nach oben

Die Innere Medizin

Erschienen in:

01.09.2022 | Fettleber | Schwerpunkt: Mikrobiom

Einführung in das Mikrobiom

verfasst von: PD Dr. Fabian Frost

Erschienen in: Die Innere Medizin | Ausgabe 10/2022

Einloggen, um Zugang zu erhalten

Zusammenfassung

Der menschliche Körper wird von einer Vielzahl von Mikroorganismen besiedelt, die zusammen das humane Mikrobiom bilden. Das Darmmikrobiom macht hiervon den größten Anteil aus. Es stellt eine wichtige Barriere gegen die Ansiedlung von pathogenen Erregern dar, übernimmt wichtige Stoffwechselfunktionen und wirkt regulativ auf das Immunsystem ein. Das macht es essenziell für die Erhaltung der Gesundheit. Die wichtigsten Determinanten der Mikrobiomzusammensetzung in der Allgemeinbevölkerung sind exokrine Pankreasfunktion, Genetik, Ernährung, Alter, Geschlecht und Adipositas. Darüber hinaus werden Veränderungen des Darmmikrobioms mit einer Vielzahl verschiedener, nicht nur gastrointestinaler, Erkrankungen in Verbindung gebracht. Typische Mikrobiomveränderungen beim Kranken sind beispielsweise ein Verlust mikrobieller Diversität und gesundheitsförderlicher Bakterien oder eine Zunahme potenziell pathogener Erreger. Dies kann zu einem proinflammatorischen und instabilen Mikrobiom führen. Der Wissensstand rund um das Thema Mikrobiom nimmt mit rasanter Geschwindigkeit zu, und auf eine Modulation des Mikrobioms zielende Therapien haben inzwischen in unterschiedlichsten Indikationen ihren Weg in die Praxis gefunden. Grundkenntnisse über das Darmmikrobiom sind daher für alle Behandelnden essenziell, um in diesem sich schnell entwickelnden Feld die Übersicht zu behalten und Patientinnen und Patienten adäquat beraten zu können.

Frost F, Kacprowski T, Rühlemann M et al (2019) Impaired exocrine pancreatic function associates with changes in intestinal microbiota composition and diversity. Gastroenterology 156(4):1010–1015. https://doi.org/10.1053/j.gastro.2018.10.047CrossRefPubMed

The Human Microbiome Project Consortium (2012) Structure, function and diversity of the healthy human microbiome. Nature 486(7402):207–214. https://doi.org/10.1038/nature11234CrossRefPubMedCentral

Byrd AL, Belkaid Y, Segre JA (2018) The human skin microbiome. Nat Rev Microbiol 16(3):143–155. https://doi.org/10.1038/nrmicro.2017.157CrossRefPubMed

Sender R, Fuchs S, Milo R (2016) Revised estimates for the number of human and bacteria cells in the body. PLoS Biol 14(8):e1002533–2016. https://doi.org/10.1371/journal.pbio.1002533CrossRefPubMedPubMedCentral

Rajilić-Stojanović M, de Vos WM (2014) The first 1000 cultured species of the human gastrointestinal microbiota. FEMS Microbiol Rev 38(5):996–1047. https://doi.org/10.1111/1574-6976.12075CrossRefPubMed

Pasolli E, Asnicar F, Manara S et al (2019) Extensive unexplored human microbiome diversity revealed by over 150,000 genomes from metagenomes spanning age, geography, and lifestyle. Cell 176(3):649–662.e20. https://doi.org/10.1016/j.cell.2019.01.001CrossRefPubMedPubMedCentral

Rausch P, Rühlemann M, Hermes BM et al (2019) Comparative analysis of amplicon and metagenomic sequencing methods reveals key features in the evolution of animal metaorganisms. Microbiome 7(1):133–2019. https://doi.org/10.1186/s40168-019-0743-1CrossRefPubMedPubMedCentral

Yatsunenko T, Rey FE, Manary MJ et al (2012) Human gut microbiome viewed across age and geography. Nature 486(7402):222–227. https://doi.org/10.1038/nature11053CrossRefPubMedPubMedCentral

Ahuja M, Schwartz DM, Tandon M et al (2017) Orai1-mediated antimicrobial secretion from pancreatic acini shapes the gut microbiome and regulates gut innate immunity. Cell Metab 25(3):635–646CrossRef

10.

Frost F, Lerch MM (2021) Pankreas und Mikrobiom – Erkenntnisse für die Praxis. Z Gastroenterol 59(06):608–609CrossRef

11.

