Das Mikrobiom ist eine Art "Organ", das die moderne Medizin seit vielen Jahren vergessen hat. Seit über einem Dutzend Jahren wird dank der Entwicklung der biomedizinischen Wissenschaften viel geforscht, deren Ergebnisse beweisen, dass das Mikrobiom mehr als nur eine Gruppe von Mikroorganismen ist, die unseren Körper bewohnen. Was ist das Mikrobiom? Warum ist es so wichtig für unsere Gesundheit? Wie kümmere ich mich darum?
Inhaltsverzeichnis
- Mikrobiom, Mikrobiota oder Mikroflora?
- Das Mikrobiom - woraus besteht es?
- Das Mikrobiom - was sind seine Funktionen?
- Das Mikrobiom - Was beeinflusst es?
- Mikrobiom- und Zivilisationskrankheiten
- Mikrobiom und Fettleibigkeit
- Das Mikrobiom und das Nervensystem
- Mikrobiom - Wie pflege ich es?
Das Mikrobiom (Mikrobiota, Mikroflora) ist eine Gruppe von Mikroorganismen, die für einen bestimmten natürlichen Lebensraum charakteristisch sind. Als Lebensraum sollten wir nicht nur das Meer oder den Boden verstehen, sondern auch den Organismus von Menschen und anderen Tieren. Daher unterscheiden wir neben dem Mikrobiom der Meere und des Bodens auch das Mikrobiom von Darm, Haut, Genitaltrakt, Ohr und Mund.
Die Zusammensetzung des Mikrobioms variiert je nach Lebensraum. Derzeit werden die meisten Untersuchungen an dem zahlreichsten Mikrobiom in unserem Körper durchgeführt, d. H. Dem Verdauungstrakt.
Mikrobiom, Mikrobiota oder Mikroflora?
Der Begriff "Mikrobiom" wurde erstmals 2001 von Nobelpreisträger Joshua Lederberg verwendet, der damit den Genomsatz aller im menschlichen Körper lebenden Mikroben beschrieb. Daher wird der Begriff in diesem Sinne häufiger verwendet.
Wenn wir über die Sammlung aller Mikroorganismen als Zellen sprechen, sollte der Begriff "Mikrobiota" verwendet werden.
Der Begriff "Mikroflora" ist wiederum ein alter Begriff, der weniger häufig verwendet wird und aus der Zeit stammt, als die meisten Mikroorganismen in das Pflanzenreich eingeteilt wurden (der Begriff "Flora" beschreibt die Gesamtheit der in einem bestimmten Gebiet vorkommenden Pflanzenarten).
Das Mikrobiom - woraus besteht es?
Das Mikrobiom umfasst Bakterien, Hefen, Pilze, Protozoen, Viren und Archaeen. Denken Sie daran, dass sie nicht immer "freundlich" zu ihrem Gastgeber sein müssen. Die Mikrobiota können auch Mikroorganismen enthalten, die potentiell für den Menschen pathogen sind, z. Escherichia Coli.
Aufgrund der enormen Anzahl von Mikroorganismen verdient das gastrointestinale Mikrobiom besondere Aufmerksamkeit, das hauptsächlich aus Bakterien aus 4 Untergruppen besteht:
- Firmicutes (64%)
- Bacteroides (23%)
- Proteobakterien (8%)
- Actinobacteria (3%)
Bei gesunden Menschen sind einzelne Abschnitte des Verdauungstrakts durch eine unterschiedliche Vielfalt von Mikroorganismen gekennzeichnet. Magen und Zwölffingerdarm sind praktisch steril, da der saure pH-Wert von Magensaft für die meisten Mikroorganismen eine ungünstige Umgebung schafft. Im Dünndarm ist ihre Anzahl größer und reicht von 10.000 bis 100.000 in 1 Gramm Lebensmittelgehalt.
Hier überwiegen acidophile Bakterien der Gattung Lactobacillus und Streptococcus. Die größte Anzahl von Mikroorganismen befindet sich im Dickdarm und es sind sogar Billionen Zellen in 1 Gramm Lebensmittelinhalt! Die überwiegende Mehrheit sind sauerstoffunverträgliche Mikroorganismen (Anaerobier) wie Bakterien der Gattung Bifidobacterium ob Clostridium.
