Darmmikrobiota und menschliches Mikrobiom
Der menschliche Körper beherbergt etwa 100 Billionen Mikroben. Sie überwiegen die menschlichen Zellen im Körper um 10 zu 1.
Aufgrund der jüngsten wissenschaftlichen Fortschritte in der Genetik wissen die Menschen viel mehr über die Mikroben im Körper.
Viele Länder haben viel in die Erforschung der Wechselwirkungen innerhalb des Ökosystems des menschlichen Körpers und deren Bedeutung für Gesundheit und Krankheit investiert.
Die beiden Begriffe "Mikrobiota" und "Mikrobiom" werden oft verwendet, um dasselbe zu bedeuten, und werden austauschbar verwendet. In diesem Artikel werden die Unterschiede zwischen ihnen und ihre Verwendung in der modernen Medizin erläutert.
Schnelle Fakten zur Darmflora
Die menschliche Mikrobiota besteht aus Billionen von Zellen, einschließlich Bakterien, Viren und Pilzen.
Die größten Mikrobenbestände befinden sich im Darm. Andere beliebte Lebensräume sind Haut und Genitalien.
Die mikrobiellen Zellen und ihr genetisches Material, das Mikrobiom, leben von Geburt an mit Menschen. Diese Beziehung ist wichtig für eine normale Gesundheit.
Die Mikroorganismen im Magen-Darm-Trakt belaufen sich auf etwa 2 Kilo Biomasse. Jeder Mensch hat einen einzigartigen Artenmix.
Die Mikrobiota ist wichtig für Ernährung , Immunität und Auswirkungen auf das Gehirn und das Verhalten. Es ist an einer Reihe von Krankheiten beteiligt, die das normale Gleichgewicht der Mikroben stören.
Was ist das menschliche Mikrobiom?
Die Darmflora ist bei Menschen von Geburt vorhanden und beeinflusst die Funktion im ganzen Körper.
Die Mikrobiota des Menschen besteht aus einer Vielzahl von Bakterien, Viren, Pilzen und anderen einzelligen Tieren, die im Körper leben.
Das Mikrobiom ist die Bezeichnung für alle Gene in diesen Mikrobenzellen.
Jeder Mensch hat zwischen 10 und 100 Billionen mikrobielle Zellen in einer symbiotischen Beziehung. Davon profitieren sowohl die Mikroben als auch ihre Wirte, solange sich der Körper in einem gesunden Zustand befindet. Die Schätzungen variieren, aber es könnten über 1.000 verschiedene Arten von Mikroorganismen sein, die die menschliche Mikrobiota bilden.
Es gibt viele Projekte, die versuchen, das menschliche Genom durch Sequenzierung aller menschlichen Gene zu entschlüsseln. In ähnlicher Weise war das Mikrobiom intensiven Bemühungen ausgesetzt, alle seine genetischen Informationen aufzudecken.
Die Mikroben im Körper sind so klein, dass sie trotz der Überzahl der Zellen nur etwa 2 bis 3 Prozent des Gesamtgewichts des menschlichen Körpers ausmachen.
Eine 2012 in Nature veröffentlichte Studie des Human Microbiome Project Consortium ergab Folgendes:
Proben von mikrobiellen Gemeinschaften in Mund und Stuhl sind besonders vielfältig
Im Gegensatz dazu zeigen Proben von vaginalen Stellen besonders einfache mikrobielle Gemeinschaften.
Die Studie zeigte die große Vielfalt des menschlichen Mikrobioms in einer großen Gruppe gesunder westlicher Menschen auf, wirft jedoch weitere Fragen auf. Inwiefern variieren mikrobielle Populationen in jedem von uns über ein ganzes Leben hinweg und sind die Besiedlungsmuster durch nützliche Mikroben die gleichen wie bei krankheitsverursachenden Mikroben?
Was ist die Darmflora ?
Die Darmmikrobiota wurde früher als Mikroflora des Darms bezeichnet.
Zu dieser Zeit, im Jahr 1996, schrieb Dr. Rodney Berg von der Abteilung für Mikrobiologie und Immunologie der Louisiana State University über die Darmflora und fasste ihre "tiefgreifende" Bedeutung zusammen.
