Bakterien

Das menschliche Mikrobiom ist eine Schatzkammer, die darauf wartet, aufgeschlossen zu werden

Bakterien stehen im Mittelpunkt aller Lebensformen auf dem Planeten Erde und sind die wesentlichen Bausteine, die lebende Organismen so machen, wie sie sind

Vasu Appanna, Laurentian University

Sowohl das Mitochondrium (Mitochondrium Tooltip) – das in den meisten Organismen vorkommt und in der Zelle Energie erzeugt – als auch der Chloroplast (Chloroplast Tooltip) – der in Pflanzen befindliche Ernter der solaren Energie – lassen sich auf ihre bakteriellen Vorfahren zurückführen. Diese spezialisierten Mikroben legten den Grundstein für die Biodiversität, in der wir leben.

Mikroben sind Teil aller mehrzelligen Organismen, wo sie eine Vielzahl von lebenswichtigen Funktionen erfüllen, darunter die Verdauung von Nährstoffen und Signalprozesse. Die Mikroben, die ein integraler Bestandteil lebender Organismen sind, werden als Mikrobiom bezeichnet. Das Mikrobiom findet sich in Kreaturen, die so einfach wie die Hydra (Hydra Tooltip) und so komplex wie Menschen, Elefanten und Bäume sind.


Lesen Sie mehr dazu: Wie die Victorianer helfen, unsere Besessenheit vom Mikrobiom zu erklären. (en)


Menschliches Mikrobiom

Mikroben sind bereits in der Anfangsphase der Entwicklung Teil des Menschen und spielen eine wichtige Rolle für die Funktion des menschlichen Körpers. Das menschliche Mikrobiom besteht aus Viren, Bakterien und Pilzen, die sich in Gemeinschaften im und am Körper befinden.

Obwohl diese Mikroben schon immer Teil der menschlichen Anatomie waren, wurden sie erst kürzlich mit technologischen Fortschritten wie molekularen Bildgebungswerkzeugen und der genetischen Sequenzierung visualisiert. Wir können nun diese mikrobiellen Einheiten visualisieren, während sie sich betätigen und wichtige Aufgaben ausführen.


Die Haut des Menschen besiedelnde Mikroorganismen (Hautmikrobiom), Verteilung auf die Körperregionen
Die Haut des Menschen besiedelnde Mikroorganismen (Hautmikrobiom), Verteilung auf die Körperregionen. Dieses Bild ist public Domain, da es von den National Institutes of Health stammt.

Das menschliche Mikrobiom ist eines der größten Organe und wiegt bei einem Erwachsenen etwa zwei bis drei Kilogramm. Obwohl es unsichtbar ist, macht das Mikrobiom seine physische Präsenz durch gelegentliche Geräusche und Gerüche deutlich.

Das Mikrobiom verleiht uns die einzigartigen Eigenschaften, die wir besitzen. Die Zusammensetzung des Mikrobioms verändert sich während unseres Lebens und eine Abnahme der Anzahl und Vielfalt seiner Bestandteile ist mit Krankheiten und Alterung verbunden. Tatsächlich ist bekannt, dass gesunde Menschen und Hundertjährige eine größere Vielfalt an mikrobiellen Partnern beherbergen als ungesunde Menschen.

Standortspezifische Funktionen

Das Mikrobiom arbeitet in Harmonie mit verschiedenen Organen im Körper und trägt zum reibungslosen Funktionieren des Menschen bei. So schützen beispielsweise Mikroben auf der Hautoberfläche vor dem Eindringen von opportunistischen Bakterien und Krankheitserregern. Diese Mikroben helfen auch bei der Wundheilung, stärken das Immunsystem und produzieren flüchtige Signalmoleküle, die für die Kommunikation im Körper und Nervensystem unerlässlich sind.

Der Darm, der die größte Menge an Mikroben beherbergt, wäre ohne mikrobielle Hilfe nicht in der Lage, seine Verdauungsaufgaben zu erfüllen. Mikroben im Darm besitzen eine Vielzahl von Enzymen, die der Verdauung komplexer Kohlenhydrate und der Extraktion von Nährstoffen aus den von uns konsumierten Lebensmitteln dienen. Ein durchschnittlicher Mensch verbraucht während seines Lebens bis zu 60 Tonnen Nahrung. Ein mikrobenfreier Verdauungstrakt würde noch mehr Nahrung benötigen, eine Situation, auf die die Welt lieber verzichten würde.

Darmmikroben produzieren auch Vitamine wie B12 (B12 ist entscheidend für die Stoffwechselaktivität), Hormone, Neurotransmitter und eine Vielzahl von Metaboliten, die in normale Körperprozesse integriert sind. Sie spielen auch eine aktive Rolle im Schicksal der Medikamente, die wir einnehmen. Tatsächlich interagieren oral eingenommene Medikamente erst mit dem Darm-Mikrobiom, bevor sie ihre angestrebten Ziele erreichen.

