Was ist die Darm-Mikrobiota? Was ist das menschliche Mikrobiom?

Der menschliche Körper beherbergt etwa 100 Billionen Mikroben – wir haben mehr von diesen Mikroorganismen als unsere eigenen menschlichen Zellen, die um etwa 10 zu 1 in der Unterzahl sind.

Wissenschaftliche Fortschritte in der Genetik in den letzten Jahren bedeuten, dass wir viel mehr über die Mikroben wissen, die in und auf uns in ihren Billionen leben.

Viele Länder haben viel in Forschung investiert, um die Wechselwirkungen innerhalb des Ökosystems des menschlichen Körpers und ihre Relevanz für Gesundheit und Krankheit zu verstehen.

Die beiden Begriffe Mikrobiota und Mikrobiom werden oft verwendet, um dasselbe zu bedeuten – Sie werden sie oft synonym verwendet sehen. Es gibt jedoch einen subtilen Unterschied zwischen den Bedeutungen und so wird dieser Artikel zwischen den beiden unterscheiden.

Schnelle Fakten über die menschliche Mikrobiota und das Mikrobiom

Hier sind einige Schlüsselpunkte zu den mikrobiellen Populationen des menschlichen Körpers. Weitere Details finden Sie in dem Artikel.

• Die menschliche Mikrobiota besteht aus Billionen von Zellen – einschließlich Bakterien, Viren und Pilzen – und sie sind zehnmal zahlreicher als unsere eigenen Zellen.
• Die größten Populationen von Mikroben leben in unserem Darm – die Darm-Mikrobiota. Andere Lebensräume umfassen die Haut.
• Die mikrobiellen Zellen – und ihr genetisches Material, das Mikrobiom – leben mit uns in einer angeborenen Beziehung, die für die normale Gesundheit unerlässlich ist, obwohl einige Spezies auch opportunistische Pathogene sind, die in uns eindringen und Krankheiten verursachen können.
• Die Mikroorganismen im Magen-Darm-Trakt – auch als Darmflora bekannt – belaufen sich auf bis zu 4 Pfund Biomasse, wobei jedes Individuum einen einzigartigen Artenmix aufweist.
• Die Mikrobiota ist wichtig für die Ernährung, Immunität und Auswirkungen auf das Gehirn und das Verhalten. Es ist an zahlreichen Krankheiten beteiligt, wenn das normale individuelle Gleichgewicht von Mikroben gestört ist.

Was sind die menschlichen Mikrobiota und Mikrobiome? 1-3

Der menschliche Mikrobiota umfasst die Populationen von mikrobiellen Spezies, die am oder im menschlichen Körper leben – die symbiotischen Bakterien, Viren und Pilzen (und anderer einzelliger Tieren wie Archaeen und Protisten), die unseren Körper zu Hause anrufen.

Jeder von uns hat irgendwo zwischen 10 Billionen und 100 Billionen Mikrobenzellen in einer symbiotischen Beziehung, die im normalen gesunden Zustand sowohl für sie als auch für uns geeignet ist. Schätzungen variieren, aber es könnte über 1.000 verschiedene Arten von Mikroorganismen geben, die die menschliche Mikrobiota ausmachen.

Alle Gene innerhalb dieser Mikrobenzellen bilden das Mikrobiom.

Ähnlich wie das menschliche Genom durch die Sequenzierung all unserer Gene entschlüsselt wurde, wurde das Mikrobiom intensiv untersucht, um all seine genetischen Informationen zu entschlüsseln.

Das folgende Video über das menschliche Ökosystem wurde vom Genetic Science Learning Center der Universität von Utah, Salt Lake City, erstellt.

Es ist eine gute Einführung in die verschiedenen Lebensräume für verschiedene Arten von Mikroben in und um unseren Körper, einschließlich der Unterschiede zwischen der trockenen Umgebung des Unterarms und der feuchten und öligen Umgebung der Achselhöhle.