Es wird geschätzt, dass sich im Verdauungstrakt zehnmal mehr Mikroorganismen befinden als Zellen im menschlichen Körper (etwa 100 Billionen Zellen mit einem Gewicht von etwa 2 kg), und die Anzahl der Gene in ihnen beträgt 3,3 Millionen. Zum Vergleich: Das menschliche Genom besteht nur aus 21.000 Genen.
Bakterien, die den Verdauungstrakt bewohnen, können nach den Funktionen, die sie im Körper spielen, unterteilt werden:
- proteolytische (auch als fäulniserregend bezeichnete) Bakterien sind potenziell pathogene Bakterien, deren Überwachsen im Darm den Körper nachteilig beeinflussen kann; Dazu gehören unter anderem Bakterien der Gattung Klebsiella, Enterobacter, Serratia, Citrobacter, Pseudomonas
- Schützende (probiotische) Bakterien sind Bakterien, die das Wachstum pathogener Mikroorganismen hemmen, das Darmepithel versiegeln und Nährstoffe für das Darmepithel produzieren. Dazu gehören unter anderem Bakterien der Gattung Lactobacillus und Bifidobacterium
- immunstimulierende Bakterien stimulieren Zellen des Immunsystems, reduzieren die Entzündungsreaktion und stimulieren die Produktion von IgA-Antikörpern durch die Schleimhaut; Dazu gehören unter anderem Bakterien der Gattung Enterococcus und Escherichia coli. Letzteres ist auch unter ungünstigen Bedingungen potentiell pathogen
Das Mikrobiom - was sind seine Funktionen?
Die Darmmikroorganismen können Nahrungssubstanzen metabolisieren - Kohlenhydrate, Proteine, Fette und solche, die direkt vom Menschen stammen, wie tote Zellen und Schleim. Das Mikrobiom verwendet sie, um grundlegende Lebensaktivitäten zu unterstützen.
Daher können die Funktionen von Mikrobiota mit einem Bioreaktortyp verglichen werden, der während des Fermentationsprozesses unzählige Mengen bioaktiver Substanzen produziert. Die Menge und Art dieser Substanzen hängt weitgehend von unserer Ernährung ab.
Neben der Unterstützung von Verdauungsprozessen bietet das Darmmikrobiom:
- produziert B-Vitamine und Vitamin K.
- erhöht die Aufnahme von Mineralien wie Magnesium und Kalzium
- verhindert die Besiedlung des Darms durch pathogene Bakterien
- stimuliert die Reifung der Zellen des Immunsystems und unterstützt dessen Arbeit
- beruhigt entzündliche Prozesse
- beeinflusst die Reifung und Differenzierung von Darmepithelzellen
- inaktiviert Toxine und Karzinogene
- ist am Stoffwechsel von Cholesterin und Bilirubin beteiligt
Das Mikrobiom - Was beeinflusst es?
- Gene
Während die Zusammensetzung des Darmmikrobioms hauptsächlich von Umweltfaktoren beeinflusst wird, beeinflusst der Wirtsgenotyp in geringerem Maße auch das Mikrobiom. Ein Beispiel für eine solche Beziehung sind Varianten des FUT2-Gens, das für das Enzym Fucosyltransferase 2 kodiert. zur Bildung von Antigenen, die mit Blutgruppen assoziiert sind.
Menschen mit einer ungünstigen Variante des FUT2-Gens produzieren keine bestimmten Oligosaccharide, deren Fehlen sie für einen Mangel an schützenden Bakterien der Gattung prädisponiert Bifidobacterium. Etwa 20% der Europäer haben eine ungünstige Variante dieses Gens.
