Das humane Mikrobiom

5/12/202415 min read

Das menschliche Mikrobiom ist eine komplexe Gemeinschaft von Mikroorganismen. Jedes Individuum trägt eine einzigartige mikrobielle Zusammensetzung. Das Mikrobiom beeinflusst auf vielfältige Weise verschiedene Prozesse des Körpers. Sie sind alle unterschiedlich, spezifisch zusammengestellt und an die jeweiligen Stoffwechselbedingungen angepasst, die an den verschiedenen Körperregionen, wie beispielsweise Darm, Haut, Mund und Vaginalbereich vorzufinden sind. Die Funktionen dieser lebensraumspezifischen Mikrobiota beeinflusst das immunologische, das metabolische und neurologische System. Die Diversität an Mikrobiomen, die im Körper ist kann von der Geburt, der Ernährung, Medikamente und bis zum Lebensstil beeinflusst werden. Ihre Bedeutung für die Gesunder-haltung des menschlichen Organismus ist heute erwiesen, allerdings sind viele Zusammenhänge noch wenig untersucht. (vgl. Hörsch, 2022, S. 27).

Funktionen

Über die Nahrung, Atmung und Körperkontakte gelangen sie in den Organismus. Eines der Hauptgebiete, auf denen das Mikrobiom eine essenzielle Funktion ausübt, ist die Unterstützung der Verdauung und Nährstoffaufnahme (vgl. Hörsch 2022, S. 28). Die große Mehrheit des humanen Mikrobioms befindet sich im Darm. Sie sind an der Verdauung von Nahrung beteiligt und stellen Stoffwechselprodukte und Nährstoffe für unseren Körper zur Verfügung. Ohne die Mikroben im Darm wäre eine normale Verdauung nicht möglich. Mikroorganismen wandeln beispielsweise komplexe Pflanzenfasern in Stoffwechselprodukte um, die wir als Energiequelle nutzen. Mikroben wie Bacteroidetes und Firmicutes sind in der Lage, unverdauliche Fasern zu Metaboliten abzubauen, die dann von dem Körper als Energiequellen verwenden können. Sie liefern uns auch Vitamine wie B12 und K2 (vgl. Schulze, 2014, S. 6). Als nächstes ist unser Mikrobiom notwendig, um ein gesundes Immunsystem zu entwickeln. Die Exposition gegenüber sehr unterschiedlichen Mikroorganismen sowie Infektionserregern und Parasiten im Laufe unseres Lebens hilft dem Immunsystem, zwischen nützlichen, neutralen und pathogenen Mikroorganismen zu unterscheiden und reift so zu einem hocheffizienten System heran. Ein gesundes Darmmikrobiom stärkt die Darmbarrierefunktion und verhindert das Einwandern pathogener Erreger (vgl. Frost 2022, S.1018). Ein intaktes Mikrobiom im Darm stärkt somit das Immunsystem und beugt Darmkrankheiten vor. Auf unserer Haut bilden Mikroben eine Schutzschicht, die Keime abwehrt und die Wundheilung unterstützt.

Die Darmmikrobiome haben einen Einfluss auf unser Gehirn. Die Darm-Hirn-Achse beschreibt das Kommunikationssystem zwischen dem zentralen NS und unserem Darmmikrobiom. Durch die Aktivierung der Ausschüttung von Hormonen wie Serotonin beeinflussen das Verhalten und die neuronale Entwicklung. Veränderungen in der Zusammensetzung des Darmmikrobioms können sogar zu depressivem Verhalten führen. (vgl. Refisch 2023, S. 1005) https://link.springer.com/article/10.1007/s00115-023-01552-x