Die Summe der Mikroben im menschlichen Mikrobiota können in Bezug auf die Zellzahlen und Arten sehr zahlreich sein, aber die Mikroben sind so klein, dass, während sie menschliche Zellen überwiegen, sie machen nur etwa 2-3% unseres gesamten Körpergewichts.

Laufende Forschung in den letzten zehn Jahren hat die genetische Vielfalt dieser Gemeinschaften aufgeklärt, die je nach Standort variiert.

Eine Studie, die 2012 vom Human Microbiome Project Consortium in der Zeitschrift veröffentlicht wurde, ergab Folgendes:

• Mikrobengemeinschaften von Mund und Stuhl sind besonders vielfältig
• Im Gegensatz dazu zeigen Proben von vaginalen Stellen besonders einfache mikrobielle Gemeinschaften.

Die Studie charakterisierte die große Vielfalt des menschlichen Mikrobioms bei einer großen Gruppe gesunder westlicher Menschen, stellt jedoch zahlreiche Fragen, die durch weitere genetische Untersuchungen beantwortet werden können. Wie unterscheiden sich die mikrobiellen Populationen in jedem von uns während unserer Lebenszeit und sind Muster einer gesunden Kolonisierung, die von krankheitserregenden Mikroben gespiegelt wird?

"Wie groß ist die Rolle der Wirtsimmunität oder Genetik bei der Gestaltung von Diversitätsmustern, und wie vergleichen sich die beobachteten Muster in dieser nordamerikanischen Bevölkerung mit denen auf der ganzen Welt?" Die Autoren schreiben. Einige Antworten finden sich in neueren Erkenntnissen auf Seite 2.

Neuere Entwicklungen bei menschlichen kommensalen Mikroben aus MNT-Nachrichten

Stress während der Schwangerschaft verändert vaginales Mikrobiom und beeinflusst die Entwicklung der Nachkommen

Dieser Artikel in der September-Ausgabe des Magazins beschäftigte sich mit der Frage, ob "Störungen des Vaginalökosystems ein wesentlicher Faktor für signifikante und langfristige Konsequenzen für die Nachkommen sein könnten".

Veränderungen des Augenmikrobioms von Kontaktlinsenträgern können Infektionen verstärken

Bakterienpopulationen in den Augen von Kontaktlinsenträgern waren in dieser im Mai 2015 vorgestellten Untersuchung eher typisch für die Augenlidhautflora als für die Augenoberfläche von Nicht-Linsenträger-Augen.

Warum ist die menschliche Mikrobiota wichtig? 4-10

Die Mikroorganismen, die sich parallel zu uns entwickelt haben und so ein integraler Bestandteil des menschlichen Lebens sind, erfüllen eine Reihe von Rollen. Sie sind sowohl an Gesundheit als auch an Krankheiten beteiligt, und die Forschung hat Verbindungen zwischen unseren bakteriellen Populationen, ob normal oder gestört, und den folgenden Krankheiten gefunden:

• Asthma
• Autismus
• Krebs
• Zöliakie
• Kolitis
• Diabetes
• Ekzem
• Herzkrankheit
• Unterernährung
• Multiple Sklerose
• Fettleibigkeit.

Das menschliche Mikrobiom beeinflusst die folgenden vier Bereiche, die für unsere Gesundheit wichtig sind: Ernährung, Immunität, Verhalten und Krankheit.

Ernährung

Abgesehen davon, dass sie sich selbst mit Energie aus unserer Nahrung versorgen, sind Darmmikroben essentiell für die Verfügbarkeit von Nährstoffen für uns selbst.Gutbakterien helfen uns zum Beispiel beim Abbau von komplexen Molekülen in Fleisch und Gemüse. Ohne die Hilfe von Darmbakterien ist Pflanzencellulose unverdaulich.

Darm-Mikroben können auch einen Einfluss auf unser Verlangen und das Gefühl haben, nach dem Essen über ihre metabolischen Aktivitäten voll zu sein.

