Die erste feste Nahrung stellt das Immunsystem neu ein

Ein Baby kommt mit einem Immunsystem zur Welt, das erst lernen muss, was gefährlich ist und was harmlos. Solange Milch die wichtigste Nahrung bleibt, ist die Auswahl fremder Stoffe überschaubar. Mit dem ersten Brei ändert sich das schlagartig: Getreide, Gemüse und andere Lebensmittel bringen eine Vielzahl neuer Moleküle in den Körper. Offenbar reagiert die Abwehr darauf weit grundlegender als bisher angenommen. Feste Kost kann das Immunsystem neu einstellen und damit beeinflussen, wie es auf Stoffe aus Nahrung und Umwelt reagiert.

Ein Team um die Immunologin Barbara Schraml von der Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU) hat diesen Vorgang im Mausmodell untersucht. Die Ergebnisse erschienen im Fachjournal Nature Communications. Die Wissenschaftler fanden einen Signalweg, über den Bestandteile fester Nahrung bestimmte Abwehrzellen in der Milz aktivieren. Besonders überraschend: Dafür war keine normale Darmflora nötig. Selbst keimfreie Mäuse entwickelten die Reaktion. Nahrung liefert dem Immunsystem damit offenbar nicht nur Energie und Baustoffe, sondern auch biologische Signale.

Mit der ersten festen Nahrung schaltet das Immunsystem um

Im frühen Leben muss die körpereigene Abwehr zwei gegensätzliche Aufgaben bewältigen. Krankheitserreger sollen möglichst schnell erkannt und bekämpft werden. Gleichzeitig darf das Immunsystem auf harmlose Lebensmittel oder nützliche Mikroorganismen nicht ständig mit einer Abwehrreaktion antworten. Rund um das Abstillen verändert sich diese Balance besonders stark.

Bei jungen Mäusen stieg in dieser Phase die Menge des Botenstoffs Interferon-gamma, kurz IFNγ. Vor allem bestimmte T-Zellen produzierten mehr davon. T-Zellen gehören zur gezielten Immunabwehr und helfen dem Körper dabei, auf fremde oder auffällige Stoffe zu reagieren. Der Botenstoff aktivierte anschließend weitere Immunzellen, die Informationen aus ihrer Umgebung aufnehmen und die Reaktion der Abwehr mitsteuern.

Im Inneren dieser Zellen setzt IFNγ eine weitere Signalkette in Gang. Dadurch werden bestimmte Gene aktiver und die Zellen produzieren zusätzliche Botenstoffe. So können verschiedene Teile des Immunsystems miteinander kommunizieren und die Reaktion der T-Zellen auf die neue Nahrung beeinflussen.

„Ernährungssignale werden somit durch das Immunsystem weitergeleitet und tragen dazu bei, den sich entwickelnden Pool an T-Zellen neu zu kalibrieren, wenn das Immunsystem mit einer größeren Vielfalt an Stoffen aus der Nahrung und der Umwelt in Kontakt kommt“, erklärt Schraml. Vereinfacht gesagt: Mit der festen Nahrung erhält das Immunsystem neue Informationen und stellt seine Reaktion darauf neu ein.

Milch und festes Futter hinterlassen unterschiedliche Spuren

Wie stark die Nahrung selbst an dieser Umstellung beteiligt ist, prüfte das Team mit einem direkten Vergleich. Junge Mäuse erhielten nach dem Absetzen entweder weiterhin eine milchbasierte Ernährung oder normales festes Futter.

Bereits nach einer Woche reagierte das Immunsystem unterschiedlich auf die beiden Ernährungsformen. Bei den Mäusen mit Milchnahrung waren mehrere Abwehrsignale schwächer ausgeprägt. Bestimmte T-Zellen und natürliche Killerzellen produzierten weniger Interferon-gamma. Auch andere Immunzellen bildeten weniger Botenstoffe. Damit spricht vieles dafür, dass die Unterschiede tatsächlich mit der Nahrung zusammenhingen und nicht nur mit dem Alter der Tiere.

Feste Nahrung und Immunsystem wirken direkter zusammen als vermutet

Beim Abstillen verändert sich normalerweise auch die Darmflora stark. Bislang lag deshalb die Vermutung nahe, dass vor allem neue Darmbakterien solche Immunreaktionen antreiben könnten. Genau diesen Zusammenhang prüften die Forscher mit keimfreien Mäusen.