- Alter und Art der Lieferung
Vor der Entbindung in der Gebärmutter ist unser Verdauungstrakt steril. Während der natürlichen Geburt wird der Magen-Darm-Trakt vom vaginalen Mikrobiom der Mutter besiedelt. Während des Stillens mit Milch werden dann präbiotische Substanzen (menschliche Oligosaccharide) an das Baby weitergegeben, die das Wachstum von nützlichen Bakterien wie z Bifidobacterium.
Künstlich gefütterte Babys haben möglicherweise weniger dieser Bakterien. Es wurde gezeigt, dass die Geburt und die Art der Fütterung für die ordnungsgemäße Entwicklung des Mikrobioms und die Entwicklung von beispielsweise Allergien entscheidend sein können. Bei natürlich geborenen Säuglingen wurden signifikante Unterschiede in der Zusammensetzung des Mikrobioms im Vergleich zu denen durch Kaiserschnitt beobachtet.
Nach dem Ende des Stillens und der Einführung fester Lebensmittel ähnelt die Zusammensetzung des Darmmikrobioms allmählich der eines Erwachsenen. Mit etwa 15 Jahren wird er relativ stabil (wenn die Person gesund ist und einen korrekten Lebensstil führt).
Die nächste Phase des menschlichen Lebens, in der eine Veränderung der Zusammensetzung des Darmmikrobioms beobachtet wird, ist die Zeit nach etwa 65 Jahren. Bei älteren Menschen nimmt die Anzahl der schützenden Bakterien der Gattung ab Bifidobacterium und eine Zunahme der Anzahl potentiell pathogener Bakterien, wie z Clostridium.
Verringern Bifidobacterium, die Entzündungen der Darmschleimhaut reduzieren, kann einer der Faktoren sein, die altersbedingte Krankheitsprozesse verschlimmern. Warum passiert dies? Zu einem großen Teil ist dies eine Folge der Tatsache, dass unser Körper mit dem Alter weniger effizient wird, d. H. Der Zustand der Zähne verschlechtert sich, die Menge des abgesonderten Speichels und die Effizienz der Organe, z. B. der Bauchspeicheldrüse, nimmt ab.
- Diät
Die Ernährung ist einer der einflussreichsten Faktoren für die Zusammensetzung des Darmmikrobioms. Wenn wir unser Mikrobiom mit der richtigen Menge an komplexen Kohlenhydraten versorgen, produzieren Mikroorganismen Substanzen wie kurzkettige Fettsäuren (SCFA), z. B. Butyrat oder Milchsäure, die sich günstig auf den Körper auswirken, einschließlich durch Unterdrückung von Entzündungsreaktionen.
Es wird geschätzt, dass 10-20% der verbrauchten Kohlenhydrate gegen die Verdauung durch menschliche Darmenzyme resistent sind. Dies sind unverdauliche Kohlenhydrate wie resistente Stärke- und Nichtstärkepolysaccharide (z. B. Pektine und Cellulose), die ideale "Nährstoffe" für das Mikrobiom sind.
Wenn unsere Ernährung andererseits einen Überschuss an verarbeiteten Lebensmitteln, einfachen Zuckern, gesättigten Fetten und tierischem Protein enthält, beginnen die Mikroorganismen schädliche Substanzen wie biogene Amine (z. B. Tyramin), Skatol, Indol oder Ammoniak zu produzieren. Diese Substanzen können die Darmepithelzellen schädigen, Entzündungen auslösen und zu Störungen der Durchlässigkeit der Darmbarriere führen.
Es wurde eine Studie durchgeführt, in der die Zusammensetzung des Darmmikrobioms von Kindern, die in Italien leben und nach dem westlichen Ernährungsmodell essen (reich an tierischem Eiweiß, Fetten und einfachen Zuckern), mit der Ernährung von Kindern im ländlichen Burkina Faso (reich an komplexen Kohlenhydraten und arm an tierischem Eiweiß) verglichen wurde. . Sie zeigten, dass sich die Zusammensetzung des Mikrobioms in beiden Gruppen radikal unterschied.