Frost F, Weiss FU, Lerch MM (2022) Rolle des Mikrobioms bei Erkrankungen des Pankreas. Internist 63(4):372–378. https://doi.org/10.1007/s00108-022-01276-1CrossRefPubMed

12.

Pietzner M, Budde K, Rühlemann M et al (2021) Exocrine pancreatic function modulates plasma metabolites through changes in gut microbiota composition. J Clin Endocrinol Metab 106(5):e2290–e2298CrossRef

13.

Frost F, Storck LJ, Kacprowski T et al (2019) A structured weight loss program increases gut microbiota phylogenetic diversity and reduces levels of Collinsella in obese type 2 diabetics: a pilot study. PLoS ONE 14(7):e219489. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0219489CrossRefPubMedPubMedCentral

14.

Rühlemann MC, Hermes BM, Bang C et al (2021) Genome-wide association study in 8,956 German individuals identifies influence of ABO histo-blood groups on gut microbiome. Nat Genet 53(2):147–155. https://doi.org/10.1038/s41588-020-00747-1CrossRefPubMed

15.

Kurilshikov A, Medina-Gomez C, Bacigalupe R et al (2021) Large-scale association analyses identify host factors influencing human gut microbiome composition. Nat Genet 53(2):156–165. https://doi.org/10.1038/s41588-020-00763-1CrossRefPubMedPubMedCentral

16.

Thingholm LB, Rühlemann MC, Koch M et al (2019) Obese individuals with and without type 2 diabetes show different gut microbial functional capacity and composition. Cell Host Microbe 26(2):252–264.e1. https://doi.org/10.1016/j.chom.2019.07.004CrossRefPubMedPubMedCentral

17.

Levine JM, D’Antonio CM (1999) Elton revisited: a review of evidence linking diversity and invasibility. Oikos 87(1):15CrossRef

18.

Hertel J, Fässler D, Heinken A et al (2022) NMR Metabolomics reveal urine markers of microbiome diversity and identify benzoate metabolism as a mediator between high microbial alpha diversity and metabolic health. Metabolites 12(4):2022. https://doi.org/10.3390/metabo12040308CrossRef

19.

Frost F, Kacprowski T, Rühlemann M et al (2021) Long-term instability of the intestinal microbiome is associated with metabolic liver disease, low microbiota diversity, diabetes mellitus and impaired exocrine pancreatic function. Gut 70(3):522–530. https://doi.org/10.1136/gutjnl-2020-322753CrossRefPubMed

20.

Chang JY, Antonopoulos DA, Kalra A et al (2008) Decreased diversity of the fecal microbiome in recurrent clostridium difficile-associated diarrhea. J Infect Dis 197(3):435–438CrossRef

21.

Manichanh C, Rigottier-Gois L, Bonnaud E et al (2006) Reduced diversity of faecal microbiota in Crohn’s disease revealed by a metagenomic approach. Gut 55(2):205–211. https://doi.org/10.1136/gut.2005.073817CrossRefPubMedPubMedCentral

22.

Boland K, Turpin W, Mohammadi A et al (2017) Microbiome composition is altered in patients with IBD independent of endoscopic activity. Gastroenterology 152(5):991CrossRef

23.

Frost F, Weiss FU, Sendler M et al (2020) The gut microbiome in patients with chronic pancreatitis is characterized by significant dysbiosis and overgrowth by opportunistic pathogens. Clin Transl Gastroenterol 11(9):e232CrossRef

24.

Frost F, Kacprowski T, Rühlemann M et al (2021) Carrying asymptomatic gallstones is not associated with changes in intestinal microbiota composition and diversity but cholecystectomy with significant dysbiosis. Sci Rep 11(1):6677. https://doi.org/10.1038/s41598-021-86247-6CrossRefPubMedPubMedCentral

25.

Topping DL, Clifton PM (2001) Short-chain fatty acids and human colonic function: roles of resistant starch and nonstarch polysaccharides. Physiol Rev 81(3):1031–1064CrossRef

26.

Smith PM, Howitt MR, Panikov N et al (2013) The microbial metabolites, short-chain fatty acids, regulate colonic Treg cell homeostasis. Science 341(6145):569–573. https://doi.org/10.1126/science.1241165CrossRefPubMed

27.

Parada Venegas D, de La Fuente MK, Landskron G et al (2019) Short chain fatty acids (SCFas)-mediated gut epithelial and immune regulation and its relevance for inflammatory bowel diseases. Front Immunol 10:277. https://doi.org/10.3389/fimmu.2019.00277CrossRefPubMedPubMedCentral

28.

