Der Begriff Mikrobiom bezeichnet die Gesamtheit aller Mirkoorganismen, eines Systems, zusammen mit deren Genom. Genauer genommen bezeichnet der Begriff Mikrobiota die Gesamtheit aller Mikroorganismen und das Mikrobiom die Gesamtheit ihrer Gene. Die Wörter werden aber oft synonym gebraucht.
Der Mensch ist Sitz zahlreicher Mikroorganismen und beheimatet sie an vielen Stellen des Körpers, sogar an Stellen an denen die Vermutung nicht sofort naheliegt. Zu den geläufigsten Stellen zählen v.a. der Dickdarm, die Haut und der Mund. Zu den weniger geläufigen Stellen auch die Lunge und der Urogenitaltrakt.
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Allgemeines zu Mikroorganismen
In der Biologie zählen zu den Mikroorganismen einzellige Eukaryoten (Pilze, Tiere, Pflanzen) und Prokaryoten (Bakterien und Archeae). Wenn über das Mikrobiom beim Menschen gesprochen wird, werden meistens Bakterien gemeint, die prozentual den allergrößten Anteil ausmachen, jedoch nicht die einzigen Mikroorganismen der Mikrobiota sind. Ob Viren, Phagen, Pilze und einzellige Tiere auch dazu gehören wird weiterhin stark diskutiert. Dabei ist man sich nicht sicher, ob diese Mikroorganismen dauerhaft den Menschen bewohnen oder ob Sie nur vorübergehend dort anzutreffen sind.
Nach neustem Stand gilt die Diversitätshypothese: Eine größere Vielfalt an symbiotischen Mikroorganismen wird mit einem geringeren Risiko für Zivilisationskrankheiten wie Asthma Bronchiale und Allergien in Verbindung gebracht. Die genauen Mechanismen sind noch unklar, ebenso wie die genau Anzahl der Arten die den Menschen besiedeln. Es wurden jedoch vier große Stämme beobachtet, in die die meisten der Bakterien fallen. Diese sind Actinobakter, Firmicutes, Bakterioidetes und Proteobakterien.
Mikroorganismen können in verschiedenen Formen mit anderen Lebewesen zusammenleben. Die bekannteste Form des Zusammenlebens ist die Symbiose (Mutualismus) in der beide Parteien voneinander profitiern. Auf der anderen Seite steht der Parasitismus, bei dem die Mikroorganismen einen Wirt befallen und ausbeuten. Dazwischen gibt es noch den Kommensalismus bei dem sich beide Parteien tolerieren, aber weder einen Vorteil noch einen Nachteil voneinander haben. In diesem Artikel soll es um die Wechselwirkung der Mikrobiota mit dem Menschen gehen. Dazu schauen wir uns den Stand der Wissenschaft über ein paar ausgewählte Organsysteme etwas genauer an.
Die Haut
Ob sich auf der Haut Mikroorganismen ansammeln, hängt stark von den Eigenschaften der Hautareale ab. Dort wo vermehrt Flüssigkeit oder talghaltige Stellen anzutreffen sind, vermehren sich Bakterien gern. Bakterien die generell häufig auf der Haut vorkommen sind Staphylokokken, Corynebakterien, Acinetobakter und Propionibakterien. Letztere sind an der Entstehung der Akne beteiligt indem sie durch die Überproduktion von Talg zur Vermehrung angeregt werden und eine Dysbiose auslösen. Darauf folgt eine Entzündung und schmerzende Pickel.
Normalerweise zählen diese Bakterien zu den nützlichen Bakterien weil Sie mit krankmachenden Bakterien um deren Platz konkurrieren und selbst keinen Schaden anrichten. Es gibt aber auch krankmachende Arten dieser Gattungen und bestimmte Umstände, die gefährich werden können wie z.B. bei der Akne oder bei Schnittwunden (vor allem bei immungeschwächten Menschen).
Stellen an denen vermehrt Bakterien gedeihen sind die Achselhöhle, Zeh – und Fingerzwischenräume und der Genitalbereich. Der Schweißgeruch z.B. entsteht, wenn der überwiegend wässrige Schweiß aus den Drüsen austritt und die restlichen organischen Moleküle darin von den Bakterien in flüchtige Stoffe zersetzt werden. Davon abzugrenzen ist der stechende, nach Ammoniak riechende Schweiß nach extremen Sporteinheiten, bei dem der Körper auf Proteine als Energiequelle umsteigen musste und so vermehrt Ammoniak als Abbauprodukt über den Schweiß loswerden muss.
Der Mund
Die Zusammensetzung der Bakteriengemeinschaft im Mund ist direkt von Umwelteinflüssen abhängig, wie z.B. Essgewohnheiten, Rauchen, Alkoholkonsum, Zuckerkonsum, Mundhygiene und Medikamenten. Trotz antimikrobieller Enzyme im Speichel vermehren sich Bakterien auf den Zähnen und der Zunge und ernähren sich von Essensresten und Nährstoffen im Speichel.
Ein Bestandteil des Speichels ist das Glykoprotein (eine Zucker-Eiweißverbindung), welches sich auf den Zahnoberflächen ablegt und an dem sich v.a. Bakterien der Gattung Streptococcus ansiedeln. Darüber hinaus können sich auch andere Bakterien dort absetzen. Es bildet sich ein Biofilm, auch Plaque genannt. An diesen Plaques spalten milchsäurebildende Bakterien Saccarose in Fructose und Glucose. Die Vergärung der Glucose zu Milchsäure führt dazu, dass die Milchsäure das Calcium aus dem Zahnschmelz löst und er dadurch zerstört wird. Es entsteht Karies. Ein gestörtes Gleichgewicht der Mikrobiota im Mund kann neben Karies auch zu Parodontitis und Pilzinfektionen führen.
