MIKROBIOTA: ZUSAMMENSETZUNG, FUNKTIONEN UND FUNDORT - BIOLOGIE - 2025

Die normale Mikrobiota des Menschen ist die Gruppe von Mikroorganismen, die den Körper auf normale Weise bewohnen, ohne eine Krankheit zu verursachen. Heute wird der Begriff Bakterienflora als unangemessen angesehen.

Taxonomisch besteht die Mikrobiota aus sehr unterschiedlichen Organismen, von Bakterien, Archaeen und Eukaryoten bis hin zu Viren. Mikrobielle Gemeinschaften variieren signifikant in verschiedenen Bereichen des Körpers. Mit anderen Worten, die Zusammensetzung der Mikroben im Mund entspricht nicht der im Darm.

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Wenn wir an Bakterien - und Mikroorganismen im Allgemeinen - denken, neigen wir dazu, abwertende Gefühle über das Vorhandensein dieser Wesenheiten in unserem Körper hervorzurufen. Obwohl verschiedene Bakterien schwere Krankheiten verursachen, ist die Verallgemeinerung dieser Auffassung nicht korrekt.

Die Mikroorganismen in unserem Körper sind unverzichtbar und stellen wechselseitige und entsprechende Beziehungen zu unserem Organismus her. Unsere Mikrobiota beeinflusst unsere Physiologie - sowohl direkt als auch indirekt - erheblich, trägt zu einer Vielzahl von Stoffwechselfunktionen bei, schützt uns vor Krankheitserregern, bildet unter anderem das Immunsystem aus.

Verschiedene Faktoren beeinflussen die Zusammensetzung der menschlichen Mikrobiota. Zu den wichtigsten zählen unter anderem die Ernährung - sowohl bei Säuglingen als auch bei Erwachsenen - die Art der Geburt, der Einsatz von Antibiotika, bestimmte Erkrankungen, der Genotyp des Wirts.

Derzeit gibt es eine Reihe neuartiger molekularer Methoden, mit denen die Mikrobiota mithilfe fortschrittlicher und schneller Sequenzierungstechniken charakterisiert werden können. Am weitesten verbreitet ist das Gen, das für 16S-ribosomale RNA kodiert und mit einer Datenbank verglichen wird.

Was ist die Mikrobiota?

Die Mikrobiota ist definiert als die Ansammlung von Mikroorganismen, die in einer definierten Umgebung vorhanden sind. In diesem Fall die mit dem menschlichen Körper verbundenen Mikroorganismen. Der Begriff wurde von Lederberg und McCray vorgeschlagen, die die Konsequenzen und Vorteile dieser biologischen Einheiten für die menschliche Gesundheit hervorhoben.

Es gibt einen sehr ähnlichen Begriff: das Mikrobiom. In der Literatur sind Mikrobiom und Mikrobiota häufig austauschbare Konzepte. Wenn wir jedoch genau sein wollen, ist das Mikrobiom der Katalog der Mikroben zusammen mit ihren Genen.

Ein assoziierter Begriff ist Bakterien- "Flora", Mikroflora oder Darmflora. Beide wurden mehrere Jahrzehnte lang verwendet und waren in der medizinischen und wissenschaftlichen Literatur besonders relevant.

Dieser Begriff aus dem Jahr 1900 ist jedoch unangemessen, da Flora ein Begriff ist, der von der lateinischen Blume abgeleitet ist und mit den Pflanzen in einer bestimmten Region assoziiert ist. Und da nicht auf die im menschlichen Körper lebenden Mikropflanzen Bezug genommen wird, muss der Begriff aufgegeben und durch Mikrobiota oder Mikrobiom ersetzt werden.

Zusammensetzung der normalen Mikrobiota

Nummer

Die Mikrobiota besteht aus mehreren Mikroorganismen, die den Körper jeder Person bewohnen. In numerischer Hinsicht gibt es zwischen 10 und 100 Billionen (die die Anzahl der Wirtszellen überschreiten) dieser symbiotischen Organismen, die sich hauptsächlich im Magen-Darm-Trakt befinden.