Miao W, Wu X, Wang K et al (2016) Sodium butyrate promotes reassembly of tight junctions in Caco‑2 monolayers involving inhibition of MLCK/MLC2 pathway and phosphorylation of PKCβ2. Int J Mol Sci. https://doi.org/10.3390/ijms17101696CrossRefPubMedPubMedCentral

29.

Cummings JH, Pomare EW, Branch WJ et al (1987) Short chain fatty acids in human large intestine, portal, hepatic and venous blood. Gut 28(10):1221–1227CrossRef

30.

Cherrington CA, Hinton M, Pearson GR et al (1991) Short-chain organic acids at ph 5.0 kill Escherichia coli and Salmonella spp. without causing membrane perturbation. J Appl Bacteriol 70(2):161–165CrossRef

31.

Ménard S, Candalh C, Bambou JC et al (2004) Lactic acid bacteria secrete metabolites retaining anti-inflammatory properties after intestinal transport. Gut 53(6):821–828CrossRef

32.

Ren C, Zhang Q, de Haan BJ et al (2020) Protective effects of lactic acid bacteria on gut epithelial barrier dysfunction are Toll like receptor 2 and protein kinase C dependent. Food Funct 11(2):1230–1234CrossRef

33.

Rinninella E, Raoul P, Cintoni M et al (2019) What is the healthy gut microbiota composition? A changing ecosystem across age, environment, diet, and diseases. Microorganisms. https://doi.org/10.3390/microorganisms7010014CrossRefPubMedPubMedCentral

Titel: Einführung in das Mikrobiom
verfasst von: PD Dr. Fabian Frost
Publikationsdatum: 01.09.2022
Verlag: Springer Medizin
Schlagwörter: Fettleber
Ernährung
Mikrobiom der Atemwege
Darmmikrobiom
Diabetes mellitus
Erschienen in: Die Innere Medizin / Ausgabe 10/2022
Print ISSN: 2731-7080
Elektronische ISSN: 2731-7099
DOI: https://doi.org/10.1007/s00108-022-01395-9

Passend zum Thema

Fatal verkannt: Vitamin-B12-Mangel frühzeitig behandeln!

Ernährung

Müdigkeit und Erschöpfung sind meist die ersten Symptome eines Vitamin-B12-Mangels. Wird das Defizit nicht rechtzeitig behandelt, drohen mitunter schwerwiegende Folgen. Lesen Sie hier, was bei der Therapie zu beachten ist.

Vitamin-B12-Mangel durch Arzneimittel

Ernährung

Einige häufig verordnete Medikamente wie das orale Antidiabetikum Metformin oder Protonenpumpeninhibitoren (PPI) können einen Mangel an Vitamin B12 verursachen. Bei einer Langzeitmedikation mit diesen Wirkstoffen sollte daher an ein mögliches Defizit gedacht werden. Erfahren Sie hier, worauf dabei zu achten ist.

Vitamin-B12-Mangel – Aktuelles Basiswissen für die Praxis.

Content Hub

Ein Mangel an Vitamin B12 tritt in bestimmten Risikogruppen häufig auf. Diese Patienten sind auch regelmäßig in Ihrer Praxis. Wird der Mangel nicht rechtzeitig behandelt, drohen mitunter schwerwiegende Folgen. Erhalten Sie hier einen Überblick über aktuelles Basiswissen für den Praxisalltag.

Live-Webinar: Aktuelle Leitlinien bei Herz-Kreislauf-Erkrankungen

Springer Medizin

Zusammenfassung

Bitte loggen Sie sich ein, um Zugang zu diesem Inhalt zu erhalten

Weitere Artikel der Ausgabe 10/2022

Das Mikrobiom ist im klinischen Alltag angekommen

Schwere ulzeröse Refluxösophagitis nach Gastrektomie

Chronisch-entzündliche Darmerkrankungen: Darmmikrobiom als Treiber und therapeutisches Agens

Mitteilungen des BDI

Rolle des Darmmikrobioms bei der Entstehung und Weitergabe von Antibiotikaresistenzen

Darm-Leber-Achse: Wie der Darm die Leber krank macht

Passend zum Thema

Fatal verkannt: Vitamin-B12-Mangel frühzeitig behandeln!

Vitamin-B12-Mangel durch Arzneimittel

Vitamin-B12-Mangel – Aktuelles Basiswissen für die Praxis.