"Die einheimische Gastrointestinaltrakt-Mikroflora hat tiefgreifende Auswirkungen auf die anatomische, physiologische und immunologische Entwicklung des Wirts", schrieb Dr. Berg in einem in Trends in Microbiology veröffentlichten Artikel.
Das Papier fügt hinzu:
"Die einheimische Mikroflora stimuliert das Immunsystem des Wirts, um schneller auf die Pathogenbelastung zu reagieren, und hemmt durch bakteriellen Antagonismus die Besiedlung des GI-Trakts durch offensichtliche exogene Pathogene."
Diese symbiotische Beziehung kommt dem Menschen zugute, und das Vorhandensein dieser normalen Flora umfasst Mikroorganismen, die in der Umwelt so vorhanden sind, dass sie praktisch in allen Tieren des gleichen Lebensraums vorkommen.
Diese einheimischen Mikroben enthalten jedoch auch schädliche Bakterien, die die körpereigenen Abwehrkräfte überwinden können, die sie von lebenswichtigen Systemen und Organen trennen.
Zusammenfassend gibt es nützliche Bakterien im Darm und schädliche Bakterien, die in breitere Systeme eindringen und lokale Infektionen des GI-Trakts verursachen können. Zu diesen Infektionen zählen Lebensmittelvergiftungen und andere Erkrankungen des gastrointestinalen Bereichs, die zu Durchfall und Erbrechen führen.
Die Darmmikrobiota enthält über 3 Millionen Gene, wodurch sie 150-mal mehr genetisch variiert als der menschliche Körper.
Die Darmflora jedes Einzelnen ist einzigartig. Es kann wesentlich dazu beitragen, wie eine Person gegen Krankheiten kämpft, Nahrung verdaut und sogar ihre Stimmung und ihre psychologischen Prozesse beeinträchtigen.
Warum ist die menschliche Mikrobiota wichtig ?
Mikroorganismen haben sich neben dem Menschen entwickelt und sind ein wesentlicher Bestandteil des Lebens und erfüllen eine Reihe lebenswichtiger Funktionen.
Sie sind sowohl für die Gesundheit als auch für die Krankheit von Bedeutung und die Forschung hat Verbindungen zwischen Bakterienpopulationen, ob normal oder gestört, in folgenden Krankheiten gefunden:
Asthma
Autismus
Krebs
Zöliakie
Colitis
Diabetes
Ekzem
Herzkrankheit
Unterernährung
Multiple Sklerose
Fettleibigkeit
Das menschliche Mikrobiom hat Einfluss auf die folgenden vier Bereiche, die für die Gesundheit von Bedeutung sind:
Ernährung
Immunität
Verhalten
Krankheit
Ernährung
Darmmikroben nehmen nicht nur Energie aus der Nahrung auf, sie sind auch für den Menschen wichtig, um Nährstoffe aufzunehmen. Darmbakterien helfen uns beispielsweise, komplexe Moleküle in Fleisch und Gemüse abzubauen. Pflanzliche Cellulose ist ohne Darmbakterien unverdaulich.
Darmmikroben können auch ihre metabolischen Aktivitäten nutzen, um das Verlangen nach Essen und das Gefühl, satt zu sein, zu beeinflussen.
Die Vielfalt der Mikrobiota hängt mit der Vielfalt der Ernährung zusammen. Jüngere Erwachsene, die eine Vielzahl von Lebensmitteln ausprobieren, weisen eine vielfältigere Darmflora auf als Erwachsene, die einem bestimmten Ernährungsverhalten folgen.
Immunität
Von dem Moment an, an dem ein Tier geboren wird, bauen sie ihr Mikrobiom auf. Die Menschen bekommen ihre ersten Mikroben vom Eingang des Gebärmutterhalses ihrer Mutter mit auf die Welt.
Ohne diese frühen mikrobiellen Gäste gäbe es keine adaptive Immunität. Dies ist ein wichtiger Abwehrmechanismus, der lernt, auf Mikroben zu reagieren, nachdem er sie getroffen hat. Dies ermöglicht eine schnellere und effektivere Reaktion auf krankheitsverursachende Organismen.