Einflussfaktoren auf die Diversität des Mikrobioms

Das Mikrobiom ist verschiedenen Einflüssen ausgesetzt, die positive wie negative Einflüsse auf den humanen Körper haben. Von besonderer Bedeutung ist diese Exposition in der frühen Kindheit, die auch mit der sog. Hygiene-Hypothese in Verbindung gebracht wurde. Diese Hypothese besagt, dass eine fehlende Exposition gegenüber Mikroorganismen die natürliche Entwicklung eines gesunden Immunsystems unterdrückt. Wird das Immunsystem wiederum nicht durch mikrobielle Belastung trainiert, kann es auch auf nicht-pathogene Stoffe abzielen – daraus könnten sich Nahrunsgsmittelallergien entwickeln. Im schlimmsten Fall hält das Immunsystem eurer eigenen Zellen für gefährlich, was zu Autonomieerkrankungen führen kann. Ein gesundes Leben wird durch ein gesundes Mikrobiom bestimmt und umgekehrt. Dies gilt nicht nur für eine gesunde Ernährung, sondern für den gesamten Lebensstil. Dabei ist zu beachten, dass sich die Mensch-Mikrobiom-Symbiose gegenseitig beeinflusst. Das heißt, obwohl unsere Mikroben uns gesund halten, reagieren sie auch stark auf einen ungesunden Lebensstil, einschließlich der Ernährung, aber auch der Einnahme von Medikamenten, Stress, geringe körperliche Aktivität und viele anderen Faktoren. Solche Faktoren können im Extremfall zu einer Störung des mikrobiellen Gleichgewichts, einer sogenannten Dysbiose führen, die zu Erkrankungen führen kann. Dabei ist die Ernährung ein wichtiger Einflussfaktor auf die Diversität.

Ernährung

Die Ernährung spielt eine wichtige Rolle bei der Zusammensetzung des Mikrobioms. Es gibt einen klaren Zusammenhang zwischen unserem Darmmikrobiom, unserer Ernährung und chronischen Krankheiten wie Fettleibigkeit. Die so genannte westliche Ernährung, d.

h. fett- und zuckerreiche Ernährung führt im Gegensatz zu einer zuckerarmen, Polysaccharid-reichen Ernährung zu einer staken Veränderung der mikrobiellen Ökologie des Darms: Zunächst ist ein dramatischer Rückgang der Vielfalt festzustellen. Dann wird der Bakterienstamm Bacteroidetes zahlenmäßig reduziert und die Firmicutes nehmen zu, insbesondere die Klasse der Mollicutes. Es gibt immer mehr Beweise dafür, dass eine ballaststoffreiche Ernährung, insbesondere eine abwechslungsreiche pflanzliche Ernährung, weniger Fleisch und mehr fermentierte Lebensmittel für unsere mikrobiellen Bewohner von Vorteil sind. Je vielseitiger der Kontakt mit naturbelassenen Nahrungsmitteln ist, desto vielseitiger bildet sich auch unser Mikrobiom heraus.

Wie wichtig ist die Ernährung für das Mikrobiom? Wir sind, was wir essen. Das gilt auch für unser Mikrobiom im Darm. Dabei sind die sogenannten Probiotika wichtig. Sie stecken

z. B. in Kefir, Sauerkraut, Rohmilchkäse und anderen vergorenen Lebensmitteln. Es sind Mikroorganismen wie Milchsäurebakterien oder Hefepilze. Im Darm können sie die Darmwand stärken, dass die Krankheitserreger nicht eindringen können. Präbiotische Lebensmittel, die in vielen Bastoffreichen Nahrungsmittel erhalten sind, sind ein idealer Nährboden für nützliche Bakterien. Eine einseitige Ernährung bildet sich die Vielfalt der Mikroben im Darm zurück.

Es ist teilweise möglich auch eine gesunde Zusammensetzung des Darmmikrobioms zu fördern, durch die richtige Nahrung für unsere nützlichen Mikroben auswählen.

Wir können sogar unser Mikrobiom mit der Nahrung formen, die wir liefern oder nicht liefern. Beispiel: Wenn Sie hauptsächlich verarbeitete Lebensmittel und kein frisches Gemüse und Obst zu sich nehmen, verliert man wahrscheinlich die Mikroorganismen, die Pflanzenfasern in die von eurem Körper benötigten Stoffwechselprodukte umwandeln können.

Wissenschaftler haben berechnet, dass wir ohne unsere Mikroben die 5- fache Menge an Nahrung zu uns nehmen müssten, um den gleichen Nährwert zu erhalten. Den Prozess, durch den Mikroben unsere Nahrung verdauen, nennt man Fermentation – was man auch von der Käse-, Wein- und Bierherstellung kennt. Mikroben fermentieren Lipide, Kohlenhydrate und Proteine zu hauptsächlich kurzkettigen Fettsäuren, die dann von unserem Körper als Energiequelle genutzt werden, aber auch Entzündungsreaktionen und Schmerzen reduzieren.