Diese Tiere besitzen keine normale Darmflora. Trotzdem blieb der untersuchte Regelkreis aktiv. Der Effekt hing also nicht zwingend von Darmbakterien ab. Bestandteile der Nahrung selbst können offenbar Signale liefern, auf die das Immunsystem reagiert.

Welche Stoffe im Essen dahinterstecken, bleibt offen

Welche Moleküle diese Reaktion auslösen, ist noch nicht geklärt. Schraml nennt unter anderem Beta-Glucane als mögliche Kandidaten. Auch mikrobielle Bestandteile wie Lipopolysaccharide kommen infrage. Solche Stoffe können Rezeptoren des angeborenen Immunsystems aktivieren.

„Welche Nahrungsbestandteile genau die Immunreaktion beeinflussen, konnten wir noch nicht identifizieren“, so Schraml. Damit lässt sich aus den Ergebnissen bislang weder ein bestimmtes Lebensmittel noch eine konkrete Ernährungsform ableiten.

Festes Futter verändert sogar die Reaktion auf Nahrungsantigene

In weiteren Versuchen bekamen die Mäuse einen bestimmten Bestandteil der Nahrung. Danach untersuchten die Experten jene T-Zellen, die diesen Stoff erkennen konnten. Ihre Zahl blieb in den verschiedenen Ernährungsgruppen nahezu gleich.

Unterschiede gab es jedoch bei ihrer Aktivität. Nach normalem festen Futter reagierten die T-Zellen stärker und produzierten mehr Abwehrstoffe. Die Nahrung beeinflusste also weniger, wie viele dieser Immunzellen vorhanden waren, sondern vielmehr, wie aktiv sie arbeiteten.

Selbst bei Erwachsenen reagiert die Abwehr noch auf neue Nahrung

Der Effekt blieb nicht auf die frühe Lebensphase begrenzt. Auch bei erwachsenen Mäusen veränderte eine andere Ernährung die Aktivität bestimmter Immunzellen. Die Tiere bekamen mehrere Wochen lang unterschiedlich zusammengesetztes Futter. Danach produzierten einige Abwehrzellen andere Mengen an Botenstoffen.

„Dass cDC1 auch im Erwachsenenalter auf Veränderungen der Ernährung reagieren, eröffnet langfristig die Möglichkeit zu untersuchen, ob sich Immunantworten durch gezielte Ernährungsinterventionen beeinflussen lassen“, sagt Schraml. Mit cDC1 meint sie bestimmte Immunzellen, die andere Teile der Abwehr steuern. Welche Ernährung diesen Effekt beim Menschen auslösen könnte, ist bislang offen.

Für Allergien könnte die frühe Prägung besonders interessant werden

Für den Menschen ist vor allem die frühe Entwicklung interessant. In dieser Zeit lernt das Immunsystem, zwischen Gefahr und harmlosen Stoffen zu unterscheiden. Fehler in dieser Balance spielen etwa bei Allergien eine Rolle.

Ob der bei Mäusen gefundene Mechanismus auch beim Menschen das spätere Allergie- oder Autoimmunrisiko beeinflusst, wurde bislang nicht untersucht. Ebenso offen bleibt, ob bestimmte Formen der Beikost das Immunsystem gezielt beeinflussen können. Festzuhalten ist aber: „Unsere Ergebnisse zeigen, dass Nahrung dem Immunsystem nicht nur Nährstoffe, sondern auch Informationen liefert“, sagt Schraml.

Kurz zusammengefasst:

Mit dem Wechsel von Milch zu fester Nahrung verändert sich bei jungen Mäusen die Aktivität bestimmter Immunzellen: Über den Botenstoff Interferon-gamma wird ein Signalweg aktiviert, der T-Zellen neu einstellt.
Die Reaktion entsteht nicht nur durch die Darmflora: Auch keimfreie Mäuse reagierten auf feste Nahrung, was für einen direkten Einfluss von Nahrungsbestandteilen auf das Immunsystem spricht.
Welche Bedeutung das für Menschen hat, ist noch offen: Die Ergebnisse könnten langfristig für Allergien, Impfungen oder gezielte Ernährung interessant werden, müssen aber erst beim Menschen bestätigt werden.

Übrigens: Früh mit bestimmten Lebensmitteln in Kontakt zu kommen, kann das Immunsystem offenbar langfristig prägen – bei Erdnüssen sank das Allergierisiko in einer Studie um bis zu 80 Prozent. Mehr dazu in unserem Artikel.

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