Der menschliche Körper bietet vielfältigen mikrobiellen Ökosystemen Raum, die nicht nur die Haut, sondern auch die Schleimhäute des Magen-Darm-Trakts, der Lunge, der Atemwege und des Urogenitaltrakts besiedeln. Die Bedeutung dieser Mikrobiota für eine gesunde Entwicklung hat sich in den letzten Jahren mehr und mehr herauskristallisiert. Dabei gewinnt auch das Konzept der Darm-Lungen-Achse zunehmend an Bedeutung. Es beschreibt die bidirektionalen Wechselwirkungen zwischen dem Darm-Mikrobiom und der Lungenphysiologie. So wurden Störungen bei der Etablierung des Darm-Mikrobioms nach der Geburt mit einer erhöhten Häufigkeit und Schwere von Atemwegsinfektionen sowie dem vermehrten Auftreten chronischer Erkrankungen wie bronchopulmonaler Dysplasie (BPD) oder Asthma bronchiale in Verbindung gebracht.

 

Für die anfängliche mikrobielle Besiedelung des Darms unmittelbar nach der Geburt ist der Entbindungsweg von Bedeutung. So sieht man bei Kindern, die durch Kaiserschnitt zur Welt gekommen sind, im Vergleich zu vaginal entbundenen Kindern eine verzögerte Besiedelung mit Lactobacillus, Bifidobakterien und Bacteroides. Auch das Stillen ist ein entscheidender Faktor für die Zusammensetzung des Darm-Mikrobioms, da die humanen Milch-Oligosaccharide (HMOs) in der Muttermilch die Besiedelung mit Bifidobakterien begünstigen. Dieser Effekt lässt sich durch die Anreicherung von Formula-Nahrung mit HMOs näherungsweise imitieren.

 

Die Reifung des Darm-Mikrobioms wird in drei Phasen unterteilt: die Entwicklungsphase, die das erste Lebensjahr andauert, die Übergangsphase im Alter von 1–3 Jahren, an die sich die stabile Phase anschließt. Doch auch in der stabilen Phase ist das Mikrobiom externen Einflüssen wie Ernährung, Infektionen, Medikamenten etc. unterworfen. Da Frühgeborene häufig zusätzlichen Risikofaktoren ausgesetzt sind, wie Antibiotika, Exposition gegenüber Krankenhauskeimen oder einer verzögerten enteralen Ernährung, sind sie deutlich anfälliger für eine intestinale Dysbiose – und entsprechend stärker gefährdet, eine nekrotisierende Enterokolitis oder eine Late-onset-Sepsis zu entwickeln.

Die Kommunikation zwischen Darm und Lunge geschieht einerseits über lösliche molekulare Mediatoren, wie Metabolite oder kurzkettige Fettsäuren, bakterielle Zellwandbestandteile oder Zytokine, andererseits über direkte neuroimmune Wechselwirkungen. Diese Kommunikation verläuft in beide Richtungen, wobei die Lunge sowohl Zielorgan als auch aktiver Regulator der Darmhomöostase ist. So können in der Lunge freigesetzte proinflammatorische Mediatoren wie Interleukin 6 oder Tumornekrosefaktor α über den systemischen Kreislauf die Integrität des Darmepithels beeinträchtigen und die Darmwandpermeabilität erhöhen; darüber hinaus können mechanische Beatmung, Hyper- oder Hypoxien die Splanchnicus-Durchblutung und die Darmmotilität beeinträchtigen. Umgekehrt können Störungen in der Funktion oder Zusammensetzung des Darm-Mikrobioms Entzündungssignale in die Lunge weiterleiten – insbesondere während empfindlicher Entwicklungsphasen und bei Frühgeborenen. Zukünftige translationale Strategien könnten daher darauf abzielen, aus dem Darm stammende Signale zu modulieren, um die Lunge vor Entzündungsreizen und Schädigungen zu bewahren.

Für Frühgeborene ist der Aufbau der Darm-Lungen-Achse durch die allgemeine Unreife der Darmbarriere, des Immunsystems und des Respirationstrakts erschwert. Hinzu kommen externe Störfaktoren wie Antibiotikaexposition und intensivmedizinische Maßnahmen. Viele typische Komplikationen der Frühgeburtlichkeit wie nekrotisierende Enterokolitis (NEC), bronchopulmonale Dysplasie (BPD) oder Late-onset-Sepsis (LoS) können damit in Zusammenhang stehen. So scheinen die Entzündungsreaktionen, die man bei Frühgeborenen in der Lunge findet, nicht ausschließlich durch lokale pulmonale Prozesse bedingt zu sein, sondern auch durch systemische Einflüsse und insbesondere Signalwege der Darm-Lungen-Achse getriggert zu werden. Entsprechend findet man bei Frühgeborenen, die eine BPD entwickeln, eine frühe und anhaltende Dysbiose des Darm-Mikrobioms mit verminderter bakterieller Vielfalt und Überrepräsentation opportunistischer Bakterienstämme. Umgekehrt scheinen probiotische Interventionen die pulmonalen Entzündungsreaktionen abschwächen und die Alveolarisierung in experimentellen Modellen verbessern zu können – doch leider konnte man bisher in klinischen Studien nicht nachweisen, dass Probiotika tatsächlich die BPD-Inzidenz senken können.

 

Ähnlich wie für die BPD konnte man auch für die LoS und NEC zeigen, dass ihr regelhaft eine Dysbiose des Darm-Mikrobioms mit verminderter Diversität vorausgeht, bei der Proteobakterien und Staphylokokken sich zu Lasten von Bifidobakterien, Laktobazillen und Firmicuten vermehren. Kommt es zu einer systemischen Entzündung, fördern die dabei ausgeschütteten Zytokine nicht nur die Sepsis, sondern stören auch die Lungenreifung und die Surfactant-Produktion. Außerdem triggern die Zytokine die Rekrutierung von Neutrophilen und Monozyten in der Lunge und verstärken so die pulmonale Gewebeschädigung. Es gibt klinische Daten, die belegen, dass Probiotika dazu beitragen können, das mikrobielle Gleichgewicht wieder herzustellen und die Barrierefunktion des Darmepithels zu stärken und so die Inzidenz und Mortalität der NEC zu senken.

Immer mehr Belege sprechen dafür, dass das Darm-Mikrobiom über die Darm-Lungen-Achse auch an der Prägung der Immunabwehr der Atemwege bei Früh- und Neugeborenen beteiligt ist und eine Dysbiose die Anfälligkeit für Infektionen des Respirationstrakts erhöhen kann. Dies kann langfristige Folgen für die respiratorische Morbidität haben, die weit über die Neonatalperiode hinaus bis ins Jugendalter hineinreichen und dazu beitragen könnten, dass bei Frühgeborenen die Asthma-Prävalenz deutlich höher ist als bei Reifgeborenen.

 

In ihrer Übersichtsarbeit fordern die Autoren daher, in zukünftigen großen Studien die Mikrobiom-Profilierung zu integrieren. Die genauere Untersuchung der Darm-Lungen-Achse könnte dazu beitragen, neue Biomarker zu identifizieren, die Risikostratifizierung zu verbessern und neuartige, sichere und wirksame Therapieansätze zu entwickeln, die weit über die Lunge allein hinausgehen könnten.

Klischke L, Rahn A, Fortmann I, Dammann MT, Ricklefs I, Sugihara F, Glaser K, Klingenberg C, Härtel C, Pirr S. The gut-lung axis in early life: microbiome-associated mechanisms and clinical relevance. Eur Respir Rev 2026; 35(181): 260147.

 

Bildquelle: AI Generated