Zu den Veränderungen im Mikrobiom gehört auch eine Veränderung des Stoffwechselpotenzials:

Der Import und die Fermentation von Einfachzuckern wird gesteigert, Gene, die für Beta- Fructosidasen kodieren, werden angereichert und ein Verlust von Motilitätsgenen wird nachweisbar. Als Folge dieser ernährungsbedingten Veränderungen steigt die Fähigkeit, die typische Kohlenhydrate der „westlichen Ernährung“ aufzunehmen und eine verminderte Fähigkeit, importierte Zucker zu kurzkettigen Fettsäuren zu metabolisieren. Letztendlich erhöht die Dysbiose des Darmmikrobioms das Risiko, fettleibig zu werden.

Eine vegetarische Ernährung fördert die Vermehrung von Bakterien, die pflanzliche Polysaccharide gut abbauen können (z.B. Roseburia spp., Eubacterium rectale, Ruminococcus bromii), während bei fleischreicher Ernährung Mikroorganismen einen großen Anteil ausmachen, die Gallensäuren tolerieren (z.B. Alistipes, Bilophila und Bacteroides spp.).

Heute wissen wir, dass jeder Mensch un- terschiedlich auf Ernährungsinterven- tionen reagieren kann, in Abhängigkeit vom individuellen Mikrobiom. Trägt ein Proband A z. B. Darmbakterien, die aus einer bestimmten Ernährung vermehrt TMAO synthetisieren, und Proband B nicht, hat die gleiche Ernährungsinter- vention unterschiedliche Effekte auf die menschliche Physiologie. Dies bedeu- tet, dass Ernährungsstudien in Zukunft nicht nur den Zusammenhang Ernäh- rung → Mensch adressieren sollten, son- dern vielmehr den Zusammenhang Er- nährung → Mikrobiom → Mensch, was aller Voraussicht nach künftig eindeuti- gere Ergebnisse liefern wird.

https://link.springer.com/content/pdf/10.1007/s11428-021-00754-8.pdf

Angesichts der Tatsache, dass Hundertjährige in südeuropäischen Ländern und Japan häufiger vorkommen, wo ähnliche Lebensmittel konsumiert werden, muss ein starker Zusammenhang mit einer gesunden Ernährung bestehen.

Geburt

Ein weiterer wichtiger Aspekt des Mikrobioms ist die vertikale Übertragung von Mikroben von der Mutter auf das Kind bei der Geburt. Diese Übertragung legt den Grundstein für das Mikrobiom des Neugeborenen und beeinflusst dessen gesundheitliche Entwicklung. Vaginal geborene Kinder erhalten beispielsweise eine höhere Diversität bezüglich ihres Darmmikrobioms auf als die bei Kaiserschnitt geborenen Kindern. Das Mikrobiom entspricht eher der Hautflora der Mutter. Diese Unterschiede in der mikrobiellen Besiedelung können langfristige Auswirkungen auf die Gesundheit haben. 4, 10, (Neu & Rushing 2011, S. 321 ff.).

Zu den Gesundheitsrisiken, die mit Kaiserschnitt-Geburt in Verbindung gebracht wurden, gehören die Entwicklung von Allergien, Typ-1-Diabetes, Fettleibigkeit und Asthma.

Lebensstil

Die kutane und fäkale Mikrobiota von Menschen, die in einem Haushalt leben, zeigt eine größere Ähnlichkeit als die von Bewohnern getrennter Haushalte. Noch ähnlicher ist die Hautflora, wenn ein Hund im Haushalt lebt, vermutlich da er als Vektor zur Übertragung von Mikroorganismen dient.

Weiterhin führt das Leben auf dem Land oder einem Bauernhof zu einer anderen fäkalen Mikrobiota als das Leben im städtischen Umfeld. Auch das Land, in dem eine Person lebt, beeinflusst das Mikrobiom aufgrund unterschiedlicher Umwelt und Ernährung.

