Mikrobiom und Gesundheit

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Theresa Raske
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1 Mikrobiom und Gesundheit Untenstehend nur eine Auswahl der Gesundheitsstörungen, die im Zusammenhang mit unseren Mikroben stehen: Akne Antibiotika-assoziierte Diarrhoe Asthma und Allergien Autismus Autoimmun-Erkrankungen Krebs Karies Depression und Ängste Diabetes Ekzeme Magengeschwüre Arteriosklerose Entzündliche Darmerkrankungen (CED) Fehlernährung Übergewichtigkeit Homepage der Universität Utah ( content/microbiome/disease)

Karies Depression und Ängste Diabetes Ekzeme Magengeschwüre Arteriosklerose Entzündliche Darmerkrankungen (CED)

2 Artendiversität Kulturell: Mundmikrobiot: < 100 Arten Darmmikrobiot: Arten Nicht kulturelle Untersuchungen ergeben je nach Methode (Pyrosequenzierung, Fluoreszenz-in-situ- Hybridisierung, s16 RNA-Sequenzierung) unterschiedliche Zahlen von taxonomischer Phylotypen diskontinuierliche Gradientengel-Elektrophorese: 3800 Genotypen Darüber hinaus sind auch Bakteriophagen bekannt, ca Typen. Kernmikrobiot Variiert in den unterschiedlichen Lebensphasen, ist jedoch relativ konstant mit Arten im Darm und Arten im Mund. Mundmikrobiota reflektieren nicht die ethnische, wohl aber die geographische Herkunft des Trägers. Mundmikrobiot ist ein kommunizierender Partner des Darmmikrobiots.

hinaus sind auch Bakteriophagen bekannt, ca. 1200 Typen.

3 Enterotyp 1 vorwiegend Bacteroides verstoffwechseln Fette, Eiweiße, Vitaminsynthese Enterotyp 2 vorwiegend Prevotella verstoffwechseln Kohlehydrate, Fette, Synthese kurzkettiger Fettsäuren z.b. Butyrat Enterotyp 3 vorwiegend Ruminokokken verstoffwechseln vorwiegend Ballaststoffe, regen Mucinbildung an, Butyratbildner The Health Advantage of a Vegan Diet: Exploring the Gut Microbiota Connection Glick-Bauer, Yeh 2014 Das Mikrobiomprofil der Veganer unterscheidet sich erheblich von dem der Omnivoren, aber nicht immer signifikant von dem der Vegetarier. Es weist erheblich weniger Pathobionten auf, dafür finden sich reichlich protektive Spezies. Erniedrigte Entzündungsaktivitäten könnten der Schlüssel sein, um die Schutzfunktionen der veganen Darmflora hinsichtlich der protektiven Gesundheitsfaktoren zu erklären.

Connection Glick-Bauer, Yeh 2014 Das Mikrobiomprofil der Veganer unterscheidet sich erheblich von dem der Omnivoren, aber nicht immer signifikant von dem der Vegetarier.

4 Positive Effekte der Mikrobiota auf den menschlichen Organismus - Bereitstellung von Genen (3 Mio Gene) (Genpool-Funktion) - Stoffwechselleistungen (z.b. Acetat, Butyrat, Propionat) - Modifikation von Pflanzeninhaltsstoffen und Xenobiotika - Modulation der Epigenetik der Menschen - Abwehr von Krankheitserregern durch Immuntraining und Verdrängung - Wechselwirkung zwischen Mikrobiota und der extrazellulären Matrix - Wechselwirkung Mikrobiota fasciales Bindegewebe

Acetat, Butyrat, Propionat) - Modifikation von Pflanzeninhaltsstoffen und Xenobiotika - Modulation der Epigenetik

5 Negative Wirkungen des Mikrobioms Giftung statt Entgiftung (H 2 S, Ammoniak, Nitrit, RO5, Karzinogene, Propionsäure, Kresol, Indol, Trimethylamin-N-oxid, HPHPA) Auslösung von Entzündungskaskaden durch Endotoxine Schädigung der Integrität der Darmmucosa (Leaky Gut) Infektionen Verbrauch und Reduktion der Vitaminbildung im Darm Besiedelung arteriosklerotischer Plaques Veränderungen der Gefäßintima

Entzündungskaskaden durch Endotoxine Schädigung der Integrität der Darmmucosa (Leaky Gut)

