Forschung

Forschungsschwerpunkte: Darmpathogene, der Wirt und seine Darmflora

Andreas J. Bäumler ist Mikrobiologe und Immunologe. Er legte wegweisende Studien zur Physiologie von Darmpathogenen im natürlichen Kontext einer wirtsbezogenen mikrobiellen Gemeinschaft vor. Mit dieser Arbeit identifizierte er den Energiestoffwechsel des Epithels als Kontrollmechanismus, der für die Aufrechterhaltung der Homöostase beim Wirt notwendig ist. Das Ungleichgewicht der Darmflora, die aus einer Störung dieses Wirtskontrollmechanismus resultiert, ist die Ursache für ein breites Spektrum nicht übertragbarer Krankheiten.

Ein Ungleichgewicht der Darmflora (Dysbiose) kann vielen menschlichen Krankheiten zugrunde liegen. Doch die Mechanismen, die die Homöostase (Gleichgewichtszustand) erhalten, waren lange nicht geklärt. Bäumlers Arbeit hat gezeigt, dass der Stoffwechsel des Darmepithels als Kontrollschaltung fungiert, die einen Wechsel zwischen homöostatischen und dysbiotischen Gemeinschaften regelt. Während der Homöostase richtet sich der Stoffwechsel des Darmepithels auf die oxidative Phosphorylierung aus, wodurch ein hoher epithelialer Sauerstoffverbrauch entsteht. Die daraus resultierende Hypoxie des Epithels trägt zur Aufrechterhaltung einer mikrobiellen Gemeinschaft bei, die von den zugehörigen anaeroben Bakterien dominiert wird, die ein Nutzen daraus ziehen, das Ballaststoffen in Fermentationsprodukte umgewandelt werden, die vom Wirt aufgenommen werden können.

Andreas J. Bäumlers Arbeit zeigt, dass Bedingungen, die den Stoffwechsel des Darmepithels verändern, die epitheliale Sauerstoffversorgung erhöhen. Dadurch wird die Ausbreitung von fakultativen anaeroben Enterobacteriaceae – dies ist typisch für eine Dysbiose im Darm – vorangetrieben. Eine solche dysbiotische Verschiebung der Darmflora wird bei einer Infektion mit enterischen Pathogenen wie Salmonellen oder Citrobacter beobachtet. Diese Pathogene unterwandern den epithelialen Stoffwechsel, um den besonderen Schutz, der durch die Darmflora bereitgestellt wird, zu umgehen. Dieser Mechanismus liegt auch der dysbiotischen Erweiterung von Enterobacteriaceae, wie beispielsweise Escherichia coli, in Modellen von Reizdarmsyndrom, Darmkrebs oder nach einer Behandlung mit Antibiotika zugrunde. Besonders bemerkenswert ist, dass Andreas J. Bäumlers Forschung gezeigt hat, dass die erhöhte Verfügbarkeit von respiratorischen Elektronenakzeptoren ein gemeinsamer Treiber der Darmdysbiose in jeder dieser Umgebungen ist.

Indem Bäumler eine mechanistische Erklärung für die Darmhomöostase liefert, stellt seine Art der reduktionistischen Mikrobiota-Forschung einen neuartigen Dreh- und Angelpunkt für Strategien zur Behebung von Dysbiosen bei einem breiten Spektrum menschlicher Krankheiten dar, indem er sich die Kontrollmechanismen des Wirts zunutze macht, um die epitheliale Hypoxie für therapeutische Zwecke wiederherzustellen.

Werdegang

• seit 2005 Professor, Department of Medical Microbiology and Immunology, University of California, Davis, USA
• 2001-2005 Außerordentlicher Professor, Department of Medical Microbiology and Immunology, Texas A&M University Health Science Center, College Station, USA
• 1996-2001 Assistenzprofessor, Department of Medical Microbiology and Immunology, Texas A&M University Health Science Center, College Station, USA
• 1995-1996 Wissenschaftlicher Assistent, Department of Molecular Microbiology and Immunology, Oregon Health & Science University, Portland, USA
• 1992-1995 Postdoktorand, Department of Molecular Microbiology and Immunology, Oregon Health & Science University, Portland, USA
• 1989-1992 Promotion in den Naturwissenschaften, Institut für Mikrobiologie, Eberhard Karls Universität Tübingen, Tübingen

Funktionen

• seit 2017 Chefredakteur, Infection and Immunity
• seit 2007 Vice Chair of Research, Department of Medical Microbiology and Immunology, University of California, Davis, USA

Auszeichnungen und Mitgliedschaften

• 2021 Robert-Koch-Preis, Robert-Koch-Stiftung
• seit 2020 Mitglied der Nationalen Akademie der Wissenschaften Leopoldina
• seit 2010 Fellow, American Academy of Microbiology, USA