Das Mikrobiom: Faszinierende Welt im Körper

Vielleicht haben Sie schon einmal davon gehört, dass unser Darm dicht von Bakterien besiedelt ist, die in einem ausgewogenen Gleichgewicht unserer Gesundheit dienen. Das Mikrobiom ist die Gesamtheit der Organismen in einem System bzw. Lebensraum und damit auch die Zusammensetzung der Bakterien. Das Mikrobiom scheint für deutlich mehr gesundheitliche Bereiche relevant zu sein, als wir es bisher wissen.

Dass gute Bakterien unseren Darm besiedeln, spürt man rasch, wenn man sich einer intensiven Antibiotikakur unterziehen muss. Häufig kommt es dabei nämlich zu Beschwerden im Verdauungssystem. Grund dafür ist, dass antibiotische Medikamente nicht zwischen „guten“ und krankmachenden Bakterien unterscheiden. Die daraus resultierenden Folgen zeigen bereits, wie wichtig die Zusammensetzung der Mikroorganismen im Körper ist. Das Fachgebiet der Mikrobiomik beschäftigt sich mit genau dieser faszinierenden Vielfalt. Das menschliche Mikrobiom steht derzeit im Fokus der Forschung.

Überblick Mikrobiom

Der folgende Artikel liefert verständliche Antworten auf die folgenden Fragen:

• Was ist das menschliche Mikrobiom (Humanes Mikrobiom)?
• Wie kann man das Mikrobiom einfach erklären?
• Was ist die Physiologie des Mikrobioms?
• Wie verändert sich die Dynamik im Mikrobiom vom Baby bis zum Erwachsenen?
• Was macht ein gesundes Mikrobiom aus?
• Was beeinflusst das Mikrobiom?
• Wie beeinflusst das Mikrobiom das Immunsystem?
• Was genau ist das Mikrobiom im Darm?
• Welche Rolle spielen Probiotika bei der Förderung eines gesunden Mikrobioms?
• Was ist gutes Futter fürs Mikrobiom und wie ernährt man Darmbakterien richtig?
• Wie kann ich das Mikrobiom aufbauen?
• Welche Krankheiten stehen im Zusammenhang mit dem Mikrobiom?
• Was hat das Mikrobiom mit psychischen Erkrankungen zu tun?
• Was ist das Mikrobiom von Pflanzen?
• Wo steht die Forschung zum Mikrobiom?

Definition: Was ist das menschliche Mikrobiom (Humanes Mikrobiom)?

Eine dezidierte und allgemein gültige Definition für den Begriff Mikrobiom gibt es aus sprachlicher Sicht nicht. Das Wort wird in vielen verschiedenen Varianten sowie in unterschiedlichen Wissenschaftsgebieten verwendet und dementsprechend ganz unterschiedlich definiert. Grundlegend versteht man unter einem Mikrobiom die Gesamtheit aller Mikroorganismen, die einen Organismus wie zum Beispiel Pflanzen oder Tiere besiedeln. Auch der Mensch ist ein Makroorganismus, der von Mikroorganismen bevölkert wird, die unseren Körper beeinflussen. Das menschliche Mikrobiom, das auch Humanes Mikrobiom genannt wird, ist damit als das gesamte Zusammenspiel von einzelligen Lebewesen, Pilzen, Viren und Bakterien zu verstehen. Dieses Mikrobiom kann unseren Stoffwechsel, das Hormonsystem, das Immunsystem und vermutlich sogar unsere Psyche beeinflussen.

Das humane Mikrobiom – © Canva

Das Mikrobiom des Menschen einfach erklärt

Am einfachsten lässt sich das menschliche Mikrobiom so erklären: Das Mikrobiom ist wie ein Aquarium ein komplexes Ökosystem. Erst wenn alles aufeinander abgestimmt ist und die verschiedenen Mikroorganismen ideal zusammenwirken, kann es gut funktionieren. Das Mikrobiom des Menschen besteht somit aus der Gesamtheit aller Mikroorganismen, die unseren Organismus besiedeln. Damit sind sowohl bestimmte einzellige Lebewesen, Pilze und Viren als auch Bakterien gemeint, die Einfluss auf unseren Körper nehmen können. Ein wichtiger Bereich, den das Mikrobiom mit beeinflussen kann, ist das Immunsystem.