6 Molekulargenetisch häufig und leichter nachweisbar sind: Faecali bacterium prausnitzii (Butyratbildner blockiert NF-kB- Aktivierung und IL-8 Produktion) Akkermansia mucinophilia (regt Mucusproduktion an) sulfatreduzierende Bakterien (H 2 S, Alkalisulfide = Karzinogene/ Autismus Clostridien Cluster (Autismus/ADS) Einige Mikrobiota-Veränderungen im Überblick Diversität F. prausnitzii Akkermansia Antibiotika Adipositas NASH M. Alzheimer CED CRC IBS Autismus Rauchen n.t. n.t. Alter

Alkalisulfide = Karzinogene/ Autismus Clostridien Cluster (Autismus/ADS) Einige Mikrobiota-Veränderungen im Überblick

7 Inhibition des Wachstums pathogener Keime durch PROBIKEHL Bakterienstämme in vitro. (+ = Inhibition, 0 = keine Inhibition, N/A = keine Daten) Quelle: Sanum-Kehlbeck Cl. L. S. E. coli E. faecalis B. subtilis perfringens monocytogenes typhimurium S. aureus B. lactis N/A N/A N/A B. lactis N/A N/A N/A L. acidophilus L. paracasei N/A N/A N/A L. plantarum N/A L. salivarius Lc. lactis N/A N/A N/A

subtilis perfringens monocytogenes typhimurium S. aureus B. lactis ++ ++ 0 0 N/A N/A N/A B. lactis + ++ 0 0 N/A N/A N/A L.

8 Systemischer Denkansatz bzgl. Infektionen Das biologische System Mensch ist ein extrem komplexes, sich selbst regulierendes System, das sich aus selbst regulierenden, miteinander vernetzten Teilsystemen aufbaut. An seinen Grenzen tritt es mit beigeordneten biologischen Systemen (andere Menschen, Tiere, Pflanzen, Bakterien, Viren, Pilze) in Wechselwirkungen. Die Pathogenetische Landschaft aus zeitlicher, örtlicher und systemischer Situation aller Systemkomponenten wie lokales Mikrobiot, Schleimhaut, Immunsystem und Nervensystem bestimmt den Erfolg eines potentiellen Infektionserregers. Die Organisations-, Funktions- und Reaktionsbreite des Systems wird durch die Interaktionen und die Funktionen seiner Komponenten bestimmt. Dazu dienen Informationsschleifen, die ausbalancieren oder aktivieren. Eine Vielzahl solcher loops sind ineinandergeschachtelt und ergeben Informationskaskaden, die untereinander verschaltet sind: Mikrobiot, Immunsystem, autonomes Nervensystem, Endokrinum, Enteron, Psyche.

An seinen Grenzen tritt es mit beigeordneten biologischen Systemen (andere Menschen, Tiere, Pflanzen, Bakterien, Viren, Pilze) in Wechselwirkungen.

9 Endotoxine Zerfallsprodukte grampositiver (Mureine, Lipoteichonsäuren) und gramnegativer (Lipopolysaccharide) Bakterien. Eine Vielzahl an Zelltypen besitzt spezifische Mustererkennungsrezeptoren hierfür (u.a. Toll-like Rezeptoren). Der intrazelluläre Anteil dieser Rezeptoren aktiviert Inflammasone über Caspase-1 und IL-1β und IL-18 Aktivierung mit der Folge des Zelltodes. Der extrazelluläre Anteil aktiviert NFkB (Transkriptionsfaktor für über 1800 Gene, u.a. proinflammatorische Mediatoren IL-1, IL-6, γ-ifn, TNF-α ROS) Probiotische Keime hemmen durch Modulation des Peroxisom- Proliferations-aktivierten Rezeptor γ diese Entzündungskaskade. Durch i.v. Gaben von Endotoxinen wurden (milde) Formen des Multiorganversagens ausgelöst. Im Tierversuch fanden sich auch Starre der HRV, Diabetes mell. Typ II, Adipositas, Metabolisches Syndrom, Arteriosklerose, Entkopplung ANS, Störungen der neuroendokrinen Stressachse, DHEA.

Der intrazelluläre Anteil dieser Rezeptoren aktiviert Inflammasone über Caspase-1 und IL-1β und IL-18 Aktivierung mit der Folge des Zelltodes.

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