Was sind die Darmmikrobiota und das menschliche Mikrobiom?
Der menschliche Körper beherbergt Billionen von Mikroben oder Bakterien. Einige davon sind nützlich, andere schädlich.
Weitere forschungsbasierte Informationen über das Mikrobiom und seine Auswirkungen auf Ihre Gesundheit finden Sie in unserem speziellen Hub.
Einige Wissenschaftler haben geschätzt, dass es im Körper zehnmal mehr mikrobielle Zellen 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 innerhalb des Ökosystems des menschlichen Körpers und ihrer Relevanz für Gesundheit und Krankheit investiert.
Die beiden Begriffe Mikrobiota und Mikrobiom bedeuten oft dasselbe und werden synonym verwendet. Dieser Artikel erklärt die Unterschiede zwischen ihnen und wie beide verwendet werden und Forschung in der modernen Medizin.
Schnelle Fakten zur Darmmikrobiota
- Die menschliche Mikrobiota besteht aus Billionen von Zellen, einschließlich Bakterien, Viren und Pilzen.
- Die größten Populationen von Mikroben leben im Darm. Andere beliebte Lebensräume sind Haut und Genitalien.
- Die mikrobiellen Zellen und ihr genetisches Material, das Mikrobiom, leben von Geburt an beim Menschen. Diese Beziehung ist für die normale Gesundheit von entscheidender Bedeutung.
- Die im Magen-Darm-Trakt lebenden Mikroorganismen belaufen sich auf etwa 4 Pfund Biomasse. Jeder Einzelne 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 menschliche Mikrobiota besteht aus einer Vielzahl von Bakterien, Viren, Pilzen und anderen einzelligen Tieren, die im Körper leben.
Das Mikrobiom ist der Name, der allen Genen in diesen mikrobiellen Zellen gegeben wird.
Jeder Mensch beherbergt zwischen 10 Billionen und 100 Billionen mikrobielle Zellen in einer symbiotischen Beziehung. Dies kommt sowohl den Mikroben als auch ihren Wirten zugute, solange sich der Körper in einem gesunden Zustand befindet. Schätzungen variieren, aber es könnte über 1.000 verschiedene Arten von Mikroorganismen geben, aus denen die menschliche Mikrobiota besteht.
Es gibt viele Projekte, die versuchen, das menschliche Genom durch Sequenzierung aller menschlichen Gene zu entschlüsseln. In ähnlicher Weise wurde das Mikrobiom intensiv bemüht, alle seine genetischen Informationen zu entschlüsseln.
Das folgende Video über das menschliche Ökosystem, das vom Genetic Science Learning Center der Universität von Utah, Salt Lake City, erstellt wurde, wird dazu beitragen, ein Bild dieser heiklen, aber lebenswichtigen Beziehung zu erstellen.
Es ist eine gute Einführung in das Spektrum 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 trotz der Überzahl der Zellen nur etwa 2 bis 3 Prozent des Gesamtgewichts des menschlichen Körpers ausmachen. [S2]
Eine 2012 vom Human Microbiome Project Consortium in Nature veröffentlichte Studie ergab Folgendes:
- Besonders vielfältig sind Proben von mikrobiellen Gemeinschaften im Mund und im Stuhl
- Im Gegensatz dazu zeigen Proben von Vaginalstellen besonders einfache mikrobielle Gemeinschaften.
Die Studie zeigte die große Vielfalt des menschlichen Mikrobioms bei einer großen Gruppe gesunder westlicher Menschen, wirft jedoch Fragen für die weitere Forschung auf. Wie variieren die mikrobiellen Populationen in jedem von uns im Laufe eines Lebens und sind die Besiedlungsmuster durch nützliche Mikroben dieselben wie die, die von krankheitsverursachenden Mikroben gezeigt werden?
Was ist die Darmmikrobiota?
Die Darmmikrobiota wurde früher als Mikroflora des Darms bezeichnet.
Ungefähr zu dieser Zeit, 1996, schrieb Dr. Rodney Berg von der Abteilung für Mikrobiologie und Immunologie der Louisiana State University über die Darmmikrobiota und fasste ihre „tiefgreifende“ Bedeutung zusammen.
"Die Mikroflora des einheimischen Magen-Darm-Trakts 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 regt das Immunsystem des Wirts an, schneller auf die Pathogenbelastung zu reagieren, und hemmt durch bakteriellen Antagonismus die Besiedlung des GI-Trakts durch offenkundige 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 in praktisch allen Tieren aus demselben Lebensraum vorkommen.
