Nobelpreis 2005
Magenkeim Helicobacter pylori: Durch Widerspruch zum Erfolg

Der Nobelpreis für Physiologie oder Medizin 2005 wurde vom Nobel-Komitee am schwedischen Karolinska-Institut an Barry J. Marshall und J. Robin Warren für ihre Entdeckung „des Bakteriums Helicobacter pylori und dessen Rolle bei Gastritis und peptischen Ulcuserkrankungen“ verliehen.

Zusammenfassung

Der diesjährige Nobelpreis für Physiologie und Medizin wurde für die bemerkenswerte und Anfang der 80er Jahre völlig unerwartete Entdeckung verliehen, dass Magen-Entzündungen (Gastritis) sowie Geschwürsbildungen in Magen oder Zwölffingerdarm (Ulcus ventriculi oder Ulcus duodeni) Folge einer Infektion des Magens mit dem Bakterium Helicobacter pylori (H. p.) sein können.

Robin Warren (geboren 1937), Pathologe aus Perth/Australien, beobachtete unter dem Mikroskop kleine, gekrümmte Bakterien, die den unteren Magenteil (Antrum) von ca. 50% aller Patienten besiedelten, bei denen eine Magen-Gewebeprobe (Magen-Biopsie) entnommen worden war. Er machte die entscheidende Beobachtung, dass sich in der Nähe der Nachweisstellen dieser Keime immer auch Anzeichen einer Entzündung der Magenschleimhaut (Mukosa) fanden.

Barry Marshall (geboren 1951), interessierte sich als junger Wissenschaftler für die Beobachtungen von Warren. Zusammen initiierten sie eine Studie an Biopsien von 100 Patienten. Nach mehreren Versuchen gelang es Marshall, in mehreren dieser Biopsien eine bis dahin unbekannte Bakterienspezies zu kultivieren (die später Helicobacter pylori genannt wurde). Zusammen fanden sie, dass der bakterielle Organismus bei fast allen Patienten mit Magenentzündung, Duodenal- oder Magengeschwür vorhanden war. Auf Grundlage dieser Ergebnisse stellten sie die Hypothese auf, dass Helicobacter pylori an der Entstehung (Ätiologie) dieser Krankheiten beteiligt sei.

Selbst wenn Magengeschwüre durch Hemmung der Magensäurebildung therapiert werden können, kommt es anschließend oft zu Rückfällen (Rezidive), da sowohl die Bakterienbesiedlung als auch die chronische Entzündung der Magenschleimhaut bestehen bleiben. Marschall und Warren und dann auch andere konnten in Therapiestudien zeigen, dass die Ulcus-Erkrankung heilbar war, sofern die Bakterien im Magen vernichtet (eradiziert) wurden. Dank dieser Pionierentdeckung durch Marschall und Warren ist die Ulcus-Erkrankung heute keine chronische - früher oft massiv das Leben beeinträchtigende - Erkrankung mehr, sondern eine Krankheit, die in vielen Fällen durch eine kurzzeitige Behandlung mit Antibiotika und Säuresekretionshemmern geheilt werden kann.

Magengeschwür - eine Infektionskrankheit!

Der diesjährige Nobelpreis für Physiologie und Medizin geht an Barry Marshall und Robin Warren, so das Nobel-Komitee, weil sie mit Zähigkeit und offenem Geist vorherrschende Lehrsätze in Frage gestellt haben. Mit allgemein verfügbaren Technologien (endoskopische Magenspiegelung, Silberfärbung von Gewebeproben und Kulturtechniken für Bakterien, die besonders bei verringertem Sauerstoffangebot wachsen, sog. mikroaerophile Bakterien) erarbeiteten sie unwiderlegbare Argumente, dass das Bakterium Helicobacter pylori Krankheiten verursachen kann. Durch Kultivierung der Bakterien machten sie die Erreger zudem für weitere wissenschaftlichen Studien auch durch andere zugänglich.

1982, als das Bakterium von der Marschall und Warren entdeckt wurde, galten Stress und Art des Lebensstil als Hauptursachen von Magengeschwüren („Manager-Krankheit“). Heute hingegen gilt als sicher, dass Helicobacter pylori mehr als 90% aller Duodenal-Ulcera und bis zu 80% aller Magengeschwüre verursacht. Der Zusammenhang von Helicobacter pylori-Infektionen und nachfolgender Magenschleimhautentzündung und peptischer Ulcuserkrankung gründet auf Studien an menschlichen Freiwilligen, Therapiestudien mit Antibiotika sowie epidemiologischen Studien.

Helicobacter pylori verursacht lebenslängliche Infektionen

Helicobacter pylori ist ein spiralförmiges gramnegatives Bakterium, das den Magen von ungefähr 50% aller Menschen besiedelt. In den reichen Ländern des Westens sind Infektionen erheblich seltener als in Entwicklungsländern, wo praktisch alle Menschen angesteckt sein können.

Zu der Infektion kommt es typischerweise in der frühen Kindheit, zumeist durch die Übertragung des Keimes von Mutter auf Kind. Die Bakterien können für den Rest des Lebens im Magen einer infizierten Personen bleiben. Die chronische Infektion hat ihren Ausgangspunkt meistens im unteren Teil des Magens (Antrum). Wie zuerst durch Robin Warren berichtet, geht eine Infektion mit Helicobacter pylori immer auch mit einer Entzündung der darunter liegenden Magenschleimhaut (Magen-Mucosa) einher, wie sich anhand der Infiltration von Entzündungszellen in diesen Bereich belegen lässt.

