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Die Darmmikrobiota umfasst alle Mikroorganismen, die im Dickdarm leben. Die bekanntesten unter ihnen sind Bakterien, von denen es in einem gesunden Menschen über 1000 Arten gibt. Die Zusammensetzung und Fülle der Mikrobiota stehen in engem Zusammenhang mit Gesundheit, Stimmung und Gehirnfunktion. Finden Sie heraus, wie Darmbakterien Ihren Körper beeinflussen.

Mikrobiotaist eine Gruppe von Mikroorganismen verschiedener Art, die im Wirtsorganismus und auf seiner Oberfläche leben.Mikrobiom bedeutet dasselbe wie Mikrobiota . Beide Begriffe werden synonym verwendet. Allerdings wird der Begriff „Mikroflora“ aufgegeben, was darauf hindeutet, dass die Mikroorganismen im Körper des Wirts pflanzlichen Ursprungs sind.

Die menschliche Mikrobiota umfasst nicht nur Bakterien, sondern auch Viren, Archaeen und eukaryotische Organismen. Die Vielf alt und Rolle von Bakterien wurde jedoch am besten untersucht. Bakterien, die im menschlichen Körper leben, wurden dank Gensequenzierung identifiziert. Diese Entdeckungen ermöglichten es, die Beziehung zwischen dem Mikrobiom und dem Wirt zu verstehen.

Darmflora - Merkmale

Das Darmmikrobiom ist eines der Elemente des Mikrobioms des gesamten Organismus, das für die Homöostase des menschlichen Körpers von großer Bedeutung ist.

Die Darmbakterien sind diejenigen, die im Dickdarm vorkommen.Ein gesunder erwachsener Mensch, der typischerweise mehr als 1.000 Bakterienarten beherbergtzu relativ wenigen bekannten Bakterienarten gehört. Die anaeroben Bakterien der Typen Bacteroidetes und Firmicutes überwiegen.

Variabilität der Darmflora

Die Darmmikrobiota ist variabel - sie ist sowohl bei verschiedenen Menschen als auch bei derselben Person zu unterschiedlichen Zeiten nicht gleich. Die Unterschiede zwischen den Individuen sind sehr deutlich.

Es ist bekannt, dass sich die allgemeine Vielf alt der menschlichen Darmmikrobiota im Laufe des Lebens verändert. Sie nimmt von der Geburt bis etwa zum 12. Lebensjahr weiter zu, bleibt während des Erwachsenen alters relativ stabil und nimmt dann in späteren Jahren ab.

Eine Studie ergab, dass etwa 70 % der Mikrobiota in einem Jahr ohne Antibiotikabehandlung unverändert bleiben. Beobachtungen haben gezeigt, dass einige Arten wahrscheinlich über Jahrzehnte stabil bleiben, wenn nicht für die Lebenszeit eines Individuums, wie die Identifizierung derselben Bakterienart unter Familienmitgliedern, aber nicht zwischen Individuen belegtnicht verwandt.

So bleiben manche Bakterien beim Gesunden gleich, manche verändern sich ein Leben lang. Auch äußere Faktoren verändern das Mikrobiom im Laufe der Zeit. Dazu gehören unter anderem :

  • Infektionen,
  • eingenommene Medikamente,
  • Lebensstil
  • und Ernährungsumstellung

LifeLines Deep-Studie mit bakterieller Genomsequenzierung an mehr als 1.000 Menschen ergab, dass die Ernährung ein wichtiger Modulator der Variabilität des Darmmikrobioms ist.

Gründe für die Reduzierung der Diversität der Darmmikrobiota

Das Darmmikrobiom ist im Vergleich zu anderen Teilen des Körpers sehr reichh altig. Gesunde Menschen zeichnen sich durch eine große Vielf alt der Darmmikrobiota aus. Krankheitszustände führen zu einer Verarmung der Artenvielf alt.

Weniger bakterielle Diversität wurde beobachtet bei Menschen mit:

  • entzündliche Darmerkrankung,
  • Psoriasis-Arthritis,
  • Typ-1-Diabetes,
  • Atopie,
  • Zöliakie,
  • Fettleibigkeit,
  • mit Typ-2-Diabetes
  • und Arteriensteifigkeit im Vergleich zu Gesunden.

