Dünndarm
Nachdem die Nahrung in Mund und Magen zerkleinert, bespeichelt und vorverdaut wurde, kommt sie im Dünndarm an. Hier beginnt nun die richtige Verdauung. Unsere Körperzellen produzieren Enzyme, die unsere Nahrung in kleinere Bestandteile aufspalten. Erst wenn die Grundstoffe klein genug sind, kann die Darmschleimhaut sie aufnehmen. Um hier eine möglichst große Oberfläche für die Aufnahme der Nährstoffe zu gewähren, ist die Darmwand vielfach gefaltet. Sie hat eine Größe von mehreren Quadratmetern. Die Bakteriendichte im Dünndarm ist im Vergleich zum Dickdarm relativ niedrig (etwa 10.000 Bakterien pro ml Darminhalt). Aber auch hier spielen sich essenzielle Prozesse ab, wie z.B. im Fettstoffwechsel.
Dickdarm
Wenn die aufgespaltene Nahrung den Dickdarm erreicht, sind alle vom Körper verwertbaren Nährstoffe schon aufgespalten worden. Aus dem nun im Dickdarm angekommenen Nahrungsbrei wird nun noch Wasser und Salz entnommen. Das ist eine der Hauptaufgaben des Dickdarms.
Die wichtigste Aufgabe des Dickdarms ist jedoch die Aufnahme von Mineralien und Vitaminen durch die Darmflora. Bakterien besitzen nämlich spezielle Zerkleinerungswerkzeuge, sogenannte Enzym-Werkzeuge, die unsere eigenen Körperzellen nicht besitzen. Die “unverdaulichen Reste” werden hier weiter zerkleinert und verdaut. Hier werden durch die Darmbakterien viele Stoffe, die wichtig für unseren Körper sind, wie Vitamine und Mineralstoffe gewonnen. Im Dickdarm arbeiten 100-1000 MILLIARDEN Bakterien pro ml Darminhalt, dies ist bei Weitem der größte Bakterienanteil unseres Körpers.
Eine Darmspiegelung (Koloskopie) kann übrigens nur den Dickdarm abbilden, der Dünndarm ist dagegen nur per Videokapsel zu untersuchen.
Mikrobiom
Das menschliche Mikrobiom ist die Gesamtheit der Mikroorganismen (die Mikrobiota), die auf und in Menschen leben, und insbesondere die Sammlung der mikrobiellen Genome, die zu dem breiteren genetischen Metagenom eines Menschen beitragen. Dabei bezeichnen "Mikrobiota“ die mit dem Menschen assoziierten mikrobiellen Taxa und "Mikrobiom“ den Katalog dieser Mikroben und ihrer Gene.
Die Genome, aus denen das menschliche Mikrobiom besteht, repräsentieren eine bemerkenswert vielfältige Palette von Mikroorganismen, zu denen Bakterien, primitive Einzeller (Archaeen), Pilze und sogar einige Protozoen und nicht lebende Viren gehören. Bakterien sind die bei weitem zahlreichsten Mitglieder des menschlichen Mikrobioms: Allein die Bakterienpopulation wird auf 75 bis 200 Billionen Einzelorganismen geschätzt (der gesamte menschliche Körper besteht etwa aus 50 bis 100 Billionen Körperzellen).
Die schiere mikrobielle Fülle deutet darauf hin, dass der menschliche Körper tatsächlich ein "Supraorganismus" ist, eine Ansammlung menschlicher und mikrobieller Zellen und Gene und somit eine Mischung aus menschlichen und mikrobiellen Merkmalen.
Definition Mikrobiom
Die menschliche Mikrobiota besteht aus 10 bis 100 Billionen
symbiotischer mikrobieller Zellen, hauptsächlich Bakterien im
Darm. Das menschliche Mikrobiom besteht aus den Genen, die diese Zellen
beherbergen. Weltweit wurden Mikrobiomprojekte mit dem Ziel ins Leben
gerufen, die Rolle dieser Symbionten und ihre Auswirkungen auf die
menschliche Gesundheit zu verstehen. Seit der Begriff Mikrobiom 2001
geprägt wurde beschäftigt die Forschung die Frage, was das
Mikrobiom ausmacht. Terminologische Verwirrung erschwerte die Definition
des menschlichen Mikrobioms : So werden beispielsweise auch heute noch „Mikrobiota“
und „Mikrobiom" oft austauschbar verwendet. Grundsätzlich führen
neue Erkenntnisse dazu, dass viele frühere Konzepte in Frage gestellt
werden, z. B. die Stabilität des Mikrobioms einer Person und die Frage,
ob eine Person ein Mikrobiom oder viele hat.
