Medizinisch geprüft von Saurabh Sethi, M.D., MPH – Geschrieben von Markus MacGill am 26. Juni2018Der menschliche Körper ist Gastgeber für Billionen von Mikroben, oder Bakterien. Einige von ihnen sind nützlich, andere sind schädlich.
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Einige Wissenschaftler haben geschätzt, dass es 10-mal mehr mikrobielle Zellen im Körper gibt als menschliche Zellen, während andere sagen, dass das Verhältnis näher bei 1:1 liegen könnte.
Jüngste wissenschaftliche Fortschritte in der Genetik bedeuten, dass der Mensch viel mehr über die Mikroben im Körper weiß.
Viele Länder haben viel in die Erforschung der Wechselwirkungen im Ökosystem des menschlichen Körpers und deren Bedeutung für Gesundheit und Krankheit investiert.
Die beiden Begriffe Mikrobiota und Mikrobiom werden oft für das Gleiche verwendet und werden austauschbar benutzt. Dieser Artikel wird die Unterschiede zwischen ihnen erklären und wie beide in der modernen Medizin verwendet und erforscht werden.
Schnelle Fakten über die Darm-Mikrobiota
- Die menschliche Mikrobiota besteht aus Billionen von Zellen, einschließlich Bakterien, Viren und Pilzen.
- Die größten Populationen von Mikroben befinden sich im Darm. Andere beliebte Lebensräume sind die Haut und die Genitalien.
- Die mikrobiellen Zellen und ihr genetisches Material, das Mikrobiom, leben mit dem Menschen von Geburt an. Diese Beziehung ist entscheidend für eine normale Gesundheit.
- Die Mikroorganismen, die im Magen-Darm-Trakt leben, belaufen sich auf etwa 4 Pfund Biomasse. Jedes Individuum hat eine einzigartige Mischung von Arten.
- Die Mikrobiota ist wichtig für die Ernährung, die Immunität und die Auswirkungen auf das Gehirn und das Verhalten. Sie ist an einer Reihe von Krankheiten beteiligt, die eine Störung des normalen Gleichgewichts der Mikroben verursachen.
Was ist das menschliche Mikrobiom?
Die menschliche Mikrobiota besteht aus einer Vielzahl von Bakterien, Viren, Pilzen und anderen einzelligen Lebewesen, die im Körper leben.
Das Mikrobiom ist die Bezeichnung für die Gesamtheit der Gene, die sich in diesen mikrobiellen Zellen befinden.
Jeder Mensch beherbergt zwischen 10 Billionen und 100 Billionen mikrobielle Zellen, die in einer symbiotischen Beziehung zueinander stehen. Davon profitieren sowohl die Mikroben als auch ihre Wirte, solange sich der Körper in einem gesunden Zustand befindet. Schätzungen variieren, aber es könnte über 1.000 verschiedene Arten von Mikroorganismen geben, die die menschliche Mikrobiota ausmachen.
Es gibt zahlreiche Projekte, die versuchen, das menschliche Genom zu entschlüsseln, indem alle menschlichen Gene sequenziert werden. In ähnlicher Weise ist auch das Mikrobiom Gegenstand intensiver Bemühungen, alle seine genetischen Informationen zu entschlüsseln.
Das folgende Video über das menschliche Ökosystem, das vom Genetic Science Learning Center der University of Utah, Salt Lake City, produziert wurde, soll helfen, sich ein Bild von dieser heiklen, aber lebenswichtigen Beziehung zu machen.
Es ist eine gute Einführung in die Bandbreite der Lebensräume für verschiedene Arten von Mikroben im Körper, einschließlich der Unterschiede zwischen der trockenen Umgebung des Unterarms und der feuchten und öligen Umgebung der Achselhöhle.
Die Mikroben im Körper sind so klein, dass sie nur etwa 2 bis 3 Prozent des Gesamtgewichts des menschlichen Körpers ausmachen, obwohl sie zahlenmäßig die Zellen übertreffen.[S2]
Eine 2012 in Nature veröffentlichte Studie des Human Microbiome Project Consortium fand Folgendes heraus:
- Die mikrobiellen Gemeinschaften von Proben aus Mund und Stuhl sind besonders vielfältig.
- Im Gegensatz dazu zeigen Proben aus der Vagina besonders einfache mikrobielle Gemeinschaften.
Die Studie zeigt die große Vielfalt des menschlichen Mikrobioms in einer großen Gruppe gesunder westlicher Menschen, wirft aber Fragen für die weitere Forschung auf. Wie variieren die mikrobiellen Populationen in jedem von uns im Laufe des Lebens, und sind die Muster der Besiedlung durch nützliche Mikroben die gleichen wie die durch krankheitsverursachende Mikroben?
