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Leseprobe CONNEXIPLUS 2020-4 Kardiorenale Achse

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AUSWIRKUNGEN DES

AUSWIRKUNGEN DES DARMMIKROBIOMS Was haben Bakterien mit dem Darm zu tun? Erhard Siegel, Heidelberg connexiplus Im Vergleich mit dem Darm anderer Lebewesen verfügt der menschliche Darm über das kompakteste, am dichtesten besiedelte Ökosystem. Es etabliert sich ab der Geburt. Etwa 100 Billionen Mikroorganismen – Bakterien, Viren, Pilze und Parasiten – leben im Dickdarm jedes Menschen. Der US-amerikanische Molekularbiologe Joshua Lederberg hat den Begriff „Mikrobiom“ 2008 erstmals geprägt. Traditionell wird zwischen kommensalen Mikroorganismen und pathogenen Mikroorganismen unterschieden. Das Mikrobiom ist die Summe aller Mikroorganismen, die im menschlichen Dickdarm leben. Sie sind ein lebensnotwendiger Teil des menschlichen Stoffwechsels mit einem Gewicht von etwa 1,5–2 kg. Über 90 % unserer „Dickdarmbewohner“ sind Bakterien, die im Schleim auf den Epithelzellen des Darmes leben und einen sehr aktiven Biofilm bilden. Über viele Jahre war es nur möglich Darmbakterien zu kultivieren. Seit dem Aufkommen des Next- Generation-Sequencing kultiviert man den Stuhl nicht mehr, sondern er wird sequenziert, und mit bioinformatischen Methoden werden die Bakterien nach der Ähnlichkeit von genetischen Sequenzen klassifiziert. Als Metagenom bezeichnet man die Gesamtheit der Erbinformation der Mikrobiota. 28

Abbau von nichtverdaulichen Nahrungsprodukten (Großteil der Gene kodiert Verdauungsenzyme mit daraus resultierender optimierter Energieaufnahme: Bacteroides thetaiotaomicron exprimiert 226 Glykosidasen) Bereitstellung von Energie Entwicklung des Immunsystems Entwicklung der Mucusschicht Synthese essenzieller Vitamine (z. B. Vitamin K und B) Schutz vor der Invasion mit Pathogenen Abbildung 1: Aufgaben der Mikrobiota. Man weiß heute, dass der Mensch ca. 100.000 verschiedene Arten hat. Bestimmte Darmbakterien treten wiederum in bestimmten Clustern auf. Diese individuelle Vielfalt ist wie ein „Fingerabdruck“ der Bioaktivität der Dickdarmbakterien. Die vielen Tausend Unterarten (Spezies) werden meist durch fünf Hauptarten (Phyla) repräsentiert: Actinobacteria, Bacteroidetes, Firmicutes, Proteobacteria und Verrucomicrobia. Das humane Mikrobiom zeigt große interindividuelle Unterschiede. Diese sind auf eine Vielzahl von Einflüssen wie Genetik, Alter, Geschlecht und Medikamenteneinnahme zurückzuführen. Einen signifikanten Einfluss hat auch die Ernährung. Die Mikroben stehen in ständiger Wechselwirkung mit dem darmassoziierten Immunsystem, dem enterischen Nervensystem und dem Stoffwechsel des Menschen. Folglich übernehmen sie zahlreiche lebenswichtige Funktionen (Abbildung 1). Dysbiose Durch den hohen interindividuellen Unterschied ist die Definition einer normalen Darmflora sehr schwierig. Die Diagnose einer Dysbiose ist nicht durch den alleinigen Nachweis oder die Abwesenheit einer der verschiedenen Leitkeime ohne weiteres möglich. Hinweise auf eine normale Besiedlung ist die hohe Alpha-Diversität (Artenvielfalt) und das Vorhandensein von Akkermansia muciniphila, Faecalibacterium prausnitzii, Bifidobacterium spp., Roseburia spp. sowie Christensenellaceae. Hinweise für eine Dysbiose sind die niedrige Alpha- Diversität (Artenvielfalt) und der hohe Nachweis von Fusobakterien und Proteobakterien. Dysbiose und immunologische Folgen Viele Erkrankungen gehen mit veränderten Mikrobiota sowie einer erhöhten intestinalen Permeabilität einher. Dies betrifft nicht nur Erkrankungen des Gastrointestinaltrakts wie Morbus Crohn, Colitis ulcerosa, das Reizdarmsyndrom und intestinale Allergien, sondern auch extraintestinale Geschehen wie Adipositas, metabolisches Syndrom und weitere. Allen sind Entzündungsprozesse gemeinsam (Abbildung 2). connexiplus 29

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