In den letzten zehn Jahren hat die Forschung über Darmbakterien unser Verständnis darüber, wie unser Darm uns als Ganzes beeinflusst, deutlich gesteigert. Also, was genau ist das Darmmikrobiom, wie bildet es sich und was ist die Verbindung zur Immunantwort und Herzgesundheit?
Was ist das Mikrobiom?
Jeder von uns besitzt ein komplexes und völlig einzigartiges Ökosystem von Mikroben, die auf und in unserem Körper existieren, was zusammenfassend als Mikrobiom bezeichnet wird. Der menschliche Körper lebt in einer symbiotischen Beziehung mit diesen Billionen von Mikroorganismen, bekannt als Mikrobiota, die überall Gruppen bilden – auf unserer Haut, in unserem Mund, in der Nasenpassage und natürlich in unserem Magen-Darm-Trakt. Tatsächlich befindet sich die größte Anzahl dieser Mikroorganismen in unserem Darm.
Diese Mikroben haben sich über Hunderttausende von Jahren entwickelt, um diese für beide Seiten vorteilhafte Beziehung zu bilden. Sie spielen eine Schlüsselrolle bei zentralen Körperfunktionen wie der Immunantwort, der Vitamin- und Nährstoffproduktion und -aufnahme, der Gehirnfunktion und der Krankheitsresistenz. Jedes Ungleichgewicht in dieser empfindlichen Beziehung kann negative Auswirkungen auf die Gesundheit haben.
Wie bildet sich das Mikrobiom?
Keine zwei Menschen haben die gleiche Zusammensetzung der Mikrobiota, und selbst innerhalb unseres eigenen Körpers sind die einzelnen Mikrobengruppen von Ort zu Ort sehr unterschiedlich. Es gibt viele Faktoren, die zur Zusammensetzung unseres Mikrobioms beitragen. In dem Moment, in dem wir auf die Welt kommen, beginnen die Mikroorganismen, sich heimisch zu machen. Tatsächlich spielt sogar die Art und Weise, wie wir geboren werden, eine große Rolle bei den Arten von Mikroben, die sich ansiedeln. Unser Mikrobiom entwickelt sich im Laufe unseres Lebens weiter. Es gibt viele Faktoren, die zur Vielfalt der Mikrobiota innerhalb unseres Mikrobioms beitragen, darunter:
- die Zusammensetzung der eigenen Darmmikrobiota der Mutter
- ob wir als Säuglinge gestillt oder mit Muttermilch gefüttert werden
- Krankheit, Trauma oder belastende Lebensereignisse in der frühen Lebensphase
- Nahrungsaufnahme und Essgewohnheiten
- den Umfang der körperlichen Aktivität, den wir haben
- persönliche Hygienegewohnheiten
- Alkohol- und Zigarettenkonsum
- die Einnahme von Antibiotika oder anderen Medikamenten
- akuter und chronischer Stress
Während die Forschung zu Darmbakterien zunimmt, ist nur sehr wenig darüber bekannt, wie genau eigentlich ein Mikrobiom aufgebaut und erhalten wird. Forscher vom Caltech haben sich kürzlich auf den Weg gemacht, um besser zu verstehen, wie sich diese Mikroorganismen einnisten.
Die Forschungsergebnisse des Teams unter der Leitung des Doktoranden Gregory Donaldson wurden kürzlich in der Zeitschrift Science veröffentlicht. Die Forscher untersuchten eine Mikrobe namens Bacteroides fragilis, die typischerweise in Hülle und Fülle im menschlichen Darm vorkommt. Bacteroides fragilis war von besonderem Interesse, denn obwohl mehrere Stämme des Bakteriums existieren, gehen die meisten Menschen eine langfristige Bindung mit einem einzelnen Stamm ein.
Donaldson: „Studien anderer Labore haben gezeigt, dass die meisten Menschen ein Leben lang denselben Stamm von B. fragilis in sich tragen. Wir wollten auf molekularer Ebene verstehen, wie diese Bakterien in der Lage sind, den Darm stabil und langfristig zu besiedeln.“
Was die Forscher entdeckten, ist, dass die Mikrobiota die Fähigkeit hat, eine maßgeschneiderte Immunantwort auszulösen. Bacteroides fragilis macht es sich tief im dicken Schleim gemütlich, der den Darm nahe der Oberfläche auskleidet. Die Bakterien sind in einer schützenden Kapsel aus Kohlenhydraten eingeschlossen, wie sie typischerweise mit Krankheitserregern, den schlechten Bakterien, assoziiert werden und normalerweise nicht innerhalb der Schleimschicht zu finden sind.
Meistens lösen diese Bakterienkapseln eine Immunreaktion aus, bei der der Körper Antikörper produziert, die versuchen, die Krankheitserreger auszumerzen. In diesem Fall beobachtete das Team jedoch, dass die Antikörper, die sich an Bacteroides fragilis banden, statt die Bakterien zu zerstören, dem Bakterium sogar halfen, sich erfolgreich anzusiedeln.
„Es ist überraschend, zu sehen, dass eine Immunreaktion tatsächlich nützlichen Bakterien hilft zu wachsen, was wiederum dem Wirt hilft zu gedeihen. Das Studium der Immunologie wurde bisher hauptsächlich im Zusammenhang mit pathogenen Bakterien betrieben. Aber es gibt Billionen von Bakterien im Darm, und die meiste Zeit über macht keine von ihnen uns krank. Unsere Studie zeigt, dass es eine aktive Immunerkennung dieser Bakterien gibt, die ihnen aber eher hilft als sie zu behindern. Das deutet darauf hin, dass das Immunsystem mehr als nur ein Abwehrsystem ist und Antikörper mehr als nur Waffen sind“, erklärt Donaldson.
Das Mikrobiom zurücksetzen
Jüngste Forschungen über Darmbakterien und den Zusammenhang mit der Immunreaktion legen nahe, dass eine Umstellung der Zusammensetzung der Darmmikrobiota gesundheitliche Vorteile haben könnte. Andere Untersuchungen haben die Beeinträchtigung der Darmflora auch mit Verbesserungen der Gesundheit, insbesondere der kardiovaskulären Gesundheit, in Verbindung gebracht.
Mikroben im Darm produzieren T-Zellen, die durch die Herzinsuffizienz aktiviert werden und bekanntermaßen das Fortschreiten der Krankheit begünstigen. Diese T-Zellen wandern zum Herzen und provozieren eine Immunreaktion, die eine Entzündung verursacht und Narbengewebe bildet. In Ergebnissen, die auf der 2018 Experimental Biology conference vorgestellt wurden, zeigte Dr. Francisco J. Carrillo-Salinas, dass die Sterilisation des Darms die Anzahl der verfügbaren T-Zellen verringert und diese schädlichen Veränderungen verhindert.
„Zu verstehen, wie die Darmmikrobiota die Funktion entfernter Organe wie die des Herzens direkt reguliert, wird ein neues Licht auf mögliche neue therapeutische Ansätze bei Patienten werfen, bei denen kürzlich eine Herzinsuffizienz diagnostiziert wurde, um ein Fortschreiten zu verhindern“, sagte Dr. Carrillo-Salinas.