Grundlagen des Mikrobioms

Darmzotten mit Bakterien

Die Genetik spielt eine wichtige Rolle bei der Zusammensetzung des Mikrobioms1, was u. a. daran deutlich wird, dass die Darmmikrobiome von genetisch verwandten Hunden trotz räumlicher Trennung nach der Entwöhnung mehr Ähnlichkeiten aufwiesen als die von nicht verwandten Hunden.2

Die mikrobielle Besiedlung des Darmtrakts wird zunächst durch das Mikrobiom der Mutter, die Umwelt und die Ernährung bestimmt.

Im Alter von 7 Wochen weist das Mikrobiom von Welpen mehr Ähnlichkeiten mit dem Mikrobiom ihrer Mütter auf als bei ihrer Geburt.2 Die mikrobielle Vielfalt und die Zahl der Spezies im Darmmikrobiom von Welpen nehmen zwischen 2 und 56 Tagen nach der Geburt zu, sind jedoch ab 42 Tagen nach der Geburt relativ stabil.3 Dagegen kann bei Katzenjungen zwischen einem Alter von 4 und 8 Wochen eine Abnahme der Spezieszahl zu beobachten sein.4

Eine metagenomische Studie deutet darauf hin, dass sich das Mikrobiom von Katzenjungen zwischen 8 und 16 Wochen kaum verändert.5 In einer anderen Studie wurden zwischen Woche 18 und 30 Veränderungen der strukturellen und funktionellen Vielfalt beobachtet, wohingegen zwischen Woche 30 und 42 keine signifikanten Veränderungen zu verzeichnen waren.6

Symbol „Faktoren, die das Mikrobiom beeinflussen“
Symbol „Faktoren, die das Mikrobiom beeinflussen“

Mit zunehmendem Alter, bei Krankheit, unter einer medizinischen Behandlung oder bei Vorliegen anderer Stressfaktoren kann sich das Gleichgewicht der Darmbakterien in Richtung einer größeren Population potenziell pathogener Bakterien verschieben.3,7,8

Auch das Lebensumfeld eines Haustiers kann sich stark auf das Darmmikrobiom auswirken. Das Mikrobiom von Hunden, die in Haushalten leben, und das von Tierheimhunden weist Unterschiede auf, wobei im Mikrobiom der Tierheimhunde eine größere Vielfalt festgestellt wurde.1 Hunde, die in größeren Städten leben, haben nachweislich ein vielfältigeres Mikrobiom als Hunde in kleineren Städten oder auf dem Land.2

Eine Reihe von Krankheiten geht mit einer Dysbiose des Darmmikrobioms einher, wobei jedoch noch nicht endgültig geklärt wurde, ob die Dysbiose die Ursache oder eine Folge dieser Krankheiten ist.1

Eine Dysbiose wurde bei Hunden mit chronischen Enteropathien, chronischem Durchfall und akutem Durchfall nachgewiesen.9,10

Medikamente können das Mikrobiom beeinflussen.

Insbesondere antimikrobielle Mittel (wie Metronidazol und Tylosin) können starke Veränderungen des Mikrobioms hervorrufen.1,11,12 Auch Protonenpumpenhemmer wie Omeprazol wirken sich negativ auf das Mikrobiom aus.1,13

Fettleibigkeit geht mit Veränderungen des Mikrobioms einher, doch bisher ist ungeklärt, ob das Mikrobiom die Ursache oder die Folge der Fettleibigkeit ist.14,15

Das Mikrobiom von fettleibigen Hunden spricht anders auf die Nahrung an und ist weniger resilient als das Mikrobiom schlanker Hunde.15,16

Die Zusammensetzung der Darmmikrobiota wird zu einem großen Teil durch die Ernährung beeinflusst.