Daher ist Mundhygiene und Zähneputzen so wichtig, damit weniger Essensreste in den Zahnzwischenräumen verbleiben an denen sich Bakterien unkontrolliert vermehren können. Auch die Ernährung trägt ihren Teil zur Mundhygiene bei. Da sich der Zucker in einer Ballaststoffmatrix nicht so schnell herauslöst, trägt der Zucker als Bestandteil einer ballaststoffreichen Ernährung weniger stark zu Karies bei. So beeinflussen Ballaststoffe u.a. die Mikrobiota im Mund.
Der Darm
Der Darm gehört, wie der Mund, zu den Verdauungsorganen. Wenn wir vom Darmmikrobiom sprechen meinen wir eigentlich die Mikroben im Dickdarm, die den größten Anteil überhaupt ausmachen. Doch auch im Dünndarm wurden schon Mikroben nachgewiesen. Es wird angenommen, dass die Magen-und Gallensäuren die Besiedelung im oberen Verdauungstrakt erschweren während sie im unteren Bereich zunimmt. Die Zahl der Mikroben im Dickdarm wird auf 10 bis 100 Billionen geschätzt. Als Vergleich: Der Mensch besitzt ca. 20 bis 40 Billionen Körperzellen. Zu den häufigsten Bakterien im Darm zählen Bifidobakterien, Propionibakterien, Eubakterien, Clostridien, Laktobazillen und Enterokokken die alle unterschiedliche Aufgaben übernehmen können. Wer sich dazu einen Beitrag wünscht, der schreibe es gern in die Kommentare.
Derzeit wird stark zum Darmmikrobiom geforscht. Es scheint so als würde es in einem wichtigen Wechselspiel mit unserem Nervensystem, unserem Stoffwechsel und unserem Immunsystem stehen. Es konnte gezeigt werden, dass die Bakterien im Darm an der Verdauung von Ballaststoffen beteiligt sind und daraus kurzkettige Fettsäuern produzieren, die als Energiequelle für die Darmschleimhautzellen dienen. Da die Darmschleimhaut ein Teil der Darmbarriere ist und den Menschen u.a. vor dem Eindringen von krankmachenden Substanzen schützt, wird ballaststoffreiche Ernährung positiv mit Gesundheit assoziiert. Auch Vitamine werden von den dort ansässigen Bakterien gebildet. Wer sich mehr für Ballaststoffe interessiert, für den ist vielleicht der Link zu unserem Beitrag über Ballaststoffe etwas.
Die Stoffwechselendprodukte der Bakterien und der Darmzellen haben weiterhin Effekte auf andere Zellen, wie Immunzellen und Nervenzellen und beeinflussen den Stoffwechsel generell. Da der Darm hochgradig innerviert ist, liegt die Vermutung nahe, das Mikrobiom hätte sogar einen Einfluss auf die Stimmung. Die kurzkettigen Fettsäuren haben auch einen Einfluss auf unsere Immunzellen, die u.a. i.d. Darmschleimhaut sitzen. Der genaue Einfluss den diese Mechanismen und Organismen auf Entzündungen und Krankheiten haben, ist eines der spannendsten Forschungsfelder in den Naturwissenschaften und soll hier nicht weiter thematisiert werden. Leiden Sie unter einer ernährungsassoziierten Krankheit, wenden Sie sich bitte an einen Arzt.
Die Atemwege
Haben Sie gewusst, dass auch unsere Atemwege von Mikroorganismen besiedelt sind? Dort spielen sie eine wesentliche Rolle in der Abwehr von Pathogenen (Krankheitserreger) aus der Luft. Da sich die chemischen und physikalischen Eigenschaften des Atemtraktes im topografischen Verlauf ändern, ändert sich auch die mikrobielle Besiedlung der Schleimhäute im lokalen Verlauf. So kommt es, dass die oberen Atemwege (Nase, Rachen) vorwiegend von Streptokokken, Corynebacterium und Staphylokokken besiedelt werden, die sich unter anderen Bedingungen vermehren als die Bakterien der unteren Atemwege (Luftröhre, Lunge). Dazu gehören neben Streptokokken Veillonella und Prevotella. Die Streptokokken kommen dabei aus dem Mundbereich.
Urogenitalbereich
Lange Zeit galt in der Wissenschaft die vorherschende Meinung der Urogenitaltrakt könne nicht mikrobiell besiedelt sein, weil der Urin steril sei. Das gleiche galt für Blut. Zwar ist das Harnsystem nicht wirklich dicht besiedelt, doch es konnte gezeigt werden, dass z.B. E-Coli und Proteus mirabilis dort ansässig sind und bei Veränderungen im chemischen Milieu oder des Immunsystems sogar zu Infekten führen können. Auch die Geschlechtsorgane sind mikrobiell besiedelt. Die Vagina der Frau schützt die Gesundheit z.B. durch die Aktivität von Milchsäurebakterien die Glykogen in Milchsäure umwandeln und so den pH Wert sauer machen. Das schützt vor der Besiedlung durch krankmachende Bakterien, die den niedrigen pH-Wert nicht überleben.
Wir hoffen wir konnten Ihnen die Relevanz für eine gesunde Ernährung und einen gesunden Lebensstil anhand des spannenden Themas des Mikrobioms etwas verdeutlichen.
Ihr Biomarkt-Saaletalteam
Quellen:
- allgemeine Mikrobiologie, Georg Fuchs; Hand G. Schlegel, Thieme Verlag, 11. Auflage
- Mikrobiologie, Fritsche, Springer Verlag, 2. Auflage