Die Vielfalt unserer Mikrobiota hängt mit der Vielfalt unserer Ernährung zusammen, und Jugendliche, die eine große Vielfalt an Nahrungsmitteln ausprobieren, zeigen eine vielfältigere Darm-Mikrobiota als Erwachsene, die ein bestimmtes Ernährungsmuster verfolgen.

Immunität

Ohne Kontakt zu den Mikroorganismen, die uns von Geburt an besiedeln, würde unsere adaptive Immunität nicht existieren. Die adaptive Immunität ist der Teil unseres Immunsystems, der lernt, auf Mikroben zu reagieren, nachdem er sie zum ersten Mal gesehen hat, und so eine schnellere Abwehr gegen krankheitserregende Organismen ermöglicht.

Wissenschaftler haben bei keimfreien Nagern – Nagetieren, die keimfrei sind – zutiefst kranke Auswirkungen gefunden, darunter eine unterentwickelte Immunität.

Die Mikrobiota hat auch eine Bedeutung für Autoimmunerkrankungen und Allergien, die sich eher entwickeln können, wenn frühe mikrobielle Expositionen gestört sind.

Verhalten

Wegen ihrer Beteiligung an der Verdauung kann die Mikrobiota auch das Gehirn beeinflussen. Einige haben die Darm-Mikrobiota sogar als "zweites Gehirn" bezeichnet.

Kleine Moleküle, die durch die Aktivität von Darmbakterien freigesetzt werden, lösen die Reaktion der Nerven im Magen-Darm-Trakt aus.

Es wurden auch Verbindungen zwischen Darm-Mikrobiom- und Hirnerkrankungen wie Depression und Autismus-Spektrum-Störung (ASD) beobachtet.

Krankheit

Gastrointestinale Bakterienpopulationen haben Einblicke in Darmbeschwerden wie die entzündlichen Darmerkrankungen (CED) von Morbus Crohn und Colitis ulcerosa gegeben. Geringe Diversität in der Darm-Mikrobiota wurde mit IBD sowie Adipositas und Typ-2-Diabetes in Verbindung gebracht.

Die Art der Darm-Mikrobiota wurde mit dem metabolischen Syndrom in Verbindung gebracht, und die Veränderung der Ernährung hat sich über Präbiotika, Probiotika und andere Nahrungsergänzungsmittel auf diesen Cluster von Risikofaktoren ausgewirkt.

Gut Mikroben und ihre Genetik beeinflussen unsere Energiebilanz und Gehirnentwicklung und -funktion. Infolgedessen laufen die Forschungen über die Auswirkungen von Darmmikroben auf das sich entwickelnde Gehirn und ernährungsbedingte Störungen.

Antibiotische Störung der Mikrobiota kann zu Krankheit führen, einschließlich der Entstehung von Infektionen, die Antibiotikaresistenz zeigen.

Die angeborene Mikrobiota spielt auch eine wichtige Rolle bei der Überwindung des Darmwachstums von extern eingeführten Populationen, die sonst Krankheiten verursachen würden – die "guten" Bakterien konkurrieren mit den "schlechten" Bakterien, wobei einige sogar entzündungshemmende Verbindungen freisetzen.

Was ist die Darm-Mikrobiota? 5,11

Im Jahr 1996 schrieb Dr. Rodney Berg von der Mikrobiologie- und Immunologieabteilung der Louisiana State University über die Darm-Mikrobiota und fasste ihre "tiefgründige" Bedeutung zu einer Zeit zusammen, als sie als Mikroflora des Darms bezeichnet wurde.

"Die autochthone Mikroflora des Magen-Darm-Trakts hat tiefgreifende Auswirkungen auf die anatomische, physiologische und immunologische Entwicklung des Wirts", schrieb Dr. Berg in einem Artikel in.

Das Papier fügt hinzu:

"Die einheimische Mikroflora stimuliert das Wirtsimmunsystem, um schneller auf die Pathogenprovokation zu reagieren und hemmt durch bakteriellen Antagonismus die Kolonisierung des GI-Trakts durch offene exogene Pathogene."