Faktoren, die die Zusammensetzung der Mikrobiota beeinflussen

Die Mikrobiota beginnt sich ab der Geburt des Babys zu bilden, wo ihr Körper eine neue Umgebung für die mikrobielle Besiedlung darstellt. Diese Besiedlung hängt von der Art der Geburt ab, dh von der natürlichen Entbindung oder dem Kaiserschnitt (letzterer beeinflusst die Mikrobiota erheblich).

Während das Kind wächst und sich entwickelt, nimmt die Vielfalt der Mikrobiota in Abhängigkeit von den ersten Kolonisatoren linear zu. Dies wird sich in Abhängigkeit von einer Vielzahl von Faktoren ändern, wie z. B. Stillen, Verzehr bestimmter Lebensmittel, Entwicklung von Krankheiten usw.

Aktuelle Forschungsergebnisse zeigen, dass die Ernährung der wichtigste Faktor ist, um die Art der Mikrobiota zu bestimmen, die in jedem Individuum vorhanden sein wird.

Taxonomie

Taxonomisch gehören diese Mikroorganismen zu den drei Lebensbereichen: Eukaryoten, Bakterien und Archaeen.

Die Identität dieser Organismen ist sehr unterschiedlich zwischen Individuen, den Körperregionen des Individuums und dem geografischen Gebiet, in dem sie leben. Im nächsten Abschnitt werden wir die taxonomische Identität der typischen Mikrobiota jeder Körperregion genauer beschreiben.

Also sind wir wirklich Menschen?

Jetzt, da wir die enorme Vielfalt der Organismen kennen, die unseren Körper bewohnen, müssen wir uns fragen, wer wir sind und ob wir uns wirklich als Individuum betrachten können.

Eine angemessenere Sichtweise ist es, uns als Superorganismus oder Holobiont zu betrachten, da wir zu 90% aus mikrobiellen Zellen und zu 99% aus Genen von Mikroben bestehen.

Wo befindet es sich?

Unser Körper ist eine reiche Ansammlung von Mikroorganismen, wobei jede Struktur eine potenzielle Nische für ihre Entwicklung darstellt. Diese wechselseitigen Beziehungen sind normalerweise ortsspezifisch, wobei eine bestimmte Gruppe von Mikroorganismen in bestimmten Körperregionen Kolonien bildet. Die wichtigsten Regionen sind:

Darmmikroben

In den vom menschlichen Körper bereitgestellten Nischen besteht kein Zweifel daran, dass der Magen-Darm-Trakt - hinsichtlich seiner Mikrobiota am besten untersucht - ist.

Tausende Arten kommen im Darm eines erwachsenen Individuums vor, das von den Phyla Bacteroidetes, Firmicutes, Actinobacteria, Proteobacteria und Verrucomicrobia dominiert wird.

Diese Besiedlung variiert im gesamten Verdauungstrakt. Lactobacillaceae, Erysiopelotrichaceae und Enterobacteriaceae überwiegen im Dünndarm, reich an den Gattungen Bacteroides spp., Clostridium spp., Bifidobacterium spp.

Im Dickdarm sind die häufigsten Bewohner Bacteroideceae, Prevotellaceae, Rikenellaceae, Lachnospiraceae und Ruminococcaceae.

Dieser Unterschied in der Familie der Bakterien im gesamten Darm spiegelt die physiologischen Unterschiede wider, die im gesamten Darm bestehen.

Im Dünndarm wird das Bakterienwachstum durch die Sauerstoffkonzentration, das Vorhandensein antimikrobieller Peptide und pH-Werte begrenzt, während im Dickdarm die Bakterienlast höher ist.

Zusätzlich gibt es eine bakterielle Einschränkung im Dünndarm, um eine Konkurrenz um die Nährstoffaufnahme zwischen den Mikroorganismen und dem Wirt zu vermeiden.

Im Kot gehören die wichtigsten nachgewiesenen zur Bakteriendomäne, obwohl es auch Vertreter von Archaeen (Ordnung Methanobacteriales) und Eukaryoten (Ordnung Saccharomycetales) gibt.