Eine Studie aus dem Jahr 2014 kommt zu der Erkenntnis, das Familien ein stabiles und unverwechselbares Mikrobiom teilen, das bei Wohnungswechseln mit umzieht. Nach ca. 24 Stunden war ein neu bezogener Wohnraum von der vorigen Wohnung bezüglich der mikrobiologischen Besiedlung nicht mehr zu unterscheiden. Pro Familie waren 2.000 bis 20.000 unterschiedliche Bakterienarten nachweisbar.[2]

Kommentiert [DK2]: Stocker R. Das Mikrobiom: Ein Universum für sich Schweizer Zeitschrift für Ernährungsmedizin 2016(2):12-21.

Kommentiert [DK3]: Collado MC, Cernada M, Bauerl C,

Vento M, Perez-Martinez G. Microbial ecology and host-microbiota interactions during early life stages. Gut Microbes. 2012;3(4):352-65.

in den nächsten Monaten kommt das Mikrobiom der weiteren Familienangehörigen (horizontale U9bertragung) und der Umwelt dazu (Neu & Rushing 2011, S. 321 ff.).

Aber es gibt bereits Anzeichen dafür, dass Ernährung, Umwelt, Kontakt zu anderen Menschen und etwas körperliche Aktivität dazu beitragen, dass unser Mikrobiom einen gesunden Zustand bleibt, was die Lebensqualität älterer Menschen erhöht.

Das Mikrobiom entwickelt sich durch horizontale und vertikale Übertragung und ist ein dynamischer Prozess. Die horizontale Transmission beschreibt die mikrobielle Besiedlung aus der Umgebung. Umweltdeterminanten sind zum Beispiel die Ernährung, aber auch der Wohnort (Stadt vs. Land), ob man mit Geschwistern und Haustieren aufgewachsen ist oder nicht. Auch Stress, körperliche Aktivität und soziale Interaktionen spielen in diesem dynamischen Prozess eine große Rolle.

- Bewegung erhöht die Vielfalt des Mikrobioms, wodurch Entzündungen reduziert werden

- Kinder, die in engem Kontakt mit Tieren wie Hunden und Kühen aufwachsen, aufgrund des Mikrobioms, dem sie ausgesetzt sind, ein geringeres Risiko haben, chronische Krankheiten zu entwickeln

Im Allgemeinen haben Menschen aus der westlich geprägten, industrialisierten Welt ein anderes Mikrobiom als Menschen aus der ländlichen Bevölkerung. Das hängt mit dem gesamten Lebensstil zusammen. Natürlich spielen medizinische und antibiotische Behandlungen eine wichtige Rolle, aber auch eine geringere Belastung durch Boden, Nutz- und Haustiere, weniger körperliche Bewegungen sowie der Einsatz von Waschmitteln und die Häufigkeit des Waschens mit Seife spielen eine Rolle. Das Mikrobiom trainiert unser Immunsystem und schützt uns vor Krankheitserregern.

Abgesehen von der Ernährung bestimmen in der frühen Kindheit viele andere Umweltfaktoren ein gesundes Mikrobiom. Studien an großen Kohorten zeigen, dass der Kontakt zu Nutztieren, Haustieren, und Geschwistern Faktoren darstellen, die in einem direkten Zusammenhang mit einem gesunden Mikrobiom und einem gesunden Kind stehen, mit einem geringeren Risiko, Allergien, Fettleibigkeit und Atemwegserkrankungen wie Asthma zu entwickeln.

Im Laufe der Zeit haben wir durch unsere Lebensweise und unseren Lebensstil sehr viel Mikroorganismen verloren, was letztlich zu einem Anstieg der chronischen Erkrankungen führt (Blaser 2017).

Blaser, M. 2017. The theory of disappearing microbiota and the epidemics of chronic diseases. – Nature Reviews Immunology, 17(8): 461-463.

In einer Studie aus den USA wurden zwei Gruppen verglichen, deren Lebensweise sehr ähnlich ist, die sich aber in der Art der Landbewirtschaftung unterscheiden: Amische, die noch traditionell und nur mithilfe von Pferden ihre Felder bewirtschaften, und Huttiten, die z. B. Traktoren in der Landwirtschaft benutzen. Die Asthmarate, die bei Kindern in der Normalbevölkerung bei etwa 30 % liegt, lag bei den Huttiten bei 10 % und bei den Amischen bei nahezu Null (Stein et al. 2016).