Im Jahr 2007 wurde das Human Microbiome Project (HMP) - ein fünfjähriges
internationales Projekt zur Charakterisierung der mikrobiellen
Gemeinschaften im menschlichen Körper und zur Ermittlung der Rolle der
einzelnen Mikroorganismen bei Gesundheit und Krankheit - ins Leben
gerufen. Das Wissen um das menschliche Mikrobiom hat sich danach
deutlich erweitert. Das Projekt profitierte von den sinkenden Kosten der
Ganzgenomsequenzierungstechnologie, die es ermöglicht, Organismen aus
Proben zu identifizieren, ohne sie im Labor kultivieren zu müssen. Die
Technologie erleichtert auch den Vergleich von DNA-Sequenzen von
Mikroorganismen, die aus verschiedenen Teilen des menschlichen Körpers
und von verschiedenen Menschen isoliert wurden. In den ersten drei
Jahren des Projekts entdeckten die Wissenschaftler neue Mitglieder der
menschlichen Mikrobiota und charakterisierten fast 200 verschiedene
bakterielle Mitgliederarten.
Vielfältigkeit des Mikrobioms
Einigen Schätzungen zufolge besteht das menschliche Mikrobiom aus insgesamt 900 bis 1.000 verschiedenen Arten von Mikroorganismen, was eine außerordentlich vielfältige Sammlung mikrobieller Genome darstellt.
Das menschliche Mikrobiom ist ein extrem komplexes Zusammenleben verschiedener Organismen, die sich gegenseitig in Schach halten. Kommt es durch Antibiotika oder andere Umwelteinflüsse zu einem Ungleichgewicht, können sich einzelne Arten ausbreiten und zu einer Infektion führen. Pilze der Gattung Candida kommen beispielsweise im Darm vieler gesunder Menschen vor. Sie sind meist harmlos, können jedoch nicht nur gefährliche systemische Infektionen auslösen.
Der menschliche Darm ist der wesentliche Ort, der sich durch ein hohes
Maß an Vielfalt und Fülle des Mikrobioms auszeichnet. In einer Studie
mit 124 europäischen Personen isolierten Forscher etwa 3,3
Millionen mikrobielle Gene. Viele dieser Gene repräsentieren häufig
vorkommende Bakterienarten, von denen man annimmt, dass mindestens 160
im Darm jedes Menschen vorkommen. Die Identifizierung solcher häufig
vorkommenden Arten in Populationen ist von grundlegender Bedeutung für
die Definition so genannter gemeinsamer bakterieller Grundtypen, die es
Wissenschaftlern ermöglicht, das Zusammenwirken des menschlichen
Mikrobioms mit Faktoren wie Ernährung, Kultur und Genotyp, d.h.
genetischer Ausstattung, zu untersuchen.
Die Rolle des Mikrobioms
Die meisten Mitglieder des menschlichen Microbioms nützen dem Menschen, indem sie uns Eigenschaften verleihen, die wir sonst nicht hätten. Einige Mikroorganismen, die im menschlichen Darm vorkommen, gewinnen beispielsweise Nährstoffe aus der aufgenommenen Nahrung und helfen beim Abbau der Nahrung. Sie verhindern gleichzeitig die Besiedlung des Darms durch schädliche Bakterien und Pilze. Es gibt jedoch auch viele Mikroorganismen im menschlichen Mikrobiom, die eng mit krankheitsverursachenden Organismen verwandt sind oder selbst in der Lage sind, pathogen zu werden. Beispiele hierfür sind Bakterienarten der Gattungen Staphylococcus, Streptococcus, Enterococcus, Klebsiella, Enterobacter, und Neisseria und verschiedene Hefearten.
