus fermentum as a microbiome-based therapy for COPD. npj Biofilms and Microbiomes. https://doi.org/10.1038/s41522-026-00978-w
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