Medikamente

Fast alle Medikamente können die Mikrobiota verändern. Insbesondere Antibiotika haben einen erheblichen Einfluss auf das intestinale Mikrobiom, indem sie sensible Mikroorganismen abtöten, wobei auch viele resistente Stämme eliminiert werden. Dies erklärt sich durch Interaktionen zwischen den einzelnen Bakterien. Nach Antibiotikaeinnahme erholt sich das Mikrobiom häufig innerhalb von wenigen Wochen. Bei einigen Menschen sind jedoch lang anhaltende Veränderungen nachweisbar. Dabei ist auch die Häufigkeit der Medikamenteneinnahme entscheidend.

Antibiotika

Antibiotika rettet leben. Die Entdeckung von Antibiotika war grundlegend, und ihre Verfügbarkeit ist von entscheidender Bedeutung für die Behandlung bestimmter Infektionskrankheiten. Wir müssen uns jedoch bewusst sein, dass ein Antibiotikum nicht zwischen guten und schlechten Bakterien unterscheidet. Jedesmal nach Einnahme von Antibiotika sind nicht nur Krankheitserreger ssondern auch symbiotische Mikroben betroffen. Die antibiotischen Behandlungen der Mutter vor der Geburt und natürlich die Behandlung des Babys nach der Geburt hat Folgen für die Entwicklung des Mikrobioms. Es reduziert die Anzahl und das Wachstum von nützlichen Bakterien im Darm des Babys, die nur für die Milchverdauung notwendig sind. Infolgedessen zeigen mit Antibiotika behandelte Säuglinge oft eine verminderte Energieaufnahme die das normale Wachstum und die normale Entwicklung beeinträchtigen kann. Die Behandlung mit Antibiotika wird auch mit der Entwicklung chronischer Krankheiten wie Autonomieerkrankungen, Diabetes Typ 2 und Fettleibigkeit in Verbindung gebracht. Tatsächlich können Antibiotika trotz ihrer Notwendigkeit in bestimmten Fällen die mikrobielle Entwicklung im frühen Leben beeinträchtigen, die für die Gesundheit im späteren Leben wichtig ist, und sollten daher mit Vorsicht verschrieben und eingenommen werden. Tatsächlich ist auch ein Kaiserschnitt sehr oft die einzige Möglichkeit, das Leben von Mutter und Kind zu retten, und natürlich ist eine Frühgeburt in den meisten Fällen unvorhersehbar und unvermeidlich. Beides wird auch nicht unbedingt zu den genannten gesundheitlichen Problemen führen. Darüber hinaus werden durch intensive Forschung und die Anerkennung des Mikrobioms in der Medizin Kaiserschnitte und Frühgeburten heutzutage häufig mit mikrobiellen Gemeinschaften, sogenannten Probiotika behandelt, die auf der mikrobiellen Zusammensetzung des Geburtskanals der Mutter basieren. Auf diese Weise werden Babys mit allen nützlichen Mikroben versorgt, die sie unter normalen Bedingungen erhalten würden.

Verbindung zwischen Dysbiose und spezifischen Krankheiten wie Reizdarmsyndrom, Typ-2-Diabetes und Autoimmunerkrankungen.

Eine Dysbiose kann zu vielfältigen Krankheiten führen, darunter entzündliche Darmerkrankungen, Allergien und psychische Störungen. Das Verständnis dieser komplexen mikrobiellen Ökosysteme ist entscheidend, um die Mechanismen zu erforschen, die Gesundheit und Krankheit beim Menschen beeinflussen, und um neue therapeutische Strategien zu entwickeln, die auf die Modulation des Mikrobioms abzielen.