Die Infektion ist gewöhnlich beschwerdelos, kann aber Magengeschwüre verursachen

Die Schwere der Entzündung und ihre Lokalisation im Magen ist von entscheidender Bedeutung für die Krankheiten, die sich aus der Helicobacter pylori-Infektion ergeben können. Bei den meisten Betroffenen bleibt die Infektion beschwerdelos. Allerdings erkranken 10-15% der Infizierten irgendwann an einem peptischen Ulcus. Solche Geschwüre treten im Duodenum häufiger auf als im Magen selbst. Zu den ernsthaften Komplikationen gehören Blutung und Perforation (Durchbruch der Magen-/Zwölffingerwand).

Derzeit wird angenommen, dass die chronische Entzündung des unteren, distalen Magenanteils durch eine H. p.-Infektion zu einer verstärkten Säurebildung im nicht-infizierten oberen Bereich des Magens (Magen-Korpus) führt. Dies wiederum ist eine Voraussetzung für die Ulcus-Entstehung im empfindlicheren Zwölffingerdarm.

Assoziation von bösartigen Erkrankungen mit Helicobacter pylori-Infektionen

Bei einigen Menschen infiziert Helicobacter auch den Magen-Korpus. Dies führt zu einer ausgedehnteren Infektion, die nicht nur zu Geschwüren in der Korpus-Region sondern auch zu Magenkrebs prädisponiert. Obwohl diese Krebsart in der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts in vielen Ländern immer seltener aufgetreten ist, rangiert er in Hinsicht auf die Krebssterberate auf Platz 2.

Die Entzündung der Magenschleimhaut ist auch ein Risikofaktor für ein spezielles lymphatisches Magengeschwulst (Neoplasma) namens MALT-Lymphom (mucosa associated lymphoid tissue). Da sich solche Lymphome zurückbilden, wenn Helicobacter pylori durch Antibiotika eradiziert wird, spielt der Erreger eine bedeutende Rolle bei der Aufrechterhaltung dieses Tumors.

Krankheit oder nicht - Wechselwirkungen zwischen Bakterium und menschlichem Wirt

Helicobacter pylori kommt nur beim Menschen vor und hat sich an die Bedingungen des Magen angepasst. Nur eine kleine Zahl von Infizierten bekommt eine Magenerkrankung. Nach Marschalls und Warrens Entdeckungen wurde die Forschung in diesem Bereich verstärkt. Details, die dem genauen pathogenetischen Mechanismus zu Grunde liegen, werden aber kontinuierlich noch weiter enträtselt.

Das Bakterium selbst ist äußerst variabel. Seine verschiedenen Stämme unterscheiden sich deutlich in vielen Aspekten, wie Anheftungsfähigkeit (Adhärenz) an die Magenschleimhaut oder die Fähigkeit, eine Entzündung auszulösen. Sogar in einem einzelnen infizierten Menschen sind nicht alle Bakterien identisch. Zudem können die Erreger sich im Verlauf einer chronischen Infektion an die sich ändernden Bedingungen im Magen mit der Zeit anpassen.

Auch genetische Unterschiede zwischen Menschen können ihre Infizierbarkeit und Empfindlichkeit auf Helicobacter pylori beeinflussen. Erst kürzlich ist ein Tiermodell mit der mongolischen Rennmaus (mongolian gerbil) realisiert worden. Hiermit könnten zukünftige Studien zu peptischem Ulcus und maligner Transformation detaillierte Informationen zu den Krankheitsmechanismen liefern.

Antibiotika können heilen, führen aber zu Resistenzen

Helicobacter pylori-Infektionen sind auf verschiedene Weise zu diagnostizieren: Mittels Antikörper-Tests, durch Erregernachweis in Biopsien, die bei einer Magenspiegelung entnommen werden, oder durch den nicht-invasiven Atemtest, der die Enzymproduktion des Bakteriums im Magen nachweist.

Ein breitgestreuter, allgemeiner Antibiotikaeinsatz zur Eradikation von Helicobacter pylori auch bei gesunden Trägern birgt das Risiko von erheblicher bakterieller Resistenzentwicklung gegenüber wichtigen Wirkstoffen, also Wirkungsverlust. Deshalb sollte eine Behandlung gegen Helicobacter pylori bei Patienten ohne diagnostisch belegte Geschwüre von Magen oder Zwölffingerdarm nur restriktiv durchgeführt werden.

Mikrobieller Ursprung anderer chronisch-entzündlicher Erkrankungen?

Viele menschliche Krankheiten wie Morbus Crohn, Colitis ulcerosa, rheumatoide Arthritis und Arterienverkalkung verlaufen vor dem Hintergrund einer chronischen Entzündung. Die Entdeckung, dass eine der häufigsten Krankheiten der Menschheit - das peptische Ulcus - durch Erreger verursacht werden kann, stimuliert(e) die Suche nach Bakterien, die andere chronisch-entzündliche Erkrankungen verusachen könnten.

Auch wenn bislang noch keine eindeutigen Antworten vorliegen, weisen die vorliegenden Daten darauf hin, dass eine Dysfunktion bei der Erkennung mikrobieller Produkte durch das menschliche Abwehrsystem zur Krankheitsentstehung beitragen kann. Die Entdeckung von Helicobacter pylori führte zu einem verbesserten Verständnis des Zusammenhangs zwischen chronischer Infektion, Entzündung und Krebs.