Grundlagen des Mikrobioms

Darmzotten mit Bakterien

Der Magen-Darm-Trakt (und sein Mikrobiom) ist nicht nur das Zentrum der Nahrungsverdauung und Nährstoffaufnahme, sondern spielt auch eine wichtige Rolle für die allgemeine Gesundheit von Haustieren und für die Entwicklung und das Fortschreiten von Krankheiten.

Die Dysbiose-assoziierte Störung der Darmbarriere im Rahmen des Alterungsprozesses geht mit einer Reihe von altersbedingten und chronischen Krankheiten einher.1,2

Die große Anzahl von Immunzellen im Magen-Darm-Trakt bildet den Hauptteil des Immunsystems und bietet dem Darmmikrobiom unzählige Möglichkeiten zur Beeinflussung der Immun- und Entzündungsreaktionen des Körpers.3,4

Diese direkte Verbindung zum Immunsystem hat weitreichende Auswirkungen auf den Wirt und vermittelt mit hoher Wahrscheinlichkeit zahlreiche Wechselwirkungen zwischen Mikrobiom und Wirt. Beispielsweise gehen Mikrobiom-assoziierte Veränderungen der Immunantwort mit entzündlichen Atemwegserkrankungen einher (die sogenannte Darm-Lungen-Achse).5

Symbol „Wechselwirkungen des Darmmikrobioms“

Durch Wechselwirkung mit dem Wirt beeinflusst das Darmmikrobiom dessen Stoffwechsel, und das Vorliegen einer Dysbiose geht mit Stoffwechselstörungen wie Fettleibigkeit und Typ-2-Diabetes einher.4,6,7

Die Wirkung des Mikrobioms auf den Stoffwechsel kann durch das Immunsystem des Wirts und durch die Produktion von Vitaminen, kurzkettigen Fettsäuren, Aminosäuren und mikrobiellen Metaboliten, die Einfluss auf die mit dem Wirtsstoffwechsel verbundenen zellulären Stoffwechselwege haben, vermittelt werden.4

Die wissenschaftlichen Erkenntnisse deuten zunehmend darauf hin, dass das Darmmikrobiom einen Menschen vor allergischen und atopischen Erkrankungen schützen kann und dass eine Dysbiose zur Entwicklung von Allergien beitragen kann.8 Die Rolle des Darmmikrobioms bei der Entwicklung und Verschlimmerung von Hautkrankheiten wird durch die Regulierung des Immunsystems und die Zytokinproduktion vermittelt.3

Wenn die erste Exposition gegenüber einem Allergen über die Haut eines Menschen bzw. über die orale Aufnahme erfolgt, kommt es zur Sensibilisierung oder Toleranz gegenüber den entsprechenden Allergenen.3 Eine Reihe von Zytokinen wie Interleukin (IL)-9, IL-13, IL-25 und IL-33 spielt eine Schlüsselrolle für die Wirkung der Darm-Haut-Achse und die Entwicklung Nahrungsmittelallergie-bedingter Hautkrankheiten.3

Das Hirn kann die Mikrobiota beeinflussen

Eine weitere Funktion des Darmmikrobioms ist die Regulierung der zerebralen Entwicklung und Funktion über immunologische, neuroendokrine und neurale (über das enterische Nervensystem und den Vagusnerv) Signalwege. Dieser Mechanismus wird allgemein als Mikrobiota-Darm-Hirn-Achse oder einfach als Darm-Hirn-Achse bezeichnet.1,6 Die Darm-Hirn-Achse spielt eine entscheidende Rolle für die kognitive Funktion. Darüber hinaus wird eine Dysbiose des Darmmikrobioms mit Neuroinflammation und einer Reihe von Erkrankungen wie Angststörungen, kognitiver Beeinträchtigung und Demenz in Verbindung gebracht.1

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Weitere Informationen

  1. Wu, M.-L., Yang, X.-Q., Xue, L. Duan, W. und Du, J.-R. (2021). Age-related cognitive decline is associated with microbiota-gut-brain axis disorders and neuroinflammation in mice. Behavioural Brain Research, 402, 113125. DOI:10.1016/j.bbr.2021.113125
  2. Kim, M. und Benayoun, B. A. (2020). The microbiome: An emerging key player in aging and longevity. Translational Medicine of Aging, 4, 103-106. DOI: 10.1016/j.tma.2020.07.004 
  3. van Splunter, M., Lui, L, Joost van Neerven, R. J., WIchers, H. J., Hettinga, K. A. und de Jong, N. W. (2020). Mechanisms underlying the skin-gut cross talk in the development of IgE-mediated food allergy. Nutrients, 12, 3830. DOI:10.3390/nu12123830
  4. Belizário, J. E., Faintuch, J. und Garay-Malpartida, M. (2018). Gut microbiome dysbiosis and immunometabolism: New frontiers for treatment of metabolic disease. Mediators of Inflammation, 2018, 2037838. DOI:10.1155/2018/2037838
  5. Dang, A. T. und Marsland, B. J. (2019). Microbes, metabolites, and the gut-lung axis. Mucosal Immunity, 12, 843–850. DOI:10.1038/ s41385-019-0160-6
  6. Richards, P., Thornberry, N. A. und Pinto, S. (2021). The gut-brain axis: Identification of new therapeutic approaches for Type 2 diabetes, obesity, and related disorders. Molecular Metabolism, 46, 101175. DOI:10.1016/j.molmet.2021.101175
  7. 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. (Eds.), Advances in Animal Health, Medicine and Production (1. Ausgabe.), S. 233–245. Springer International Publishing
  8. Koidl, L. und Untersmayr, E. (2021). The clinical implications of the microbiome in the development of allergy diseases. Expert Review of Clinical Immunology, 17, 115–126. DOI:10.1080/1744666X.2021.1874353