Urbanisierung ist beispielsweise mit einer Zunahme von Allergien, Asthma und anderen chronischen Krankheiten verbunden. Neben den allgemeinen Verschmutzungsmuster wurde in städtischen Gebieten ein erheblicher Verlust an mikrobieller Vielfalt beobachtet, der mit der Entwicklung von Krankheiten in Verbindung gebracht wurde. Es wird vermutet, dass die Veränderungen des Humanmikrobioms die gleichzeitig mit der Industrialisierung auftreten, der zugrunde liegende Faktor für einen dramatische Anstieg von Stoffwechsel-, Immun-und kognitiven Erkrankungen sein können, einschließlich Fettleibigkeit, Diabetes, Asthma, Allergien, entzündliche Darmerkrankungen und Autismus in den „entwickelten“ Welt. (vgl. Berger et al. 2020, S.16)

Beispiele für Mikrobiom-Dysbiose bedingte Krankheiten sind Austismus, Depressionen, Allergien oder sogar Krebs.

Die Hygienehypothese bildete die Grundlage für translationale Mikrobiomstudien. Sie haben das Ziel, die Mikrobiota von verschiedenen Körperbereichen bei Personen mit unterschiedlichen Krankheitsbildern zu analysieren. Dabei wurde festgestellt, dass sich das Mikrobiom bei Vorliegen einer Erkrankung von dem gesunder Kontrollpersonen unterscheidet. Dabei lässt sich häufig eine Abnahme der Anzahl der Spezies (Alphadiversität) oder der mikrobiellen Verwandschaft (Betadiversität) feststellen. Weiterhin sind Entzündungen oft mit einer relativen Zunahme

der Enterobacteriaceae und einer Abnahme der Lachnospiraceae assoziiert. Ein Zusammenhang liegt z.B. bei folgenden Erkrankungen vor:

• Adipositas

• Diabetes mellitus Typ 2

• chronisch-entzündlichen Darmerkrankungen (CED): u.a. geringere Diversität,

Reduktion von Faecalibacterium prausnitzii, pathogenetische Rolle von Caudovirales bacteriophages, erhöhtes Verhältnis

zwischen Basidiomycota und Ascomycota

• Autoimmunerkrankungen: z.B. Diabetes mellitus Typ 1, rheumatoide Arthritis, multiple Sklerose

• atopischen Erkrankungen: Atopische

Dermatitis, Nahrungsmittelallergien, Asthma bronchiale, allergische Rhinitis

• neurologischen und psychischen Krankheiten: z.B. Autismus, Morbus Alzheimer, Morbus Parkinson)

Des Weiteren beeinflussen die Mikrobiota die Infektionsneigung, das Ansprechen auf Impfungen und die Wirksamkeit der Arzneimitteltherapie. Beispielsweise gehen Bifidobacterium spp. mit einem erhöhten Ansprechen auf PD-L1-

Inhibitoren und Bacteroides thetaiotaomicron und Bacteroides fragilisauf CTLA-4- Inhibitoren einher. Weiterhin kann das duktale Adenokarzinom des PankreasGammaproteobacteria enthalten, die Gemcitabin metabolisieren können.

Durch die anthropogenen Mikrobiomverschiebungen in Richtung reduzierter Vielfalt werden chronische Krankheiten verursacht. Der Diversitätsverlust wiederum korreliert auch mit einer Zunahme der bakteriellen Resistenz gegen Antibiotika.

Das Mikrobiom eines Menschen kann durch eine sogenannte fäkale Mikrobiota-

Transplantation (Stuhltransplantation) über

eine transnasale Magen- oder Duodenalsonde, eine Koloskopie, einen Einlauf oder in Form oral einzunehmender Kapseln übertragen werden. Sie wird v.a.

bei therapierefraktären Clostridium-difficile-assoziierten Diarrhöen durchgeführt.

Ein potentiell zukünftiger Therapieansatz ist der Einsatz einzelner Bakterienstämme oder bakterieller Metabolite. Für den gezielten Einsatz von Probiotika ist die Datenlage derzeit (2020) unzureichend.

