Dicht bevölkert

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Wir sind nicht allein. Hundert Billionen Mikroorganismen leben auf unsrer Haut, in Darm, Nase und Mundhöhle sowie an den Zähnen, einige als unverzichtbare Mitbewohner, andere als vorübergehender Gast.

Seit vor acht Jahren das Human Microbiome Project zur Erforschung des Mikrobioms, also des kollektiven Genoms all dieser Organismen gestartet wurde, wird immer klarer, dass diese Keime eine erhebliche Bedeutung für unsere Gesundheit und unser Wohlbefinden haben. Erst durch Anwendung spezieller Techniken zur Analyse von Gen- Sequenzen hat man gefunden, dass Mikroorganismen in weit größerer Menge und Vielfalt in und an unserem Körper leben, als bis vor kurzem angenommen: Viele von ihnen lassen sich mit den Standard-Kultivierungs-Techniken nämlich nicht nachweisen.

Schätzungen der Zahl der verschiedenen Arten schwanken zwischen zehn- und dreißigtausend. Das breiteste Arten-Spektrum wurde im Speichel und im Darm gefunden. Mit hundert Billionen Zellen macht die Mikrobiota, also die Gesamtheit der Mikroorganismen in und an uns, die zehnfache Menge unserer eigenen Körperzellen aus. Während die menschlichen Zellen an die 20 000 Gene besitzen, besteht das Mikrobiom aus rund acht Millionen Genen. Und allein die Mikrobenmasse des Darms bringt bis zu zwei Kilogramm auf die Waage.

Ausblick Nach den in den letzten Jahren gewonnenen Erkenntnissen „mischt“ das Mikrobiom insbesondere bei der Immunantwort mit. Es gibt Hinweise darauf, dass es den Verlauf von Erkrankungen modifiziert, und es wird als funktionale Einheit gesehen, die den Stoffwechsel beeinflusst. Schon länger vermutet man eine Verbindung zwischen Zusammensetzung der Darm-Mikrobiota und Allergierisiko beziehungsweise der Entwicklung einer atopischen Erkrankung.

STUHLTRANSPLANTATION
Steigerung der KIndem Stuhl eines gesunden Spenders in den Dickdarm des Patienten eingebracht wird, gelingt es, verlorene mikrobielle Vielfalt wiederherzustellen. Dieser Ansatz war in Studien bei schweren Darminfektionen mit Clostridium difficile sehr erfolgreich. Diese Infektion stellt oft vor große Probleme: Sie geht mit einem hohen Rezidivrisiko einher, da die Standardtherapie mit Metronidazol oder Vancomycin die konkurrierende Standortflora weiter dezimiert.

So weist die Zusammensetzung der Darmbakterien von Kindern nach einem Kaiserschnitt ein anderes Muster auf als bei Kindern, die bei einer natürlichen Geburt auf der Passage durch den Geburtskanal erheblich mehr mütterlichen Keimen exponiert wurden. Nach epidemiologischen Untersuchungen ist die Sectio mit einem höheren Allergierisiko verbunden. Einige Forscher vermuten außerdem einen Zusammenhang zwischen der jeweiligen Ausstattung der intestinalen Mikrobiota mit der Entwicklung von Autoimmunerkrankungen.

Eine Rolle der Keim-Komposition bei entzündlichen Darmerkrankungen und beim sogenannten Reizdarm-Syndrom ist wahrscheinlich – unklar ist noch, ob als Ursache oder als Folge von Entzündung und Diarrhö. Eine mögliche Beteiligung bei Adipositas und Diabetes wird bereits diskutiert. Inzwischen überschlagen sich in den Medien schon die Spekulationen und Erwartungen an mögliche therapeutische Implikationen der Mikrobiom-Forschung. Beispielsweise hat man eine Assoziation einer Anhäufung bestimmter Bakterien im Darm, die entzündliche Reaktionen hervorrufen können, mit dem Auftreten von Darmkrebs gefunden.

Allerdings ist es noch viel zu früh, aus solchen Korrelationen auf kausale Zusammenhänge zu schließen. Schließlich ist die Bandbreite unterschiedlicher Arten und auch der Anzahl der Organismen nach ersten Ergebnissen erstaunlich variabel – auch zwischen gesunden Menschen, selbst wenn diese in ähnlicher Umwelt leben.

Im Darm Den Nutzen der Darmflora beziehungsweise der intestinalen Mikrobiota kennt man schon länger: Zum einen helfen die unzähligen Untermieter eifrig bei der Verdauung mit, da sie Enzyme beisteuern, durch die sonst nicht verwertbare Substanzen aus der Nahrung aufgeschlossen werden. Zusätzlich unterstützen sie die Barrierefunktion des Darmepithels: über die Konkurrenz mit pathogenen Erregern um Nahrung und andere Faktoren, das Besetzen entsprechender Rezeptoren in der Schleimhaut sowie die Freisetzung antimikrobieller Stoffe.

Für diese „Kolonisationsresistenz“ sorgen insbesondere Bacteroides, Bifidobakterien, Laktobazillen und Enterokokken. Außerdem spielen die Darmbakterien eine Rolle bei Reifung und Funktion des darmassoziierten Immunsystems. Auch die Peristaltik des Darms vermögen sie anzuregen. Die Zusammensetzung der Keime ist individuell und relativ stabil. So findet sich etwa bei Menschen, die als Säugling gestillt wurden, noch im Erwachsenenalter eine andere Struktur des Darm-Mikrobioms.

Andererseits gibt es Hinweise, wonach es sich zumindest in Teilen auch kurzfristig verändern kann. Bekanntes Beispiel: Antibiotika-Therapie. Mit dem Alter reduziert sich die Vielfalt der Arten – was das gesamte „Team“ tendenziell instabiler und den Darm anfälliger für Invasionen durch pathogene Keime macht.

Auf der Haut Auch die Hautflora ist ein gutes Beispiel für eine gelungene Symbiose: Auf der Haut finden die verschiedenen Keime ein günstiges Milieu und Nahrung, im Gegenzug stärken sie die Barrierefunktion der Haut. Sie „arbeiten“ dabei regelrecht mit den Hautzellen zusammen: Diese produzieren sogenannte Antimikrobielle Peptide (AMP), mit deren Hilfe sie potenziell pathogene Keime abwehren. Auch Bakterien setzen solche Moleküle frei. Beispielsweise produziert Staphylococcus epidermidis eigene AMP, die in der Lage sind, Staphylococcus aureus in Schach zu halten.

Bei Entzündungsvorgängen im Rahmen des atopischen Ekzems spielt nach heutiger Auffassung eine Überbesiedlung mit Staphylokokken eine Rolle. Eine interessante neue Beobachtung haben genauere Untersuchungen des kutanen Mikrobioms geliefert: Im akuten Schub der Neurodermitis ist die normale Vielfalt der Hautkeime offenbar dramatisch verringert. Voraus geht der Krankheitsphase vermutlich ein verstärktes Wachstum der Staphylokokken. Nach einer erfolgreichen Therapie konnten in einer Studie wieder vermehrt verschiedenste Arten der normalen Standortflora wie Propionibakterien und Corynebakterien nachgewiesen werden. Die Diversität des kutanen Mikrobioms gilt daher inzwischen als Schlüssel zur Hautgesundheit.

Den Artikel finden Sie auch in Die PTA IN DER APOTHEKE 10/15 ab Seite 94.

Waldtraud Paukstadt, Dipl. Biologin

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