Das Mikrobiom kann durch das Profil der Inhaltsstoffe, die Nährstoffkonzentration und die Verdaulichkeit sowie die bei der Herstellung der Nahrung angewandten Verarbeitungsprozesse beeinflusst werden.17-24 Die Zusammensetzung der Makronährstoffe scheint der wichtigste ernährungsbedingte Faktor zu sein, der Veränderungen in der Zusammensetzung des Mikrobioms bewirkt.17,24-29 Eine proteinreiche Ernährung erhöht die Reichhaltigkeit proteolytischer Mikroorganismen, während eine kohlenhydratreiche Ernährung die Häufigkeit von saccharolytischen Mikroorganismen erhöht.23

Die Tatsache, dass sich die Zusammensetzung des Darmmikrobioms durch die Ernährung schnell verändern lässt17,30,31, weist auf die große Flexibilität bei seiner Zusammensetzung hin. Diese Veränderungen sind jedoch reversibel, und wenn die Hunde wieder ihre ursprüngliche Nahrung erhalten, nimmt auch das Mikrobiom wieder seine alte Zusammensetzung an.30,31

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Weitere Informationen

  1. Belas, A., Marques, C. und Pomba, C. (2020). The gut microbiome and antimicrobial resistance in companion animals. In Duarte, A. und Lopes da Costa, L. (Hersg.), Advances in Animal Health, Medicine and Production (1. Ausgabe), S. 233–245. Springer International Publishing
  2. Vilson, Å., Ramadan, Z., Li, Q., Hedhammar, Å., Reynolds, A., Spears, J. Hansson-Hamlin, H. (2018). Disentangling factors that shape the gut microbiota in German Shepherd dogs. PLoS ONE, 13(3), e0193507. DOI:1371/journal.pone.0193507
  3. Guard, B. C., Mila, H., Steiner, J. M., Mariani, C., Suchodolski, J. S., & Chastant-Maillard, S. (2017). Characterization of the fecal microbiome during neonatal and early pediatric development in puppies. PLoS ONE, 12(4), e0175718. DOI:10,1371/journal.pone.0175718
  4. Jia, J., Frantz, N., Khoo, C., Gibson, G. R., Rastall, R. A., & McCartney, A. L. (2011). Investigation of the faecal microbiota of kittens: monitoring bacterial succession and effect of diet. FEMS Microbiology Ecology, 78, 395–404. DOI:10.1111/j.1574-6941.2011.01172.x
  5. Deusch, O., O’Flynn, C., Colyer, A., Morris, P., Allaway, D., Jones, P. G. und Swanson, K. S. (2014). Deep Illumina-based shotgun sequencing reveals dietary effects on the structure and function of the fecal microbiome of growing kittens. PLoS ONE, 9(7), e101021. DOI:10.1371/ journal.pone.0101021
  6. Deusch, O., O’Flynn, Colyer, A., Swanson, K. S., Allaway, D. und Morris, P (2015). A longitudinal study of the feline faecal microbiome identifies changes in to early adulthood irrespective of sexual development. PLoS ONE, 10(12), e0144881. DOI: 10.1371/journal.pone.0144881
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  8. Young, W., Moon, C. D., Thomas, D. G., Cave, N. J. und Bermingham, E. N. (2016). Pre- and post-weaning diet alters the faecal metagenome in the cat with differences vitamin and carbohydrate metabolism gene abundances. Scientific Reports, 6, 34668. DOI:10.1038/srep34668
  9. Honneffer, J. B., Minamoto, Y. und Suchodolski, J. S. (2014). Microbiota alterations in acute and chronic gastrointestinal inflammation of cats and dogs. World Journal of Gastroenterology, 20(44), 16489–16497. DOI:10.3748/wjg.v20.i44.16489
  10. Suchodolski, J. S., Markel, M. E., Garcia-Mazcorro, J. F., Unterer, S., Heilmann, R. M., Dowd, S. E., Toresson, L. (2012). The fecal microbiome in dogs with acute diarrhea and idiopathic inflammatory bowel disease. PLoS ONE, 7(12), e51907. DOI:10,1371/journal.pone.0051907
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  12. Suchodolski, J. S., Dowd, S. E., Westermarck, E., Steiner, J. M., Wolcott, R. D., Spillmann, T. und Harmoinen, J. A. (2009). The effect of the macrolide antibiotic tylosin on microbial diversity in the canine small intestine as demonstrated by massive parallel 16S rRNA gene sequencing. BMC Microbiology, 9, 210. DOI:10.1186/1471-2180/9/201
  13. Garcia-Mazcorro, J. F., Suchodolski, J. S., Jones, J. R., Clark-Price, S. C., Dowd, S. E., Minamoto, Y. Dossin, O. (2012). Effect of the proton pump inhibitor omeprazole on the gastrointestinal bacterial microbiota of healthy dogs. FEMS Microbiology Ecology, 80, 624-636.
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