Der Zusammenhang zwischen reduzierter Diversität und Krankheiten deutet darauf hin, dass das artenreiche Darmökosystem widerstandsfähiger gegen Umwelteinflüsse ist.

Haupttypen von Darmbakterien

Vielf alt gilt als guter Indikator für einen "gesunden Darm". Die wichtigsten Arten von Darmbakterien in Bezug auf ihre Häufigkeit sind:

  • Firmicutes,
  • Bacteroidetes,
  • Aktinobakterien,
  • Proteobakterien,
  • Verrukomikrobie
  • und Fusobakterien

Die Zusammensetzung des Darmmikrobioms verändert sich auf natürliche Weise mit dem Alter. Es kommt vor allem auf die Ernährung an.

Sowohl 2-3-Jährige als auch Erwachsene werden von den gleichen Bakterien dominiert, was daran liegt, dass Kinder um die 3 Jahre bereits genau das Gleiche essen wie Erwachsene.

Darmflora - Zusammensetzung in verschiedenen Lebensabschnitten

LebensdauerDominante Darmbakterien
GeburtsmomentEnterococcus, Staphylococcus
Erster LebensmonatBifidobacteriaceae
Sechster LebensmonatClostridiacea, Ruminococcaceae, Lachnnospraceae
Erstes LebensjahrBakterioden, Clostridium, Ruminococcum
Zweites - drittes LebensjahrFirmicutes, Bacteroidetes
ErwachsenseinFirmicutes, Bacteroidetes

Darmflora - Auswirkungen auf den Körper

Die Darmmikrobiota beeinflusstdie Physiologie des Körpers in vielen Aspekten. Klassischerweise wird seine Rolle hauptsächlich in der Verdauung von Nährstoffen gesehen, die für Enzyme im Verdauungssystem unverdaulich sind. Dies ist jedoch nur die Spitze des Eisbergs. Veränderungen in der Zusammensetzung des Mikrobioms (Dysbiose) treten bei vielen Erkrankungen auf.

Es ist jedoch oft unklar, ob es eine veränderte Mikrobiota ist, die Krankheiten verursacht, oder ob die Krankheit die Zusammensetzung der Darmbakterien beeinflusst. Welche Bedeutung haben Darmbakterien für den Körper?

Mikrobiota und die Darm-Hirn-Achse

Man hört oft den Spruch, dass der Darm unser zweites Gehirn ist. Es ist absolut gerechtfertigt. Im Körper findet eine wechselseitige Signalübertragung zwischen der Darmmikrobiota, dem Darm und dem Gehirn statt. Es findet über die Nervenbahnen statt, die das zentrale und intestinale Nervensystem und das Kreislaufsystem umfassen.

Signalisierung durch das Kreislaufsystem beinh altet:

  • Achse Hypothalamus - Hypophyse - Nebennieren,
  • Immunsystemregulatoren,
  • Hormone,
  • Neurotransmitter
  • und bakterielle Stoffwechselprodukte wie kurzkettige Fettsäuren

Präklinische Studien haben den Einfluss der Darmflora gezeigt auf:

  • nozizeptive Reflexe (Reflexe als Reaktion auf gewebeschädigende Reize),
  • Nahrungsaufnahme,
  • emotionales und soziales Verh alten,
  • Stressreaktion
  • und die Neurochemie des Gehirns.

In Studien an Mäusen wurde gezeigt, dass die Mikrobiota für die soziale Entwicklung von Mäusen notwendig ist und an neurologischen Entwicklungsstörungen, einschließlich Autismus-Spektrum-Störungen, beteiligt ist.

Es wurde gezeigt, dass Mäuse ohne Darmmikrobiota im Vergleich zu Kontrolltieren eine übertriebene Stressreaktion zeigen. Diese Mäuse zeigen im Vergleich zu Kontrollmäusen auch eine erhöhte motorische Aktivität und ein weniger starkes Angstverh alten.

Im Gegensatz dazu verringerte die Verabreichung des probiotischen L. rhamnosus (JB-1) an Mäuse die Corticosteronspiegel, die unter Stress und angstbedingtem Verh alten ausgeschüttet wurden.