Physiologie des Mikrobioms

Das menschliche Mikrobiom mit seinen verschiedenen Mikroorganismen ist an unterschiedlichen Prozessen beteiligt. Wie erwähnt, gehören dazu auch unsere Abwehrkräfte und der Stoffwechsel. Besonders spannend wird es, wenn man sich den Einfluss der Mikroorganismen auf den Darm genauer ansieht. Darin produziert die Darmflora – also die Gesamtheit aller Mikroorganismen, die unseren Magen-Darm-Trakt besiedelt – bestimmte Fettsäuren. Diese sind wiederum wichtig für die sogenannten regulatorischen T-Zellen. Diese Zellen sorgen im Bedarfsfall für die Unterdrückung der Immunsystemaktivierung. Damit sind sie wichtig, um z. B. das Risiko für Allergien oder Autoimmunerkrankungen zu senken.

Dynamik: Veränderungen im Mikrobiom vom Baby bis zum Erwachsenen

Bevor wir Menschen auf die Welt kommen, befinden wir uns in einer sterilen Umgebung. Erst während der vaginalen Geburt oder durch den Hautkontakt nach einem Kaiserschnitt sowie durch das Stillen findet die Besiedelung unseres Körpers mit Bakterien statt. Das Mikrobiom entsteht somit erst während der Geburt bzw. in der frühen Phase nach der Entbindung. Ihre ersten wesentlichen Mikroorganismen erhalten Neugeborene also von ihrer Mutter. Rund 58,5 Prozent der Zusammensetzung diverser Mikroorganismen bei Neugeborenen stammen von ihr. Und zwar unabhängig von der Geburtsmethode, wie ganz aktuelle Daten zeigen: Durch die Muttermilch können auch nach einem Kaiserschnitt essenzielle Mikroben über das Stillen auf die Babys übertragen werden. In der frühen Kindheit verändert sich das Mikrobiom und bildet sich eigenständig durch Kontakt mit neuen Mikroben – beispielsweise durch die Breinahrung – aus. Auch im späteren Erwachsenenleben verändern sich Mikrobiota – also die Gesamtheit von Bakterien, die sich in einem bestimmten Körperbereich befinden – immer wieder. Bei Mädchen beispielsweise gibt es ein eigenes Mikrobiom im Genitalbereich, die sogenannte Scheidenflora. Denn nicht nur der Darm ist von Bakterien besiedelt. Die verschiedenen Mikrobiota im Körper verändern sich im Laufe des Lebens. Grund dafür ist, dass Faktoren wie Bewegung, Stress, Ernährung, Medikamente und Krankheiten das jeweilige Mikrobiom beeinflussen können.

Was ist ein gesundes Mikrobiom?

Ein Mikrobiom ist dann gesund, wenn darin eine Diversität herrscht. Das bedeutet, dass es ein Zusammenspiel unterschiedlicher Bakterien in einem gesunden Verhältnis gibt, bei denen sich die Bakterien in einem Gleichgewicht befinden. Wenn allerdings krankmachende Keime überwiegen, gerät das Mikrobiom aus dem Gleichgewicht. Dann ist nicht mehr von einem gesunden Mikrobiom die Rede, sondern von einer Dysbiose. Das ist ein Zustand, in dem die Zahl der „guten“ Keime abnimmt, weil sie keine passenden Lebensbedingungen vorfinden. Dadurch steigt die Zahl der unerwünschten Bakterien an.

Was beeinflusst das Mikrobiom?

Das humane Mikrobiom setzt sich individuell zusammen und wird durch verschiedene Umwelt-, Lebensstil oder Erkrankungsfaktoren beeinflusst. Aber auch das Alter wirkt sich auf die Zusammensetzung der Mikroorganismen in unserem Körper aus.