Bei Kindern aus Italien die für übergewichtige Menschen charakteristische Bakteriengruppe (Firmicutes) gab es ein Überwachsen von fäulniserregenden Bakterien, und in den Fäkalien wurde ein verringerter Gehalt an Butyrat und anderem SCFA gefunden. Dies wurde bei Kindern aus Burkina Faso nicht gefunden. Dies zeigt, wie sich falsche Essgewohnheiten auf die Störung des Darmmikrobioms auswirken.
Diäten mit niedrigem Gehalt an komplexen Kohlenhydraten (z. B. löslichen Ballaststoffen) verringern die Diversität des Darmmikrobioms, insbesondere der schützenden Bakterien der Gattung Bifidobacterium. Ein Beispiel für eine solche Diät ist die FODMAP-Diät und eine falsch ausgewogene glutenfreie Diät.
Die Mittelmeerdiät ist die günstigste in der Forschung, da sie neben einer großen Menge an Ballaststoffen Polyphenole enthält. Jüngste Studien zeigen, dass 90-95% der Polyphenole im Dickdarm akkumuliert werden, wo sie durch das Darmmikrobiom verschiedene biochemische Veränderungen erfahren.
- Psychologischer Stress
In Studien an Mäusen und Menschen wurde gezeigt, dass psychischer Stress die Anzahl der schützenden Bakterien der Gattungen verringert Lactobacillus und Bifidobacterium. Darüber hinaus stimuliert Stress das Wachstum potenziell pathogener Bakterien Escherichia Coli. Dies ist wahrscheinlich auf die Sekretion des Stresshormons Cortisol zurückzuführen.
Es wurde auch gezeigt, dass Polyphenole wie Resveratrol in Trauben oder Catechine in Tee einen positiven Einfluss auf die Zusammensetzung der Darmmikrobiota haben, die als Präbiotika wirken.
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Mikrobiom- und Zivilisationskrankheiten
Das Mikrobiom wird oft mit einem "Organ" verglichen, das von der modernen Medizin vergessen wurde. Untersuchungen zeigen deutlich, dass das Mikrobiom wie jedes andere Organ Informationen aus der Umwelt empfangen und darauf reagieren kann - wie z. B. pH-Änderungen, das Vorhandensein von Nährstoffen, Immunzellen und Hormonen. Dieses System wird als Quorum Sensing bezeichnet und ermöglicht den molekularen Dialog zwischen dem Mikrobiom und menschlichen Zellen und Organen.
Aufgrund des mehrstufigen Einflusses des Mikrobioms auf unseren Körper sollte es nicht überraschen, dass qualitative und quantitative Störungen des Mikrobioms, die als Darmdysbiose bezeichnet werden, das Auftreten vieler Zivilisationskrankheiten beeinflussen können, wie z.
- Fettleibigkeit
- Diabetes
- Autoimmunerkrankungen
- Allergien
- depressive Störungen
- Autismus
- Alzheimer-Erkrankung
Ein Durchbruch in der Erforschung der Beziehung zwischen Mikrobiom und menschlicher Gesundheit war das 2007 vom American National Institute of Health initiierte Projekt "Human Microbiome Project". Es verwendet die modernsten Methoden der Molekularbiologie, mit denen die Unterschiede in der Zusammensetzung des menschlichen Mikrobioms in Abhängigkeit von Breitengrad, Genotyp, Alter und Ernährung bestimmt werden konnten.
Mikrobiom und Fettleibigkeit
Die ersten Studien, die eine Beziehung zwischen dem Darmmikrobiom und Fettleibigkeit zeigten, wurden an Mäusen durchgeführt. Es wurde festgestellt, dass fettleibige Mäuse im Vergleich zu mageren Mäusen die Anteile zwischen Bakterien aus der Gruppe gestört haben Firmicutes (zu viel) i Bacteroides (nicht genug).