Diese Daten betonen nachdrücklich die Bedeutung der Mikrobiom-Darm-Hirn-Achse für die normale neurologische Entwicklung und Funktion.

Warum beeinflusst das Mikrobiom das Gehirn?

Das Darmmikrobiom produziert kurzkettige Fettsäuren, die die Integrität der Blut-Hirn-Schranke beeinflussen, indem sie die Produktion von Tight-Junction-Proteinen - Claudin-5 und Occludin - erhöhen.

Enge Verbindungen sind Verbindungen zwischen zwei Körperzellen (in diesem Fall dem Darmepithel), die den Raum zwischen diesen Zellen schließen, wodurch die Zellen sehr eng aneinander liegenangehängt.

Diese Proteine ​​sind in Streifen angeordnet, um ein verzweigtes Netzwerk zu bilden. Sie müssen auf der Oberfläche beider benachbarter Zellen erscheinen, um sich miteinander verbinden zu können.

Das Vorhandensein gut funktionierender enger Verbindungen zwischen den Darmepithelzellen und damit die erhöhte Integrität der Blut-Hirn-Schranke begrenzt das Eindringen unerwünschter Stoffwechselprodukte zwischen den Zellen in den extrazellulären Raum.

Wenn die Integrität von Epithelzellen beeinträchtigt ist, gelangen Schadstoffe aus der Interzellularflüssigkeit ins Blut und dann ins Gehirn. Dieses Phänomen beeinträchtigt die Gehirnfunktion, Kognition und Stimmung.

Einfluss des Mikrobioms auf die Psyche

Forschungen belegen, dassDarmmikrobiota die Stressreaktion modulieren und auch zu Angst, Depression und Kognition beitragen können.

Zahlreiche Placebo-kontrollierte Studien zeigen, dass die Einnahme von probiotischen Bakterien signifikante Veränderungen der Gehirnaktivität verursacht, die durch funktionelle Magnetresonanztomographie, Konzentration, Emotions- und Empfindungsverarbeitung beurteilt wurden.

Eine Reihe von Experimenten hat gezeigt, dass sich die Einnahme von Probiotika positiv auf die Stimmung von Menschen mit psychischen Problemen, einer Neigung zu Traurigkeit und schlechten Gedanken, Angstzuständen und Depressionen auswirkt.

Viele Menschen mit Alkoholabhängigkeit zeigen Veränderungen der Darmpermeabilität und des Darmmikrobioms. Eine erhöhte Darmpermeabilität war bei diesen Personen nach 3-wöchiger Abstinenz signifikant mit höheren Werten für Depressionen, Angstzustände und Verlangen verbunden.

Darmflora und Verdauung

Die Darmmikrobiota ist ein integraler Bestandteil der Verdauung und Ernährung des Wirts und kann Nährstoffe aus Substraten produzieren, die ansonsten vom Wirt unverdaulich sind.

Darmbakterien bauen Ballaststoffe, einige Proteine, Saccharide und Polyphenole ab. Die Mikroben setzen kurzkettige Fettsäuren aus unverdaulichen Ballaststoffen frei, die eine wichtige Energiequelle für die Darmschleimhaut darstellen und entscheidend für die Modulation der Immunantwort und die Bildung von Tumoren im Darm sind.

Darmflora und Immunität

Die Wechselwirkungen zwischen der Mikrobiota und dem Immunsystem des Wirts sind zahlreich und komplex. Die Rolle des Immunsystems besteht darin, zu lernen, kommensale ("gute") und pathogene (pathogene) Bakterien zu erkennen.

Die Mikrobiota wiederum ist ein integraler Bestandteil der Ausbildung des Immunsystems, damit es richtig funktioniert.

Mikrobiota beeinflusst die Immunhomöostase innerhalb und außerhalb des Darms. Beteiligt sich u.a. bei der Differenzierung systemregulatorischer T-Zellenimmun. Diese Mechanismen sind für die Pathogenese und Behandlung entzündlicher Erkrankungen von großer Bedeutung.

Rolle kommensaler Bakterien

Kommensale Bakterien und Probiotika können die Integrität der Darmbarrieren fördern. Dadurch haben krankheitserregende Bakterien und ihre Stoffwechselprodukte eine viel geringere Chance, in das Kreislaufsystem einzudringen.