• Genetik: Auf die Zusammensetzung der Mikroorganismen in unserem Körper hat die Genetik einen Einfluss, wie Zwillingsstudien zum Thema zeigen.
• Lebensstil: Sowohl die Mikrobiota auf der Haut als auch im Stuhl von Menschen ähneln sich stark, wenn sie im gleichen Haushalt leben – Familien im gemeinsamen Haushalt teilen sich ein stabiles Mikrobiom. Die genannten Mikrobiota unterscheiden sich auch danach, ob Personen am Land oder in der Stadt leben.
• Alter: Nach der Geburt entwickelt der Mensch sein eigenständiges Mikrobiom, das durch die Art der Geburt und bzw. oder durch die Ernährung des Babys entsteht. Im Kleinkindalter ähnelt das Humane Mikrobiom bereits dem eines Erwachsenen. Bei älteren Menschen und jungen Menschen stellt man Unterschiede im Mikrobiom fest.
• Medikamente: Antibiotika, die viele verschiedene Mikroorganismen abtöten, können erheblichen Einfluss auf das Mikrobiom haben. Je nach Häufigkeit und Dauer der Antibiotika-Einnahme sowie persönlicher Merkmale kann sich das Mikrobiom wenige Wochen nach Beendigung der Einnahme erholt haben oder langanhaltende Veränderungen aufweisen. Auch andere Medikamente können das Mikrobiom beeinflussen.

Mikrobiom und Ernährung

Einen bedeutenden Einfluss vor allem auf das Mikrobiom im Darm scheint die Ernährung des Menschen zu haben. Durch eine Veränderung in der Ernährung kann es unter Umständen innerhalb von Stunden zu einer Modifikation im Mikrobiom kommen. Festgestellt wurde, dass verschiedene Ernährungsformen Einfluss auf die Bakterienstämme haben, die im Darmmikrobiom zu finden sind. Bei fleischreicher Ernährung finden sich besonders viele Gallensäure tolerierende Bakterien im Gastrointestinaltrakt (Magen und Darm). Bei vegetarischer Ernährung hingegen wird vor allem die Vermehrung von Bakterien wie z. B. Eubacterium rectale beobachtet. Bei dieser Art handelt es sich um ein Bakterium, das pflanzliche Mehrfachzucker gut abbauen kann. Das Mikrobiom ist bis zu einem gewissen Grad anpassungsfähig.

Wie beeinflusst das Mikrobiom das Immunsystem?

Wie das Mikrobiom das Immunsystem beeinflusst, lässt sich am besten anhand der Darmbakterien veranschaulichen. Sie besetzen die Lebensräume auf der Darmwand, schützen uns vor krankmachenden Keimen und lassen für entsprechende Erreger keinen Platz. Gleichzeitig sind sie für das Training unserer Abwehrkräfte verantwortlich. Haben Mäuse eine völlig keimfreie Darmflora – also wachsen sie ohne Bakterien im Darm auf – zeigen sie in Studien ein stark reduziertes Immunsystem. Für die Entwicklung unserer Abwehrkräfte spielt das Mikrobiom also eine wichtige Rolle.

Das Mikrobiom im Darm

Auch unsere Haut ist mit Mikroorganismen besiedelt (Hautmikrobiom) und in unserem Mund, der Nase, in den Nasennebenhöhlen und den Schleimhäuten generell ist jeweils ein eigenes Mikrobiom zu finden. Besonders bekannt ist allerdings das Mikrobiom im Darm. Darin befinden sich die meisten Mikroorganismen, von denen der Großteil (rund 98 Prozent) Bakterien sind. Die meisten davon sind im Dickdarm zu finden. Insgesamt 100 Billionen Mikroorganismen bilden gemeinsam die Darmflora. Das Mikrobiom im Darm wird auch intestinale Mikroflora genannt. Damit unser Immunsystem stark und unsere Darmwand gesund bleiben, ist es wichtig, dass die Darmflora intakt ist. Das Mikrobiom im Darm bildet die Hauptnahrungsquelle der Zellen in der Darmschleimhaut, wehrt schädliche Keime ab und ist auch noch an unserer Vitaminversorgung beteiligt. Kein Wunder also, dass Menschen sich fragen, wie sie ihre Darmbakterien eigentlich „richtig ernähren“ können.