Was ist die Darmmikrobiota?
Die Darmmikrobiota wurde früher als die Mikroflora des Darms bezeichnet.
Ungefähr zu dieser Zeit, im Jahr 1996, schrieb Dr. Rodney Berg von der Abteilung für Mikrobiologie und Immunologie der Louisiana State University über die Darm-Mikrobiota und fasste ihre „tiefgreifende“ Bedeutung zusammen.
„Die einheimische Mikroflora des Magen-Darm-Trakts hat tiefgreifende Auswirkungen auf die anatomische, physiologische und immunologische Entwicklung des Wirts“, schrieb Dr. Berg in einem Artikel, der in Trends in Microbiology veröffentlicht wurde.
Das Papier fügt hinzu:
„Die einheimische Mikroflora stimuliert das Immunsystem des Wirts, um schneller auf eine Herausforderung durch Krankheitserreger zu reagieren, und hemmt durch bakteriellen Antagonismus die Kolonisierung des GI-Trakts durch offene exogene Krankheitserreger.“
Diese symbiotische Beziehung kommt dem Menschen zugute, und das Vorhandensein dieser normalen Flora umfasst Mikroorganismen, die in der Umwelt so präsent sind, dass sie in praktisch allen Tieren desselben Lebensraums zu finden sind.
Zu diesen einheimischen Mikroben gehören jedoch auch schädliche Bakterien, die die Abwehrkräfte des Körpers überwinden können, die sie von lebenswichtigen Systemen und Organen trennen. Beispiele hierfür sind
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass es nützliche Bakterien im Darm gibt, und dass es schädliche Bakterien gibt, die in weitere Systeme eindringen und lokale Infektionen des GI-Trakts verursachen können. Zu diesen Infektionen gehören Lebensmittelvergiftungen und andere GI-Erkrankungen, die zu Durchfall und Erbrechen führen.
Die Darmmikrobiota enthält über 3 Millionen Gene und ist damit 150-mal genetisch vielfältiger als der menschliche Körper.
Die Darmmikrobiota eines jeden Menschen ist einzigartig. Sie kann stark dazu beitragen, wie eine Person Krankheiten bekämpft, Nahrung verdaut und sogar ihre Stimmung und psychologischen Prozesse beeinflusst.
Warum ist die menschliche Mikrobiota wichtig?
Mikroorganismen haben sich zusammen mit dem Menschen entwickelt und sind ein integraler Bestandteil des Lebens, der eine Reihe von lebenswichtigen Funktionen ausführt.
Sie spielen sowohl bei Gesundheit als auch bei Krankheit eine Rolle, und die Forschung hat Zusammenhänge zwischen normalen oder gestörten Bakterienpopulationen und den folgenden Krankheiten festgestellt:
- Asthma
- Autismus
- Krebs
- Zöliakie
- Kolitis
- Diabetes
- Ekzem
- Herzkrankheit
- Mangelernährung
- Multiple Sklerose
- Fettleibigkeit
Das menschliche Mikrobiom hat einen Einfluss auf die folgenden vier großen Bereiche, die für die Gesundheit wichtig sind:
- Ernährung
- Immunität
- Verhalten
- Krankheit
Ernährung
Neben der Aufnahme von Energie aus der Nahrung sind die Darmmikroben für die Aufnahme von Nährstoffen durch den Menschen unerlässlich. Darmbakterien helfen uns, komplexe Moleküle in Fleisch und Gemüse aufzuspalten, zum Beispiel. Ohne die Hilfe von Darmbakterien ist pflanzliche Zellulose unverdaulich.
Darmmikroben können mit ihren Stoffwechselaktivitäten auch das Verlangen nach Nahrung und das Sättigungsgefühl beeinflussen.
Die Vielfalt der Mikrobiota hängt mit der Vielfalt der Ernährung zusammen. Jüngere Erwachsene, die eine Vielzahl von Lebensmitteln ausprobieren, weisen eine vielfältigere Darmmikrobiota auf als Erwachsene, die einem bestimmten Ernährungsmuster folgen.
Immunität
Von dem Moment an, in dem ein Tier geboren wird, beginnt es mit dem Aufbau seines Mikrobioms. Der Mensch erwirbt seine ersten Mikroben am Eingang des Muttermundes, wenn er auf die Welt kommt.