Kommensale Bakterien tragen zur Stärkung der Immunität auf Darmebene bei, hauptsächlich indem sie das Eindringen pathogener Bakterien verhindern und die Entwicklung des Immunsystems des Wirts unterstützen.

Gute Darmbakterien verhindern die Ansiedlung pathogener Bakterien, indem sie mit ihnen um Nährstoffe und Anheftungsstellen auf der Oberfläche der Dickdarmschleimhaut konkurrieren.

Kommensale Bakterien verhindern auch das Eindringen pathogener Bakterien, indem sie den pH-Wert im Darm durch die Produktion von Laktat und kurzkettigen Fettsäuren (SCFA) senken. Eine andere Möglichkeit besteht darin, Metaboliten zu produzieren, die das Wachstum hemmen oder potenziell pathogene Bakterien abtöten.

Obwohl die Mechanismen, über die das Mikrobiom mit dem Immunsystem interagiert, nicht gründlich erforscht sind, ist mit Sicherheit bekannt, dass ein gesundes Mikrobiom die Immunität sowohl als biologische Barriere als auch durch die Gest altung der erworbenen Immunität positiv beeinflusst.

Darmflora und Fettleibigkeit

Die Darmmikrobiota kann bei der Entstehung von Fettleibigkeit eine Rolle spielen. Die meisten Studien an übergewichtigen und fettleibigen Menschen zeigen eine Dysbiose, die durch eine geringere Diversität im Mikrobiom gekennzeichnet ist. Ein Beispiel kann die durchgeführte Forschung sein:

  • Mäuse mit einem unbesiedelten Verdauungstrakt, denen fäkale Mikroben von fettleibigen Menschen transplantiert wurden, nehmen mehr Gewicht zu als Mäuse, die Mikroben von gesunden Menschen erh alten.
  • Eine große Studie an Zwillingen in Großbritannien ergab, dass eine Art von Christensenella bei übergewichtigen Menschen selten vorkommt und dass sie, wenn sie Mäusen verabreicht wird, die frei von ihrer eigenen Mikrobiota sind, eine Gewichtszunahme verhindert. Das Vorhandensein von Christensenella im Gastrointestin altrakt sowie von Akkermansia wurde mit einer geringeren Fettansammlung in den inneren Organen der Bauchhöhle in Verbindung gebracht.

Die meisten Beweise, die die These über die Rolle der Mikrobiota bei Fettleibigkeit stützen, stammen aus Studien an Mäusen. Es wird jedoch auch beobachtet, dass die Gewichtszunahme beim Menschen über 10 Jahre mit einer geringen Mikrobiota-Diversität verbunden ist und diese Beziehung durch einen geringen Ballaststoffverbrauch verschlechtert wird.

Dysbiose der Darmmikrobiota fördert wahrscheinlich ernährungsbedingte Fettleibigkeit und metabolische Komplikationen durch eine Vielzahl von Mechanismen, darunter:

  • Fehlregulation des Immunsystems,
  • geänderte Energieverordnung,
  • veränderte Darmhormonregulation
  • und entzündungsfördernde Mechanismen, die durch Lipopolysaccharid-Endotoxine verursacht werden, die Darmbarriere überwinden und in den Pfortaderkreislauf gelangen.

Steigerung der Fettsäureoxidation und des Energieverbrauchs sowie Verringerung der Fettsäuresynthese reduziert die Neigung zu Übergewicht

Es wurde festgestellt, dass Akkermansia muciniphila, Bacteroides acidifaciens, Lactobacillus gasseri und kurzkettige Fettsäuren die Fettsäureoxidation im Fettgewebe erhöhen.

Andere Mikrobiommechanismen, die eine Gewichtskontrolle begünstigen, sind:

  • Adipozytendifferenzierung,
  • Erhöhung der Muskelthermogenese,
  • Verbesserung der Expression von Genen im Zusammenhang mit der Fettsäureoxidation,
  • Unterdrückung der Expression von Genen, die für die Fettsynthese im Körper verantwortlich sind.

In der Literatur wird zusammengefasst, dass ein Ungleichgewicht der Darmmikrobiota und das Fehlen bestimmter Bakterienarten eine stärkere Gewichtszunahme bei gleicher Ernährung fördern.