Nagetiere, die völlig frei von Mikroorganismen sind, weisen eine Reihe pathologischer Wirkungen auf, darunter auch ein unterentwickeltes Immunsystem.
Die Mikrobiota bezieht sich auch auf Autoimmunkrankheiten und Allergien, die sich eher entwickeln können, wenn die Mikrobenexposition früh gestört wird.
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 der Nerven im Magen-Darm-Trakt aus.
Forscher haben auch Zusammenhänge zwischen dem Darmmikrobiom und psychischen Störungen wie Depression und autistischer Spektrumstörung (ASD) beobachtet.
Krankheit
Bakterienpopulationen im Magen-Darm-System haben Einblicke in Darmzustände gegeben, einschließlich entzündlicher Darmerkrankungen (IBD) wie Morbus Crohn und Colitis ulcerosa. Eine geringe mikrobielle Diversität im Darm wurde mit IBD sowie Fettleibigkeit und Typ-2-Diabetes in Verbindung gebracht .
Der Status der Darmflora wurde mit dem metabolischen Syndrom in Verbindung gebracht. Die Umstellung der Ernährung durch Einnahme von Präbiotika, Probiotika und anderen Nahrungsergänzungsmitteln hat diese Risikofaktoren reduziert.
Darmmikroben und ihre Genetik beeinflussen die Energiebilanz, die Entwicklung des Gehirns und die kognitive Funktion. Es wird laufend erforscht, wie genau dies geschieht und wie diese Beziehung zum Wohl des Menschen genutzt werden kann.
Die Störung der Mikrobiota mit Antibiotika kann zu Krankheiten führen, einschließlich Infektionen, die gegen ein Antibiotikum resistent werden.
Die Mikrobiota spielt auch eine wichtige Rolle beim Widerstand gegen das Überwachsen des Darms von außen eingeführten Populationen, die sonst zu Krankheiten führen würden - die "guten" Bakterien konkurrieren mit den "schlechten" und setzen sogar entzündungshemmende Verbindungen frei.
Neue Erkenntnisse zum Mikrobiom
Die Auswirkungen der Darmbakterien auf die allgemeine Gesundheit werden derzeit intensiv erforscht.
In die Erforschung mikrobieller Populationen im Körper und in deren Genetik wurden enorme Investitionen investiert, und es wurden Verbindungen zu Gesundheit und Krankheit untersucht.
Die National Institutes of Health (NIH) haben 2007 das Human Microbiome Project ins Leben gerufen, ein Forschungsprojekt , das die mikrobiellen Spezies, die den Menschen beeinflussen, und ihre Beziehungen zur Gesundheit durch die Erstellung großer, öffentlich zugänglicher Datensätze aus genetischen Studien definieren soll.
Die meisten der beim Menschen lebenden Mikroorganismen befinden sich im Magen-Darm-System. Hier werden auch die meisten neuen Entdeckungen gemacht.
Jüngste Entwicklungen beinhalten eine weitere Bestätigung der Möglichkeiten, einen neuen Stamm in eine vorhandene Mikrobiota unter Verwendung der Nährstoffverfügbarkeit einzuführen, ohne das Gesamtgleichgewicht und die Funktion des Mikrobioms zu beeinflussen. Dies eröffnet das Potenzial für probiotische Behandlungen und neue Methoden zur Analyse der Zusammensetzung der Darmmikrobiota.
Seetang wurde zur Kontrolle der Darmmikrobiota mehrerer Mäuse in dieser Studie verwendet.
In jüngster Zeit wurde auch untersucht, wie potenzielle Pathogene von außerhalb des Körpers eindringen und wie sie mit der Darmflora zusammenhängen. Dies hilft dabei, Wege zu finden, um die Invasion potenziell schädlicher Mikroben und ihre krankheitsverursachenden Wirkungen zu begrenzen.
Die Darmflora wird zu einem Eckpfeiler der Präventivmedizin.
Von Markus MacGill