Ohne diese frühen mikrobiellen Gäste würde die adaptive Immunität nicht existieren. Dies ist ein lebenswichtiger Abwehrmechanismus, der lernt, wie man auf Mikroben reagiert, nachdem man ihnen begegnet ist. Dies ermöglicht eine schnellere und effektivere Reaktion auf krankheitsverursachende Organismen.
Nagetiere, die völlig frei von Mikroorganismen sind, zeigen eine Reihe von pathologischen Effekten, und ein unterentwickeltes Immunsystem gehört dazu.
Die Mikrobiota steht auch im Zusammenhang mit Autoimmunkrankheiten und Allergien, die sich eher entwickeln können, wenn die Exposition gegenüber Mikroben früh gestört ist.
Verhalten
Die Mikrobiota kann das Gehirn beeinflussen, das auch an der Verdauung beteiligt ist. Einige haben die Darmmikrobiota sogar als „zweites Gehirn“ bezeichnet.
Kleine Moleküle, die durch die Aktivität der Darmbakterien freigesetzt werden, lösen die Reaktion von Nerven im Magen-Darm-Trakt aus.
Forscher haben auch Zusammenhänge zwischen dem Darmmikrobiom und psychischen Störungen, wie Depressionen und Autismus-Spektrum-Störungen (ASD), beobachtet.
Krankheit
Bakterienpopulationen im Magen-Darm-System haben Einblicke in Darmerkrankungen, einschließlich entzündlicher Darmerkrankungen (IBD), wie Morbus Crohn und Colitis ulcerosa, gegeben. Eine geringe mikrobielle Diversität im Darm wurde mit IBD sowie mit Fettleibigkeit und Typ-2-Diabetes in Verbindung gebracht.
Der Status der Darmmikrobiota wurde mit dem metabolischen Syndrom in Verbindung gebracht. Eine Änderung der Ernährung durch die Einnahme von Präbiotika, Probiotika und anderen Nahrungsergänzungsmitteln hat diese Risikofaktoren reduziert.
Die Darmmikroben und ihre Genetik beeinflussen den Energiehaushalt, die Gehirnentwicklung und die kognitive Funktion. Es wird noch erforscht, wie dies genau geschieht und wie diese Beziehung zum Nutzen des Menschen genutzt werden kann.
Die Störung der Mikrobiota durch Antibiotika kann zu Krankheiten führen, einschließlich Infektionen, die gegen ein Antibiotikum resistent werden.
Die Mikrobiota spielt auch eine wichtige Rolle bei der Abwehr der Überwucherung des Darms durch von außen eingeschleppte Populationen, die sonst Krankheiten verursachen würden – die „guten“ Bakterien konkurrieren mit den „schlechten“, wobei einige sogar entzündungshemmende Verbindungen freisetzen.
Neue Erkenntnisse über das Mikrobiom
Enorme Investitionen sind in die Erforschung der mikrobiellen Populationen im Körper und ihrer Genetik geflossen, um Zusammenhänge mit Gesundheit und Krankheit zu untersuchen.
Die National Institutes of Health (NIH) haben 2007 das Human Microbiome Project ins Leben gerufen, ein Forschungsprojekt, das darauf abzielt, die mikrobiellen Spezies, die den Menschen beeinflussen, und ihre Beziehungen zur Gesundheit zu definieren, indem große, öffentlich zugängliche Datensätze aus genetischen Studien erstellt werden.
Die meisten der im Menschen lebenden Mikroorganismen befinden sich im Magen-Darm-Trakt, und hier werden auch die meisten neuen Entdeckungen gemacht.
Zu den jüngsten Entwicklungen gehören weitere Bestätigungen von Möglichkeiten, einen neuen Stamm in eine bestehende Mikrobiota unter Nutzung der Nährstoffverfügbarkeit einzufügen, ohne das Gesamtgleichgewicht und die Funktion des Mikrobioms zu beeinträchtigen. Dies eröffnet das Potenzial für probiotische Behandlungen und neue Methoden zur Analyse des Aufbaus der Darmmikrobiota.
In dieser Studie wurde Seetang verwendet, um die Darmmikrobiota von mehreren Mäusen zu kontrollieren.
In jüngster Zeit wurde auch erforscht, wie potenzielle Krankheitserreger von außerhalb des Körpers eindringen und wie sie mit der Darmmikrobiota zusammenhängen. Dies wird dazu beitragen, Wege zu finden, um die Invasion potenziell schädlicher Mikroben und ihre krankheitsverursachenden Auswirkungen zu begrenzen.
Die Darmmikrobiota wird zu einem Eckpfeiler der Präventivmedizin.
Zuletzt medizinisch geprüft am 26. Juni 2018