Die aus dem Mikrobiom gewonnenen molekularen Einheiten, wie kurzkettige Fettsäuren, sind Teil unseres normalen Entwicklungsprozesses.

Mikroben sind einzigartig sowohl für das Individuum als auch für die Stelle am Körper, an der sie vorkommen. So ist beispielsweise die fettige Stirn eher der bevorzugte Wohnsitz von Propionibakterien (Propionibakterien Tooltip), während die feuchte Nase von Corynebakterien bevölkert wird (Corynebacterium Tooltip). Der Magen besitzt säuretolerante Bakterien, während der Dickdarm anaerobe Bewohner beherbergt.

Bild 15/21 von 1000 Händeschütteln, einem bioartistischen Mikrobiom-Kartierungsprojekt.
Bild 15/21 von 1000 Händeschütteln, einem bioartistischen Mikrobiom-Kartierungsprojekt. François-Joseph Lapointe, Université de Montréal, CC BY

Zum Verständnis des Mikrobioms

Dieses unsichtbare Organ wird durch unterschiedliche Faktoren wie die Gene der Eltern, Geografie, Ernährung und Lebensstil moduliert. Obwohl der Fingerabdruck des Mikrobioms noch in den Kinderschuhen steckt, ist es klar, dass eine Person, die in einem städtischen Gebiet lebt, eine andere mikrobielle Gemeinschaft beherbergen wird als ein Landbewohner. Da das Mikrobiom wie jedes andere Organ ist, kann die Störung seiner zellulären Komponenten – die so genannte Dysbiose – eine Reihe von Beschwerden wie Fettleibigkeit, Reizdarmsyndrom, Dermatitis und neurologisches Ungleichgewicht auslösen. Einige dieser Krankheiten können durch den Einsatz von Probiotika und Präbiotika geheilt werden, die das mikrobielle Ungleichgewicht ausgleichen sollen.

Obwohl dieses weitläufige unsichtbare Organ erst vor kurzem visualisiert wurde, könnte die Entflechtung seiner Funktionen in Verbindung mit dem Verständnis seiner Ursprünge zu großen Veränderungen in der Gesundheitsversorgung, der Gesundheitserziehung, der Ernährung und den persönlichen Merkmalen führen.

Die Identifizierung jedes mikrobiellen Bestandteils und seiner Rolle ermöglicht die Klassifizierung jedes Einzelnen nach seinem Mikrobentyp; dies hat das Potenzial, so revolutionär zu sein wie die Entdeckung von Blutgruppen im zwanzigsten Jahrhundert. Mikrobielle Fingerabdrücke würden zu einer geradezu seismischen Veränderung in der Gesundheitsqualität und -versorgung führen.

Die Manipulation und Anreicherung ausgewählter mikrobieller Gemeinschaften – die sogenannte Mikrobiom-Technik – würde die Gesundheit verbessern, Organe verjüngen, Charakterzüge verbessern und zu wirksameren Medikamenten führen.

Mikroben-ergänzte Cremes für Hautkrankheiten und mit Mikroben angereichert Nahrungsergänzungsmittel werden bereits routinemäßig als individualisierte Kuren propagiert. Die Erfassung von Mikroben und ihren Metaboliten kann zu einer gängigen molekularen Strategie werden, um Individuen und sogar ihr Verhalten zu identifizieren.

Wir stehen gerade am Anfang einer Gesundheitsrevolution, die das Potenzial hat, ein gesellschaftlicher Wendepunkt zu werden.

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Weiter Publikationen von Dr. Vasu Appanna

Website: http://vappanna.laurentian.ca/
OntarioGenomics: http://www.youtube.com/watch?v=66qaljohRZc
Vasu D Appanna Publikationen: https://loop.frontiersin.org/people/78184/overview
Human Microbes – The Power Within: http://www.springer.com/us/book/9789811076831
microbesandyou: Gut Microbiome and Limitless Blood Supply
Global Medical Discovery/appannaThe Conversation

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Dies ist eine autorisierte Übersetzung des Artikels: The human microbiome is a treasure trove waiting to be unlocked von Vasu Appanna, Professor, Biochemistry, Laurentian University erschienen am 14. Juli 2019 in The Conversation.

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Das Titelbild von von Arek Socha auf Pixabay

Die Haut des Menschen besiedelnde Mikroorganismen (Haut-Mikrobiom): Verteilung auf die Körperregionen. Dieses Bild ist public domain, da es von den National Institutes of Health stammt.

Bild 15/21 von 1000 Händeschütteln, einem bioartistischen Mikrobiom-Kartierungsprojekt François-Joseph Lapointe, Université de Montréal, CC BY

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Update: 12. Dez 2019 @ 16:19
CC BY-ND 4.0 
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