Orale Mikrobiota

Die Mundhöhle und die angrenzenden Verlängerungen stellen geeignete Gehäusebereiche für bestimmte Arten von Mikroorganismen dar, einschließlich der Zahnoberfläche, der Oberfläche der Zunge und anderer keratinisierter und nicht keratinisierter Strukturen.

Ein grundlegender Bestandteil der Mundhöhle ist der Speichel. In einem Milliliter dieser Flüssigkeit können wir bis zu 100 Millionen Bakterienzellen finden. Von diesen wurden rund 300 Arten identifiziert, während weiteren 360 keine spezifische taxonomische Identität zugewiesen wurde.

Das Phylum, das die Mundhöhle dominiert, ist Firmicutes, gefolgt von Proteobakterien, Bacteroides, Actinobakterien, Spirochäten und Fusobakterien.

In Bezug auf die Vielfalt der Archaeen wurde die Gattung Methanobrevibacter mehrfach aus der Mundhöhle isoliert.

Studien zeigen, dass das Vorhandensein von Archaeen mit der Entwicklung von Parodontalerkrankungen zusammenhängt. Daher ist die Rolle dieser Organismen beim Aufbau von Beziehungen zu Gästen noch nicht klar.

Der dominierende Pilz in der Mundhöhle gehört zur Gattung Candida. Wie Archaea-Arten wurden sie mit der Entwicklung multipler Krankheiten in Verbindung gebracht. Andere häufige Gattungen in der Höhle sind: Cladosporium, Aureobasidium, Saccharomycetales, Aspergillus und Fusarium.

Schließlich sind die häufigsten Viren im Mund Herpesviren. Es wird geschätzt, dass 90% der Bevölkerung sie besitzt.

Urogenitale Mikrobiota

Weiblicher Urogenitaltrakt

Die Mikroben, die das Innere der Vagina bewohnen, sind in einer feinen und ausgewogenen Assoziation des wechselseitigen Typs, schützen ihren Wirt und tauschen Nährstoffe aus, im Austausch gegen eine anoxische Umgebung, die für ihr Wachstum geeignet ist.

Bei Frauen im gebärfähigen Alter enthält die Vagina erhebliche Mengen an Milchsäure und anderen antimikrobiellen Substanzen, die das Wachstum der Mikrobiota begrenzen. Diese Umgebung wird dank des Vorhandenseins von Milchsäure produzierenden Bakterien, insbesondere Lactobacillus spp., Erhalten.

Tatsächlich werden Bakterien dieser Gattung seit 1892 als unverzichtbare Bewohner für die vaginale Gesundheit angesehen.

Zusätzlich zu Lactobacillus ist die Vagina durch das Vorhandensein von Mikroorganismen der Gattungen gekennzeichnet: Staphylococcus, Ureaplasma, Corynebacterium, Streptococcus, Peptostreptococcus, Gardnerella, Bacteroides, Mycoplasma, Enterococcus, Escherichia, Veillonella, Bifidobandida und der Pilz.

Wenn Frauen älter werden und der Hormonspiegel schwankt, wird die Mikrobiota verändert.

Männlicher Urogenitaltrakt

Im Vergleich zum weiblichen Urogenitaltrakt ist die männliche Mikrobiota wenig untersucht und nicht so detailliert bekannt.

Einige der Gattungen, über die im Penis berichtet wurde, umfassen unter anderem Staphylococus epidermidis, Corynebacterium spp., Lactobacillus spp.

Mikrobiota der Lunge

Die Lungen waren Organe von großem Interesse für die Untersuchung ihrer Mikrobiota. Es gibt jedoch nur sehr begrenzte Studien zu diesem Thema - verbunden mit der Schwierigkeit, Proben zu entnehmen. Obwohl sie früher als sterile Bereiche galten, wurde diese Vision heute geändert.

Das Vorhandensein der Gattungen Streptococcus wurde gefunden, und in einigen Proben Haemophilus, Rothia, Prevotella, Veillonella und Fusobacterium.

Mikrobiota der Haut

Das größte Organ des Menschen ist die Haut, die mit einer Vielzahl von Mikroorganismen bedeckt ist und von Geburt an von diesen besiedelt wird.