Darmflora und Darmkrebs

Untersuchungen haben gezeigt, dass die Darmmikrobiota das Risiko und Fortschreiten von Darmkrebs beeinflussen kann, indem sie Mechanismen wie Entzündungen und DNA-Schäden moduliert und Metaboliten produziert, die an der Tumorprogression oder -unterdrückung beteiligt sind.

Bei Patienten mit Darmkrebs wurde eine Dysbiose der Darmmikrobiota beobachtet, mit einer Verringerung der Anzahl kommensaler Bakterienarten (Butyrat-produzierende Bakterien) und einer Anreicherung schädlicher Bakterienpopulationen (entzündungsfördernde opportunistische Krankheitserreger).

Darmkrebs ist gekennzeichnet durch eine veränderte Produktion von bakteriellen Metaboliten, die direkt am Stoffwechsel von Krebszellen beteiligt sind, darunter kurzkettige Fettsäuren und Polyamine. Neuere Erkenntnisse deuten darauf hin, dass die Ernährung einen signifikanten Einfluss auf das Risiko hat, an diesem Krebs zu erkranken.

Der Verzehr von ballaststoffreichen Lebensmitteln und Nahrungsergänzungsmitteln mit mehrfach ungesättigten Fettsäuren, Polyphenolen und Probiotika, von denen bekannt ist, dass sie die Darmmikrobiota regulieren, kann nicht nur ein potenzieller Mechanismus zur Verringerung des Darmkrebsrisikos sein.

Es kann auch das Ansprechen auf eine Krebstherapie verbessern, wenn es zusätzlich zur konventionellen Behandlung von Darmkrebs angewendet wird.

Darmflora und Darmerkrankungen

Darmdysbiose und verminderte Mikrobiomdiversität werden regelmäßig bei Menschen mit entzündlichen Darmerkrankungen gefunden.Die Erschöpfung der Mikrobiota einiger Bakterien und der Verlust ihrer Schutzfunktionen können den Krankheitsverlauf erheblich beeinflussen.

Viele der mit IBD verbundenen bakteriellen Schutzfunktionen beruhen auf ihrer Fähigkeit, Ballaststoffe zu fermentieren und kurzkettige Fettsäuren zu produzieren.

Eine Darmentzündung reduziert die Artenzahl kommensaler Bakterien und schafft Bedingungen für das Wachstum pathogener Bakterien. Diese wiederum sind in der Lage, die Vermehrung und Verschlechterung des Zustandes der Kranken zu steigern.

Pathogene Bakterien, die möglicherweise die größte Rolle bei CED spielen, sind:

  • Escherichia und Shigella,
  • sowie Fusobacterium-Spezies.

Bei Patienten werden große Veränderungen im Mikrobiom beobachtet, sowohl in Bezug auf die Anzahl der Arten als auch auf deren Verhältnis zueinander.

Darmflora und Kreislauf

Das Mikrobiom kann sowohl positive als auch negative Auswirkungen auf die kardiovaskuläre Gesundheit haben. Die wohltuende Wirkung hängt mit der Regulierung des Lipidprofils zusammen - Erhöhung des "guten" HDL-Cholesterinspiegels und Senkung des Triglyceridspiegels im Blut. Es ist bekannt, dass die Einnahme von Probiotika, hauptsächlich Laktobazillen, hilft, den Cholesterinspiegel zu senken.

Andererseits führen bakterielle Dysbiose und ein Übermaß an pathogenen Bakterien zur Produktion von Trimethylamin-N-oxid (TMAO), das die Bildung von atherosklerotischen Plaques in Blutgefäßen fördert und zu Herzinfarkt und Schlaganfall führen kann.

TMAO entsteht durch den Stoffwechsel von Cholin und L-Carnitin, die typische Bestandteile einer tierischen Ernährung sind und wichtige Funktionen im Körper übernehmen. Es ist nicht genau bekannt, welche Bestandteile des Mikrobioms für die erhöhte Produktion von TMAO und das erhöhte Risiko für Herzerkrankungen verantwortlich sind.