Es wird derzeit angenommen, dass das Darmmikrobiom die Entwicklung von Fettleibigkeit durch mindestens drei Mechanismen beeinflussen kann:
- durch die Erzeugung zusätzlicher Kilokalorien (4-10% der aus Lebensmitteln gewonnenen Energie wird vom Mikrobiom erzeugt, sie beträgt etwa 80-200 kcal / Tag)
- Induzieren einer Entzündung auf niedrigem Niveau (sogenannte metabolische Endotoxikämie, die eine Insulinresistenz verursachen kann)
- Regulation des Hunger- und Sättigungszentrums (das Mikrobiom beeinflusst unter anderem die Sekretion von Glucagon-ähnlichem Peptid-1 und Peptid YY sowie die Zeit des Darmtransits)
Das Mikrobiom und das Nervensystem
Experimentelle Studien an Mäusen haben gezeigt, dass das Darmmikrobiom die Entwicklung des Nervensystems, die Stressreaktion und das Verhalten beeinflusst. Immer mehr Studien weisen auch auf eine direkte Beziehung zwischen dem Darmmikrobiom und depressiven Störungen hin.
In diesem Zusammenhang ist das sogenannte die Darm-Gehirn-Achse und der Vagusnerv, die für die Übertragung von Signalen vom Darm zum Gehirn verantwortlich sind.
Andere Mechanismen, durch die Mikroorganismen unser Verhalten beeinflussen können, sind ihre Beteiligung am Metabolismus von Tryptophan (es ist ein Vorläufer der Synthese des "Glückshormons" - Serotonin) oder direkt durch die Synthese von Neurotransmittern, z. B. Bakterien der Gattung Escherichia und Enterococcus kann Serotonin und der Gattung produzieren Lactobacillus GABA (ein Neurotransmitter, der für die Beruhigung und Entspannung verantwortlich ist).
Untersuchungen zeigen außerdem, dass das Darmmikrobiom an der Entwicklung von Erkrankungen beteiligt ist, wie z.
- Autismus
- Schizophrenie
- ADHS
- bipolare Störung
SIBO oder bakterielles Überwachsen des Dünndarms ist eine Art von Darmdysbiose, bei der Bakterien im Dünndarm übermäßig wachsen, die für den Dickdarm charakteristisch sind.
SIBO ist die Ursache für Verdauungs- und Absorptionsstörungen. Es koexistiert mit vielen Krankheiten, wie zum Beispiel:
- Reizdarmsyndrom (84%)
- Zöliakie (66%)
- gastroösophageale Refluxkrankheit (50%)
- Hypothyreose (54%)
- Pankreatitis (35%)
Die Ursachen von SIBO können sein:
- Störungen der Darmmotilität
- Antazida
- Magenkrankheiten
- Verdauungsenzymmängel
- hohes Alter
- Antibiotikatherapie
Das Mikrobiom - wie pflegt man es?
- Essen Sie Gemüse und Obst, die reich an Polyphenolen (Blaubeeren, Blaubeeren, Himbeeren) und präbiotischen Substanzen sind, die "Nahrung" für Darmmikroorganismen sind (Hülsenfrüchte, Zitrusfrüchte, Topinambur, Lauch, Zwiebeln, Spargel, Bananen).
- Essen Sie komplexe Kohlenhydrate wie braunen Reis, Haferflocken und Kleie, die lösliche Ballaststoffe enthalten, die die Produktion von Butyrat stimulieren
- Essen Sie hochwertige Fette, zum Beispiel in Olivenöl
- trinke grünen Tee, da er Polyphenole wie Katechine enthält
- Erhöhen Sie den Verbrauch von eingelegtem Gemüse, z. B. Kohl, Gurken, Rüben und Milchprodukten, z. B. Joghurt, Kefir, da diese eine Quelle für probiotische Mikroorganismen sind
- Vermeiden Sie große Mengen Alkohol. Wenn Sie ihn bereits konsumieren, wählen Sie Rotwein, der Polyphenole wie Resveratrol enthält
- Beseitigen Sie verarbeitete Junk-Food-Produkte, gesüßte Getränke, Kekse und Riegel aus Ihrer Ernährung, da diese eine Quelle für einfachen Zucker und Transfette sind
- Vermeiden Sie psychischen Stress und verwenden Sie, falls dies nicht möglich ist, Entspannungstechniken
- Achten Sie auf ausreichend Schlaf
- regelmäßig Sport treiben
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