Wissenschaftler, die sich mit Fettleibigkeit befassen, haben bei fettleibigen Personen im Vergleich zu normalgewichtigen Personen und Personen, die sich einer Magenbypass-Operation unterzogen haben, eine größere Anzahl von Prevotella- und Firmicutes-Bakterien sowie von methanproduzierenden Einzellern festgestellt. Die Wissenschaftler vermuten, dass diese Mikroorganismen Kohlenhydrate aus der Nahrung effizienter verwerten können als die Arten von Mikroorganismen, die in der Darmflora normalgewichtiger Personen vorherrschen. Die zusätzlichen Nährstoffe werden dann im Körper als Fett gespeichert. Pilze könnten steuernde und auslösende Faktoren sein.
Es wird erwartet, dass die laufende Erforschung des menschlichen Mikrobioms auch weiterhin grundlegende Aspekte der menschlichen Physiologie und insbesondere der menschlichen Ernährung aufklären wird. Ein besseres Verständnis der Ernährungsbedürfnisse könnte zu Änderungen bei den Ernährungsempfehlungen und der Lebensmittelproduktion führen. Selbstverständlich ist die Erforschung krankmachender Teile des Mikrobioms ein vorrangiges Ziel der weiteren Erforschung. Informationen über das menschliche Mikrobiom können nicht nur zur Entwicklung neuer Diagnoseverfahren und Behandlungen für eine Vielzahl menschlicher Krankheiten sowie zur Entwicklung industrieller Produkte führen, die auf Substanzen (z. B. Enzymen) basieren, die von Teilen des menschlichen Mikrobioms produziert werden.
Bedeutung der Darm-Hirn-Achse
Wie weitgehend eine Verbindung Darm-Hirn besteht und welche Bedeutung sie für unsere mentale und physische Gesundheit hat, ist gerade einmal seit wenigen Jahren in ersten Ansätzen in den Blickpunkt der Forschung gerückt. Die Erkenntnis, welche Rolle die Besiedelung mit Mikroorganismen in unserem Darm für unsere Gesundheit, aber insbesondere unsere psychische Gesundheit und selbst für unsere Persönlichkeit spielen, beginnt die Wissenschaft gerade erst zu verstehen.Die Rückwirkungen, mit denen der Darm uns zu verstehen gibt, was gut für uns ist, gehen offensichtlich sehr viel weiter als früher angenommen. Erst seit kurzem beginnt die Wissenschaft zu verstehen, wie der Darm und das Mikrobiom mit unserem Gehirn kommuniziert. Verbunden sind beide einmal über die Nerven, andererseits aber auch über im Blut zirkulierende Botenstoffe. Sie beeinflussen sich somit gegenseitig.
Einige Bakterien produzieren etwa Oxytocin, das für unser Sozialverhalten verantwortlich ist. Andere Bakterien können Symptome wie Depressionen und Angstzustände verursachen. Die Erkenntnisse der Wissenschaft gehen sogar mittlerweile so weit, dass schon Probiotika für die Behandlung psychischer Störungen, etwa Depressionen, vorgeschlagen wurden.
Man weiß heute, dass bei Menschen mit psychischen, psychiatrischen Störungen oder neurologischen Erkrankungen ein Unterschied in der Zusammensetzung und Funktion des Mikrobioms zu beobachten ist im Vergleich zu gesunden Menschen. Autismus, Alzheimer, Parkinson oder auch seltenere Krankheiten wie ALS werden nun im Zusammenhang mit einem gestörten Mikrobiom gesehen. Synuclein, das im Gehirn von Menschen mit Parkinson-Krankheit vermehrt gefunden wurde, ist einer der Stoffe, die nun vermehrt in den Fokus gerückt werden.
Nahrungsmittelunverträglichkeiten und Allergien werden wohl als nächstes in den Blickpunkt der Forschung gelangen und selbst verstopfte Nase, Niesanfälle, Erschöpfungszustände und asthmatische Erkrankungen werden in ihrem Zusammenhang mit dem Darm gesehen werden.