Einige Quellen postulieren, dass es sein könnte:

  • Zytomegalievirus,
  • Helicobacter,
  • Chlamydien
  • und C. pneumoniae

Studien haben gezeigt, dass bei Menschen mit einem deutlich höheren Anteil an Prevotella-Bakterien im Mikrobiom ein Problem mit erhöhten TMAO-Spiegeln bestand. Gleichzeitig war die Konzentration dieses Oxids bei Menschen mit einem hohen Anteil an Bacteroides normal.

Darmflora und Diabetes

Wissenschaftliche Forschung bestätigt die Rolle des Darmmikrobioms bei Stoffwechselerkrankungen, einschließlich Typ-2-Diabetes.

Aus Tierversuchen ist klar, dass das Mikrobiom am Glukosestoffwechsel beteiligt ist. Basierend auf 42 Beobachtungsstudien am Menschen wurden Bakterien vorgeschlagen, deren Vorhandensein im Mikrobiom das Auftreten von Typ-2-Diabetes fördert.

Dies sind Bakterien der folgenden Arten:

  • Ruminococcus,
  • Fusobakterium
  • und Blautia

Die Arten von Bakterien, die die Wahrscheinlichkeit von Typ-2-Diabetes verringern, sind:

  • Bifidobakterium,
  • Bacteroides,
  • Faecalibacterium,
  • Akkermansia
  • und Roseburia

Lactobacillus gehört ebenfalls zu den Bakterien, die bei Diabetes nützlich sind, aber die Forschungsergebnisse zu ihnen sind nicht so eindeutig.

Typ-2-Diabetes ist mit erhöhten Konzentrationen an entzündlichen Zytokinen, Chemokinen und entzündlichen Proteinen verbunden. Während einige Darmmikroben und ihre Metaboliten eine leichte Entzündung fördern, stimulieren andere entzündungshemmende Zytokine und Chemokine.

Bakterien, die mit einem geringeren Risiko für Typ-2-Diabetes assoziiert sind, können zu einer erhöhten Expression von entzündungshemmenden Zytokinen beitragen, die vor Insulinresistenz schützen und die Insulinsensitivität wiederherstellen.

Weitere mit Typ-2-Diabetes assoziierte Merkmale sind eine leichte Entzündung und eine erhöhte Darmpermeabilität. Es hat sich gezeigt, dass die angegebenen Darmbakterien die Produktion entzündungsfördernder Verbindungen reduzieren und enge Verbindungen zwischen Darmepithelzellen stärken. Auf diese Weise verringern sie das Risiko, an Typ-2-Diabetes zu erkranken.

Die Darmmikrobiota wird durch ihre Auswirkungen auf die Glukosehomöostase und die Insulinresistenz in wichtigen Stoffwechselorganen mit Typ-2-Diabetes in Verbindung gebracht, wie z. B.:

  • Leber,
  • Muskeln
  • und Fett.

Mikrobiota und ihre Produkte können intestinale Hormone und Enzyme modulieren, die Insulinresistenz verringern und die Glukosetoleranz verbessern.

Darmbakterien, die als vorteilhaft bei der Prävention von Typ-2-Diabetes angesehen werden, können unter anderem :

  • erhöht die Glykogensynthese und verringert die Expression von Genen, die mit der Glukoneogenese in der Leber zusammenhängen,
  • Glukosetransporter-4 (GLUT4)-Translokation und insulinstimulierte Glukoseaufnahme verbessern,
  • Erhöhung der Expression von GLUT-4 in den Muskeln, was antidiabetische Wirkungen haben kann,
  • die Expression von hepatischer Flavin-Monooxygenase 3 (Fmo3) reduzieren, einem Schlüsselenzym im Fremdstoffstoffwechsel, dessen reduzierte Sekretion die Entwicklung von Hyperglykämie und Hyperlipidämie bei insulinresistenten Mäusen verhindert,
  • regulieren die Expression von Genen, die mit Hyperglykämie assoziiert sind,
  • erhöht den Adiponektinspiegel im Fett und verbessert so die Insulinsensitivität.
  • Mikrobiom - was ist das und welche Funktionen hat es?
  • Pflege des Mikrobioms während einer Antibiotikatherapie
  • Mikrobiota und Immunität
  • Dysbakteriose -Ursachen, Symptome, Behandlung

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Gastrologie