Mit der Erweiterung des Forschungs-feldes haben sich in der Mikrobiologie auch neue Therapieformen aufgetan:

Um Krankheiten zu heilen, werden nicht nur Krankheitserreger entnommen, sondern auch gezielt Mikroorganismen dem menschlichen Organismus hinzugefügt. Durch die Übertragung von lebenden Bakterien, sogenannten Probiotika, oder auch durch Stuhltransplantationen können Mikrobiome wiederhergestellt oder verändert werden. Bei vielen menschlichen Erkrankungen wie Adipositas, Diabetes oder Morbus Crohn

finden sich charakteristische mikrobielle Gemeinschaften im Darm, die bei gesunden Personen nicht vorkommen. Die Veränderung des Mikrobioms nach dem Vorbild gesunder Personen könnte ein Weg der Heilung sein. (vgl. Hörsch, 2022, S.27)

Wissenschaftler arbeiten daran die Formula-Milch der Muttermilch zu ähneln durch die Zugabe von Prä- und Probiotika. Die Herausforderung besteht aber darin, die Oligosaccharide hinzuzufügen.

Ein Prä- oder Probiotikum ist eine Zubereitung, die lebensfähige Mikroorganismen enthält. Auch wenn im allgemeinen Verständnis oft-mals die orale, systemische Anwendung im Vordergrund steht – z. B. durch Einnahme von Joghurtkulturen mit dem Ziel, die Darmflora zu stärken – sind Präbiotika nicht auf diese Anwendungsform begrenzt, sondern könnenauch z. B. lokal im

HNO-Bereich Anwendung finden bzw. für diesen von Bedeutung sein. So wird bspw. eine Verminde-rung respiratorischer Infekte durch Präbiotika diskutiert.Naturgemäß am besten untersucht ist aber die Anwendung als Nahrungsergänzung. So kann über die Nahrung die Zusammensetzung des intestinalen Mikrobioms des Menschen binnen 24–48 h effektiv und reproduzierbar moduliert werden [58]. Dies bietet auch einen Ansatz zur Verwendung von Präbiotika [59], um z.

B. die Immunabwehr zu stimulieren. Präbiotika umfassen unverwertbare Kohlenhydrate, zu denen Ballaststoffe, resistente Stärke und Nicht- Stärke-Polysaccharide gehören, die nicht enzymatisch verdaut werden. Diese Stoffe werdendurch das kommensale Mikrobiom im Bereich des Colon/terminalen Ileums zu Propionat, Butyrat und Acetat fermentiert [59].

Präbiotika beeinflussen die Zusammensetzung und die Aktivität des intestinalen Mikrobioms und könnenso Wohlbefinden und Gesundheit des Wirts verbessern [60]. Die stärkste Evidenz für eine präbiotische Wirkung liegen für die Fruktane vom Inulintyp (Fruktooligosaccharide, Inulin und Oligofruktose) sowie für Galaktooligosaccharide vor [61]. Diese Präbiotika sollen das

Wachstum von Laktobazillen oder Bifidobakterien fördern[62]. So

konnte im Tier-modell eine Veränderung der Zusammensetzung des intestinalen Mikrobioms sowie eine Abnahme des Körpergewichts durch Fütterung von kurzkettigen Fettsäuren erreicht werden [63].HNO-spezifisch wurde exemplarisch topischdurch Inokulation von Staph. epidermidis mit und ohne Staph. aureus in einem Mausmodell mit Sinusitis untersucht, ob man das nasale Mikrobiom günstig beeinflussen könne [64]. Nach dreitägiger Anwendung waren mehr Becherzellen unter alleiniger Inokulation mit Staph. aureusnachweisbar. Zusätzliche Inokulation mit Staph. epidermidis dämpfte diesen Effekt signifikant, während alleinige Inokulation mit Staph. epidermidis vergleichbare und geringere Nachweisraten zur Kontrolle erbrachte. Das Konzept basiert auf der Annahme, dass Staph. epidermidis die Biofilm-Bildung durch Staph. aureus z. B. über die inhibitorisch wirksame Serin-Protease ESP kompetitiv hemmen kann.