Diese symbiotische Beziehung ist für uns von Vorteil, und die Anwesenheit dieser normalen Flora umfasst Mikroorganismen, die in unserer Umwelt so allgegenwärtig sind, dass sie praktisch alle Tiere aus dem gleichen Lebensraum bewohnen.

Diese einheimischen Mikroben enthalten jedoch auch schädliche Bakterien, die, wie Berg es ausdrückt, "über die Schleimhautbarriere wandern können, um bei geschwächten Wirten eine systemische Infektion zu verursachen."

Zusammenfassend gibt es nützliche Bakterien im Darm und es gibt schädliche Bakterien, die in unsere breiteren Körpersysteme eindringen und lokale Infektionen des Gastrointestinaltrakts verursachen können. Diese Infektionen umfassen Lebensmittelvergiftungen und andere GI-Erkrankungen, die zu Durchfall und Erbrechen führen.

Die Darm-Mikrobiota:

• Umfasst zehn Billionen Mikrobenzellen, die zusammen bis zu 2 kg wiegen
• Ist Gastgeber für Hunderte von verschiedenen Bakterienarten – über tausend wurden identifiziert
• Enthält mehr als 3 Millionen Gene – das Darm-Mikrobiom hat 150-mal mehr Gene als der menschliche Körper
• Ist einzigartig für jede Person – wir teilen alle ein Drittel der anwesenden Mikroben, aber der Rest bildet unsere individuelle Mikrobiota.

Neue Erkenntnisse zum Mikrobiom7,10

Große Investitionen wurden in die Erforschung der mikrobiellen Populationen des Körpers und ihrer Genetik investiert, um Zusammenhänge mit Gesundheit und Krankheit zu erforschen.

Die National Institutes of Health (NIH) lancierten 2007 das Human Microbiome Project, ein Forschungsprojekt, das darauf abzielt, unsere Mikrobenarten und ihre Beziehungen zur Gesundheit zu charakterisieren, indem große, öffentlich verfügbare Datensätze aus genetischen Studien erstellt werden.

Europa und China haben auch zusammengearbeitet, um ein ähnliches Programm zu starten, das Metagenomics des Human Intestinal Tract-Projekts (MetaHIT). Im Jahr 2013 wurde ein weiteres von Europa finanziertes Projekt mit dem Namen MyNewGut gestartet.

Die meisten der mit uns lebenden Mikroorganismen befinden sich im Magen-Darm-System, und hier werden auch die meisten neuen Entdeckungen gemacht. Wichtige Beispiele sind unter den folgenden jüngsten Entwicklungen aufgeführt.

Aktuelle Entwicklungen über Darmbakterien aus MNT News

Diverse Diäten bereichern Darmmikroben

Diese kürzlich erschienene Arbeit gibt einen Überblick über die Art und Weise, in der Krankheiten wie Typ-2-Diabetes, Fettleibigkeit und entzündliche Darmerkrankungen (CED) mit einer Verringerung des Reichtums der Magen-Darm-Mikrobiota in Verbindung gebracht werden können.

Feste Nahrung übernimmt die Formung der Darmflora nach 9 Monaten

Eine Studie, die im Februar veröffentlicht wurde, fand heraus, dass Fettleibigkeit bei Müttern nicht die Darmmikrobenvielfalt des Kindes beeinflusste und dass feste Nahrung der Haupteinfluss war, sobald ein Säugling 9 Monate alt wurde.

Gutbakterien enthalten Hinweise auf Typ-2-Diabetes

Veränderungen von Darmbakterien könnten zu einer früheren Diagnose von Typ-2-Diabetes führen, wie die Ergebnisse von im Februar 2016 veröffentlichten eineiigen Zwillingen zeigen.

Ein Antibiotikum stört das Darmmikrobiom für ein Jahr

Eine Studie, die im November 2015 veröffentlicht wurde, unterstreicht die Notwendigkeit, Antibiotika nur zu verwenden, wenn sie unbedingt benötigt werden.