Darm-Augen-Achse
Jüngste Studien belegen die Existenz einer Darm-Retina-Achse, die an der Pathogenese mehrerer chronisch-progredienter Augenerkrankungen, einschließlich altersbedingter Makulaerkrankungen, beteiligt ist. Verschiedene neuere Studien beschäftigen sich damit. Neue Erkenntnisse über die Darm-Retina-Achse können bisher unbekannte Wege aufklären, die bei Netzhauterkrankungen eine Rolle spielen, und stellen auch einen interessanten potenziellen therapeutischen Weg dar. Diese Übersicht soll die Bedeutung des Darmmikrobioms für die Augengesundheit unterstreichen.
Interaktion der Mikrobiota mit der Umwelt
Aktueller Forschungsgegenstand ist die Interaktion der Mikrobiota und der Umwelt. Die Interaktion zwischen der menschlichen Mikrobiota und der Umwelt ist dynamisch, wobei menschliche Mikroben ungehindert auf alles gelangen, was wir täglich berühren. Studien haben gezeigt, dass mikrobielle Gemeinschaften ständig von einer Oberfläche zur anderen übertragen werden und dass eine dynamische Interaktion zwischen der Mikrobiota der Umwelt und verschiedenen Stellen des menschlichen Körpers besteht. Hier werden zukünftige Studien noch viele interessante Interaktionen aufdecken.
Ursprünglicher Erwerb des Mikrobioms
Bei der Geburt eines menschlichen Säuglings stellt der Magen-Darm-Trakt eine völlig neue Umgebung für die mikrobielle Besiedlung dar. Die Mikrobiota, die der Säugling nun zu erwerben beginnt, hängt stark von der Art der Geburt ab. Zwanzig Minuten nach der Geburt ähnelt die Mikrobiota von natütlich entbundenen Säuglingen der Mikrobiota der Vagina ihrer Mutter. Säuglinge, die per Kaiserschnitt entbunden wurden, weisen dagegen Mikrobengemeinschaften auf, die typischerweise auf der menschlichen Haut zu finden sind. Die Aneignung der Mikrobiota setzt sich in den ersten Lebensjahren fort, da das Mikrobiom des Magen-Darm-Trakts eines Säuglings bereits im ersten Lebensjahr dem eines Erwachsenen zu ähneln beginnt. Es lassen sich genaue Eckpunkte festmachen, die mit Beginn der Ernährung mit Muttermilch, Einführung von Säuglingsnahrung, Ernährung von Erwachsenennahrung zu charakterisieren sind. Als der Säugling beispielsweise begann, die volle Erwachsenennahrung zu erhalten, wurden Gene im Mikrobiom angereichert, die mit der Vitaminbiosynthese und der Mehrfachzuckerverdauung in Verbindung stehen.
Dysbiose
Ein Ungleichgewicht im Darm wird als Dysbiose bezeichnet. Die Zusammensetzung des Mikrobioms hat sich in diesem Fall zum Negativen geändert. In diesem Fall ist das Verhältnis zwischen dem Mikrobiom und dem Körper gestört. Unterschiedliche Ursachen für eine Dysbiose können sein eine Vermehrung von pathogenen Bakterien oder Pilzen oder auch eine Reduzierung der Mikrobiom-Vielfalt im Darm. Eine mögliche Ursache kann eine Antibiotikabehandlung ohne begleitenden Darmaufbau sein. Cortison ist desweitern bekannt, die Darmflora zu schädigen. Heute weiß man auch, dass Fäulnisbakterien der Spezies Proteus, Klebsiella, Pseudomonas, Sarcina, auch Hefen wie Candida albicans, Candida krusei, Candida glabrata, Candida tropicalis sowie Schimmelpilze wie Aspergillus fumigatus und pathogene Vertreter von Colibakterien das Darmgleichgewicht erheblich beeinträchtigen können. Wie jedoch genau dieses Ungleichgewicht zustande kommt, ist heute großenteils noch unbekannt und erst bei wenigen Arten näher untersucht.