Zu diesen nativen Mikroben gehören jedoch auch schädliche Bakterien, die die körpereigenen Abwehrkräfte überwinden können, die sie von lebenswichtigen Systemen und Organen trennen. Beispiele beinhalten
Zusammenfassend gibt es nützliche Bakterien im Darm und schädliche Bakterien, die in breitere Systeme gelangen und lokale Infektionen des GI-Trakts verursachen können. Diese Infektionen umfassen 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 jedes Einzelnen ist einzigartig. Es kann stark dazu beitragen, wie eine Person Krankheiten bekämpft, Nahrung verdaut und sogar ihre Stimmung und psychologischen Prozesse.
Warum ist die menschliche Mikrobiota wichtig?
Es wurden Verbindungen zwischen Darmmikroben und Herzerkrankungen gefunden
Mikroorganismen haben sich neben dem Menschen entwickelt und sind ein wesentlicher Bestandteil des Lebens und erfüllen eine Reihe lebenswichtiger Funktionen.
Sie sind sowohl an der Gesundheit als auch an der Krankheit beteiligt, und die Forschung hat Zusammenhänge zwischen normalen oder gestörten Bakterienpopulationen und den folgenden Krankheiten festgestellt:
- Asthma
- Autismus
- Krebs
- Zöliakie
- Kolitis
- 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 absorbieren nicht nur Energie aus der Nahrung, sondern sind auch wichtig, um den Menschen bei der Aufnahme von Nährstoffen zu unterstützen. Darmbakterien helfen uns beispielsweise, komplexe Moleküle in Fleisch und Gemüse abzubauen. Ohne die Hilfe von Darmbakterien ist pflanzliche Cellulose unverdaulich.
Darmmikroben können auch ihre Stoffwechselaktivitäten nutzen, um das Verlangen nach Nahrung 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 Darmmikrobiota auf als Erwachsene, die einem bestimmten Ernährungsschema folgen.
Immunität
Von dem Moment an, in dem ein Tier geboren wird, beginnen sie mit dem Aufbau ihres Mikrobioms. Menschen erwerben ihre ersten Mikroben am Eingang des Gebärmutterhalses ihrer Mutter bei ihrer Ankunft in der Welt.
Ohne diese frühen mikrobiellen Gäste würde es keine adaptive Immunität geben. Dies ist ein wichtiger 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, darunter ein unterentwickeltes Immunsystem.
Die Mikrobiota betrifft auch Autoimmunerkrankungen und Allergien, die sich eher entwickeln können, wenn die Exposition gegenüber Mikroben frühzeitig 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 von 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 autistischen Spektrumstörungen (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 Vielfalt im Darm wurde mit IBD sowie 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 Einbeziehung von Präbiotika, Probiotika und anderen Nahrungsergänzungsmitteln hat diese Risikofaktoren verringert.
Darmmikroben und ihre Genetik beeinflussen den Energiehaushalt, die Gehirnentwicklung und die kognitiven Funktionen. Es wird derzeit genau untersucht, wie dies geschieht und wie diese Beziehung zum Nutzen des Menschen genutzt werden kann.
Eine Störung der Mikrobiota mit Antibiotika kann zu Krankheiten führen, einschließlich Infektionen, die gegen ein Antibiotikum resistent werden.
Die Mikrobiota spielt auch eine wichtige Rolle bei der Abwehr des Darmwachstums von extern eingeführten Populationen, die sonst Krankheiten verursachen würden - die „guten“ Bakterien konkurrieren mit den „schlechten“, wobei einige sogar entzündungshemmende Verbindungen freisetzen.
Neue Erkenntnisse zum Mikrobiom
Es wurden enorme Investitionen in die Erforschung mikrobieller Populationen im Körper und ihrer Genetik getätigt, 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 Arten, die den Menschen beeinflussen, und ihre Beziehung zur Gesundheit zu definieren, indem große, öffentlich verfügbare Datensätze aus genetischen Studien erstellt werden.
Die meisten im Menschen lebenden Mikroorganismen befinden sich im Magen-Darm-System, und hier werden auch die meisten neuen Entdeckungen gemacht.
Zu den jüngsten Entwicklungen gehört die weitere Bestätigung von Möglichkeiten, einen neuen Stamm unter Verwendung der Nährstoffverfügbarkeit in eine vorhandene Mikrobiota 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 mehrerer Mäuse zu kontrollieren.
In jüngster Zeit wurde auch untersucht, wie potenzielle Krankheitserreger von außerhalb des Körpers eindringen und in welcher Beziehung sie zur Darmmikrobiota stehen. 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.