So wurde auch gezeigt, dass Staph. aureus in humanen Carriern durch zusätzliche Inokulation mit Staph. epidermidis im Rahmen einer Pilotstudie verdrängt werden können [65]. Diese Pilotstudie weisen damit interessante technologische Ansätze z. B. auch zur MRSA-Sanierung durch Antibiotika auf.Für den Oropharynx konnte gezeigt werden, dass eine frühere Exposition von Streptococcus salivarius in-vitro die Zell- Adhärenz von Pneumokokken verhindern kann [66]. Weitere präbiotische Thera-

pieansätze sind im Folgenden im Kontext des jeweils zu beeinflussenden Mikrobiomes aufgeführt. https://www.thieme-connect.de/products/ejournals/pdf/10.1055/s-0043-122301.pdf S6 3.4 Ernährung Präbiotika

Viele Studien beschäftigen sich mit der richtigen Diät über die Auswirkungen bestimmter Lebensmittelarten auf unser Mikrobiom und unsere Gesundheit. Studien sind sich einig, dass eine Ernährung, die reich an pflanzlicher Basis fasern obligatorisch für ein ausgewogenes und gesundes Mikrobiom ist. Im Gegensatz dazu korreliert das Mikrobiom, das der sog.

Westlichen Ernährung folgt, also fettreich und ballaststoffarm, direkt mit Diabetes, Herz-, Kreislauferkrankungen, einem höheren Krebsrisiko und Fettleibigkeit. Fettleibigkeit und damit verbundene Krankheiten gehören zu den größten Gesundheitsrisiken unserer Zeit und die Zahl der übergewichtigen Menschen nimmt weltweit ständig zu. Der Zusammenhang zwischen Darmmikrobiom und Fettleibigkeit wurde in einer Studie gezeigt, bei der das Darmmikrobiom von Zwillingen, von denen einer fettleibig und der andere mager war auf keimfreie Mäuse übertragen wurde. Beide Mäuse wurden mit den gleichen Nährstoffen gefüttert und sehr schnell nahm die Maus, die das Mikrobiom des fettleibigen Zwillings erhielt, an Gewicht zu, während die Maus mit dem Mikrobiom des mageren Zwillings nicht zunahm.

Mikrobielle Behandlungen in Form von Prä-, Pro-, Syn- und Postbiotika sind vielversprechend, um ein gesundes Mikriobiom zu erhalten und eine Vielzahl von Krankheiten zu heilen, die mit mikrobieller Dysbiose und Krankheitserregerinfektionen korreliert sind. Die älteste, aber gleichzeitig auch eine der effektivsten mikrobiellen Behandlungsmethoden ist die Stuhltransplantation. Bereits vor 1000 Jahren verwendetete die chinesische Medizin Stuhltransplantationen um Krankheiten zu heilen. Heute verwenden wir eine

„gesunde! Stuhlprobe eines gesunden Spenders, die alle gesunden Mikroben enthält und stellen sie einem Patienten zur Verfügung der an einer Krrankheit wie einer Clostridium- difficile-Infektion leidet. Bis zu 90% der mit Stuhltransplatanten behandelten Patienten waren langfristig geheilt. Diese Rate ist im Vergleich zu Antibiotikabehandlungen viel höher.

Large collaborative projects, such as the Human

Microbiome Project in the US and MetaHIT (Metagenomics of the Human Intestinal Tract) in Europe, have produced a wealth of data on the gut’s microbial communities in people with specific diseases, as well as in healthy populations. These projects revealed the microbial diversity among individuals, and highlighted the need for deeper analysis of the microbiome to understand its contribution. Perturbation of the gut microbiome is associated with numerous

diseases and not just those that affect the digestive system, such as inflammatory bowel disease (IBD).

Microbiome Project in den USA und MetaHIT (Metagenomics of the Human Intestinal Tract) in Europa, haben eine Fülle von Daten über die mikrobiellen Gemeinschaften des Darms bei Menschen mit Krankheiten als auch in gesunden Bevölkerungsgruppen gewonnen. Diese Projekte zeigten die mikrobielle die mikrobielle Vielfalt bei einzelnen Menschen und machten deutlich, dass das Mikrobiom eingehender analysiert werden muss, um seinen seinen Beitrag zu verstehen. Störungen des Darmmikrobioms werden mit zahlreichen Krankheiten in Verbindung gebracht, nicht nur mit solchen, die das Verdauungssystem betreffen, wie etwa entzündliche Darmerkrankungen Darmkrankheit (IBD). https://www.nature.com/articles/d42473-020-00214-9 S. 2