Es wurden etwa 200 Bakteriengattungen identifiziert, die als Bewohner der Haut gelten. Die meisten dieser Arten gehören zu drei Phyla: Actinobacteria, Firmicutes und Proteobacteria.

Die Zusammensetzung der Mikrobiota der Haut hängt eng mit dem Hauttyp, den Gewohnheiten und der Genetik des Wirts zusammen, wodurch sie äußerst variabel ist.

Die meisten Mikroben ernähren sich von Hautsekreten und bilden daher sehr enge Beziehungen.

Eigenschaften

Verdauung und Vitaminproduktion

Die Mikrobiota erfüllt eine Reihe von Funktionen im menschlichen Körper und unterstreicht ihre Rolle bei der Verbesserung der Verdauung.

Bakterien, die am Ende des Dickdarms leben, stehen im Zusammenhang mit der Spaltung von Polysacchariden, die im Dünndarm nicht effizient metabolisiert werden können, was die Nährstoffaufnahme erhöht.

Es wurde auch gezeigt, dass verschiedene Bakterien in der Lage sind, essentielle Vitamine zu produzieren, die vom Wirt absorbiert werden. Ein Beispiel hierfür ist einer der den Wissenschaftlern am besten bekannten Organismen: E. coli.

Wettbewerb und Schutz vor Krankheitserregern

Wettbewerb ist definiert als eine antagonistische Interaktion, bei der zwei oder mehr Arten um eine gemeinsame Ressource konkurrieren.

Das Spektrum harmloser Mikroorganismen, die wir in unserem Körper beherbergen, steht in ständigem Wettbewerb mit Krankheitserregern und in den meisten Fällen schaffen sie es, sie zu verdrängen - dank dessen, was in der Ökologie als Prinzip des Wettbewerbsausschlusses bekannt ist.

Es wird angenommen, dass sie die erste Verteidigungslinie gegen Infektionen durch diese potenziellen Krankheitserreger darstellen.

Wie wird die Mikrobiota untersucht?

Die Untersuchung der Mikrobiota geht auf die Zeit von Antonie van Leewenhoek zu Beginn des Jahres 1680 zurück. Dieser Forscher untersuchte auf vergleichende Weise die verschiedenen Mikroorganismen, die im Mundbereich und im Kot lebten, und stellte signifikante Unterschiede in beiden Bereichen fest.

Die Unterschiede gingen über die Körperregion hinaus, da dieser Forscher auch Vergleiche zwischen gesunden und kranken Personen in sein experimentelles Design einbezog. Auf diese Weise gelang es ihm, die Bedeutung von Mikroorganismen für die menschliche Gesundheit aufzuzeigen.

Historisch gesehen umfasste die Untersuchung der Mikrobiota den Einsatz von Zeit und Energie in die Erzeugung mehrerer Kulturen.

Gegenwärtig wurde diese Methodik durch einen molekularen Ansatz ersetzt, der die Analyse der genetischen Sequenzen von Mikroorganismen ermöglicht (im Allgemeinen ist der verwendete molekulare Marker das Gen für ribosomale 16S- und 18S-RNA).

Durch die Analyse dieser Sequenzen kann das Taxon (Eukaryoten, Bakterien oder Archaeen) verschiedenen taxonomischen Ebenen zugeordnet werden, bis wir die Art erreichen.

Der Begriff Metagenomik wurde ursprünglich zur Charakterisierung der gesamten DNA verwendet und wird heute genauer verwendet, um die Untersuchung genetischer Marker wie des ribosomalen 16S-DNA-Gens zu bezeichnen.

Was passiert, wenn Ungleichgewichte in der Mikrobiota auftreten?

Obwohl es keine klaren und genauen Umrisse aller Organismen gibt, die im menschlichen Körper leben, ist bekannt, dass die Veränderung ihrer Häufigkeit und Zusammensetzung die Gesundheit beeinflusst, von Verdauungsstörungen bis zur Entwicklung ängstlicher Verhaltensweisen.

Gegenwärtig werden Behandlungen, die auf die Wiederherstellung der gesunden Mikrobiota ausgerichtet sind, bei Patienten mit einigen Störungen durchgeführt.

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