Was viele Menschen nicht wissen: Fleisch aus Massentierhaltung enthält immer Antibiotika, womit man die Darmflora schädigt. Und selbst Ärzten nicht bekannt (und selbst in medizinischen Ratgebern oft nicht erwähnt):
Magensäureblocker verändern Mikrobiom. Noch relativ unbekannt ist, dass auch Magensäureblocker– sogenannte Protonenpumpeninhibitoren – die Darmflora schädigen. Solche Säurehemmer werden oft bei Erkrankungen wie Magengeschwür, Zwölffingerdarmgeschwür, Zwerchfellbruch oder starkem Sodbrennen verschrieben, um die zurückfließende Magensäure in Schach zu halten. Neueste Forschungen zeigen, dass diese Magensäureblockernur über einen kurzen Zeitraum eingenommen werden sollten. Eine aktuelle niederländische Studie konnte nun belegen, dass Säureblocker die Darmflora erheblich verändern und damit anfällig machen z.B. für Infektionen mit krankmachenden Keimen. So hatten sich rund 20 Prozent der Darmflora bei Anwendern von Magensäureblockerverändert. Während einige Bakteriengruppen sich verringert hatten, waren andere Stämme gar nicht mehr vorhanden.
Ene neuere Studie untersuchte, wie Antibiotika das Gleichgewicht stören:
Viele Proteobakterien wie E. coli Biovare, Shigella, Klebsiella pneumoniae, Pseudomonas aeruginosa und andere können im Darm nicht nur akute, sondern auch chronische Beschwerden verursachen. Die von diesen Bakterien produzierten Antigene, wie Lipopolysaccharide (LPS), Lioproteine und Peptidoglycane, können das immunologische Gleichgewicht der Darmschleimhaut stören. Pathogene Stämme von Clostridioides difficile produzieren Enterotoxin A und Cytotoxin B, welche die Epithelzellen im Darm schädigen und Diarrhö und Kolitis hervorrufen kann. C. difficile ist äußerst umweltresistent, u.a. auch gegen alkoholische Desinfektionsmittel und ist verantwortlich für 15-20 % aller Durchfallerkrankungen, die mit Antibiotika-Behandlungen in Zusammenhang stehen.
Mehrere Studien haben gezeigt, dass es eine Darm-Augen-Achse gibt, bei der Darmbakterien die Immunität auch des Auges beeinflussen können. Andere Studien haben gezeigt, dass sowohl das Darmmikrobiom als auch seine Stoffwechselprodukte die Schlüsselfunktionen von Immunzellen regulieren können, indem sie direkt oder indirekt das Epigenom verschiedener Zelltypen verändern. Eine die Sehkraft bedrohende Immunreaktion, die das Auge schädigt, ist ein typisches Merkmal intraokularer entzündlicher Erkrankungen. Uveitis, altersbedingte Makuladegeneration, das Sjögren-Syndrom in Verbindung mit trockenen Augen, diabetische Retinopathie, Glaukom und infektiöse Keratitis wurden mit Anomalien des Darmmikrobioms in Verbindung gebracht, obwohl sich die Daten, die diese Zusammenhänge belegen, noch in einem frühen Stadium befinden.
Weitere Studien hierzu hier und hier, Makula Degeneration, Glaucom.
Pilze und Krebs
Für eine in Nature Communications veröffentlichte Studie wurden Stuhlproben von 75 Krebspatienten untersucht. Dabei wurde festgestellt, dass bestimmte Bakterienarten immer dann vermehrt auftreten, wenn gleichzeitig die Menge an Pilzen der Gattung Candida hoch ist. "Mit diesen Daten haben wir ein Computermodell entwickelt, das bei einer anderen Patientengruppe mit einer Genauigkeit von circa 80 Prozent die Candida-Menge allein anhand der Bakterienarten und -mengen vorhersagen konnte“
Und es tauchen auch erste Studien auf, die neuartige Tests auf Krebs ansprechen, indem das Mund-Mikrobiom auf Biomarker untersucht wird: The composition of the oral microbiome might serve as potential biomarkers for various cancers, including nasopharyngeal carcinoma, oral squamous cell carcinoma, pancreatic cancer, oesophageal...
und
und
und
Each type of cancer was discovered to possess a distinct microbiome constitution in a recent thorough investigation of the intratumour microbiome, which included 1526 tumour samples from seven different cancer types: breast cancer, lung cancer, pancreatic cancer, ovarian cancer, brain cancer, bone cancer and melanoma. Beachten Sie in Table 1: Abundant species of fungi in each cancer type
und
und und und (pubmed alleine in 2024 mit fast 7800 Papern, Pilze und Krebs alleine 196,873 Paper)....
Candida-Infektionen siehe hier und hier.