Probiotika und ihre Rolle bei der Förderung eines gesunden Mikrobioms

Unter Probiotika versteht man Lebensmittel oder auch Präparate, durch die sich bestimmte Mikroorganismen im Verdauungstrakt ansiedeln. Zu probiotischen Lebensmitteln werden beispielsweise solche gezählt, die Milchsäurebakterien enthalten. Mittlerweile gibt es auch spezielle Probiotika (siehe SymbioLact® Plus), die verschiedene Stämme von Darmbakterien enthalten, die durch den Verdauungstrakt unbeschadet in den Darm gelangen und sich dort ansiedeln können. Diese können Milchsäure produzieren und so das Mikrobiom im Darm aktiv unterstützen.

Futter fürs Mikrobiom: Wie ernährt man Darmbakterien richtig?

Die Ernährung kann sich deutlich auf das Mikrobiom im Darm auswirken. Um das Mikrobiom zu unterstützen, ist es daher bedeutsam, den guten Darmbakterien gutes Futter zu liefern. Als passendes Futter für Darmbakterien gelten Lebensmittel, die besonders reich an Ballaststoffen sind. Dazu gehören beispielsweise:

• Nüsse
• Vollkornprodukte
• Hülsenfrüchte
• Obst
• Sauerkraut
• Gemüse

Zusätzlich können Darmbakterien mit entsprechenden Präparaten „gefüttert“ werden. Ideal eignen sich dafür besonders ballaststoffhaltige Präparate, die resistente Stärke enthalten und die Entstehung von Buttersäure fördern. Sie dient den Zellen der Darmschleimhaut als wertvolle Nahrung.

Wie kann ich das Mikrobiom aufbauen?

Insbesondere nach einer Therapie mit Antibiotika, die eine Störung des Darmmikrobioms zur Folge haben und dadurch Beschwerden wie z. B. Blähungen, Bauchschmerzen oder Durchfall hervorrufen kann, ergibt es Sinn, das Mikrobiom wieder aufzubauen. Beim Aufbau des Mikrobioms im Darm könnte Fasten eine bedeutende Rolle spielen. Untersuchungen aus Deutschland zeigten, dass sich bei kontrolliertem Verzicht auf Nahrung die Mikrobiom-Zusammensetzung im Darm rasch verändern kann. Eine Fastenkur von fünf Tagen zeigte eine Vermehrung der gesundheitsfördernden Bakterien sowie insgesamt positive Auswirkungen auf die Darmflora.

Überdies gilt: Je einseitiger die Ernährung ist, desto größer wird der Nährboden für unerwünschte Bakterien im Darm. Daher ist eine möglichst große Vielfalt in der Ernährung wesentlich, wenn das Mikrobiom im Darm wieder aufgebaut werden soll. Ballaststoffreiche und abwechslungsreiche Ernährung sollte dazu nur selten mit rotem Fleisch und Wurst kombiniert werden. Letztere haben nämlich einen ungünstigen Einfluss auf das Mikrobiom.

Krankheiten im Zusammenhang mit dem Mikrobiom

Die Wissenschaft kann heute feststellen, dass das Mikrobiom Einfluss auf das Ansprechen auf Impfungen sowie auf etwaige Medikamente hat, und dass das Mikrobiom von Menschen mit bestimmten Erkrankungen sich von Gesunden unterscheidet. Noch kann nicht eindeutig gesagt werden, ob das veränderte Mikrobiom schlicht als Referenz für den Krankheitszustand im Körper (Biomarker) gesehen werden kann, oder ob das veränderte Mikrobiom selbst die Ursache für bestimmte Erkrankungen ist. Ein Zusammenhang zwischen verändertem Mikrobiom und Erkrankung wurde unter anderem bei folgenden Krankheiten festgestellt:

Mikrobiom und psychische Erkrankungen

Untersuchungen im Tiermodell zeigen, dass das Mikrobiom im Darm bei Depressionen verändert ist. Durch Stuhltransplantationen von depressiven Studienteilnehmenden auf Mäuse konnten auf die Tiere depressive Verhaltensweisen und Symptome übertragen werden. Auch beim Menschen konnten bei psychisch erkrankten Personen Veränderungen im Mikrobiom des Darms gezeigt werden. Es liegt also nahe, dass ein deutlicher Zusammenhang zwischen psychischem Wohlbefinden und dem Mikrobiom besteht. Grund dafür könnte die sogenannte Mikrobiota-Darm-Gehirn-Achse sein. Dabei handelt es sich um ein System zur Kommunikation zwischen dem Mikrobiom des Darms, den entsprechenden Metaboliten und dem Gehirn. In diesem Kommunikationssystem werden z. B. immunologische aber auch neuronale Signale weitergeleitet.

Wo steht die Forschung zum Mikrobiom?

Das Mikrobiom gilt als großes neues Forschungsfeld. Das Mikrobiom im Darm wird teilweise sogar in der Forschung so behandelt, als wäre es ein ganz neues Organ. Möglicherweise hat es auch einen entsprechend großen Einfluss auf die Abläufe im Körper. Es wird angenommen, dass das Mikrobiom künftig eine große Rolle im Hinblick auf Behandlungen und die Diagnostik von Erkrankungen spielen könnte. Am Mikrobiom wird demnach intensiv geforscht. Dabei können aktuell aufgrund der methodischen Fortschritte Analysen zur Interaktion zwischen Mensch und Mikrobiom vorgenommen werden. Die Grundlagenforschung zum Humanmikrobiom steht derzeit im Fokus.

Was ist das Mikrobiom von Pflanzen?

Allgemein lässt sich festhalten, dass nicht nur menschliche und tierische Körper von einem Mikrobiom besiedelt werden. Auch bei Pflanzen können wir entsprechende Besiedelungen mit Mikroorganismen entdecken. Beispielsweise an den Wurzeln. In ihnen können Forscher eine mikrobielle Gemeinschaft sehen, die daran beteiligt ist, dass die Pflanze wächst und gedeiht. Besonders spannend ist, dass es hier auch zu einer Kommunikation zwischen Pflanze und Mikrobiom zu kommen scheint. Einerseits sorgt die Pflanze selbst für bestimmte Wurzelabsonderungen, mit denen genau die Mikroorganismen gefördert werden, die sie besonders braucht. Das Mikrobiom selbst scheint allerdings nach aktuellen Erkenntnissen der Wissenschaft ebenso Signale an die Wurzeln der Pflanze senden zu können.

Quellen:

Jürgen Schulze, Humanes Mikrobiom – Wie Mensch und Mikrobe zusammenwirken, (abgerufen am 20.7.2023)

Deutsches Bundeszentrum für Ernährung, Mikrobiom: Der Darm und seine Bewohner, (abgerufen am 20.7.2023)

Universität Wien, Mikrobiom und Umwelt: Wie sich unser „Super-Organ“ verändert, (abgerufen am 20.7.2023)

Universimed, Mikrobiom-Darm-Hirn-Achse: Ernährung als Behandlungsansatz für Depression, (abgerufen am 20.7.2023)

Schreiber, A. Stallmach, Mikrobiom,  (abgerufen am 20.7.2023)

ECARF, Das menschliche Mikrobiom, (abgerufen am 20.7.2023)

Gesellschaft für mikroBIOMIK, Was ist mikroBIOMIK? (abgerufen am 20.7.2023)

Universität Wien, Mensch ist nicht bereits vor Geburt mit Bakterien besiedelt, (abgerufen am 20.7.2023)

Science Media Center, Mikrobiomübertragung von Mutter auf Kind, (abgerufen am 20.7.2023)

Deutsches Bundesministerium für Bildung und Forschung, Unterirdische Influencer am Werk, (abgerufen am 20.7.2023)
Medizinische Universität Graz, Mikrobiom, (abgerufen am 20.7.2023)

Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung, Das Mikrobiom – Nur gemeinsam sind wir stark, (abgerufen am 20.7.2023)

MVZ Institut für Mikroökologie, Darmflora, (abgerufen am 20.7.2023)

Internisten im Netz, Ballaststoffe sind gutes „Futter“, (abgerufen am 20.7.2023)

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