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Wie und warum verhungern unsere Körper Darmbakterien

Haben Bakterien unbegrenzt Nährstoffe im Darm? In der Vergangenheit glaubten Wissenschaftler, dass der Darm eine Art Paradies für diese Mikroorganismen ist. Aber wie sich herausstellt, ist diese Annahme falsch - was für uns eine gute Nachricht ist.


Verhindern unsere Eingeweide Bakterien? Wenn ja, warum und wie geschieht das?

Neueren Forschungen zufolge kann unser Körper mehr Bakterien beherbergen, als wir uns vorgestellt haben.

Tatsächlich ist mindestens die Hälfte der Zellen im Körper mikrobiell, und eine beträchtliche Anzahl davon besiedelt unseren Darm.

Wir haben eine symbiotische Beziehung zu unseren Bakterien. Diese Mikroorganismen haben einen starken Einfluss auf den Gesundheitszustand - sowohl physisch als auch psychisch.

Die Bakterien sind jedoch auch von unserem Körper abhängig, um zu ernähren, zu leben und zu wachsen, und es stellt sich heraus, dass unser Körper diese Mikroorganismen eher geschickt beherrscht.

Wie kommt es dazu? Durch die Kontrolle, wie viele Nährstoffe den Mikroben zugänglich sind. Dies ist, was eine neue Studie von Wissenschaftlern der Duke University School of Medicine in Durham, NC, gefunden hat.

"Es scheint eine natürliche Hackordnung für die Bakterien und uns zu geben. In gewisser Weise ist es nicht überraschend, dass wir, der Wirt, mehr Karten halten sollten", sagt der Mitautor der Studie, Lawrence A. David, Ph.D.

Dies widerspricht den früheren Vorstellungen über das menschliche Darmmikrobiom, die es als eine Umgebung ansehen, "in der reichlich Nahrung und Ressourcen strömen, wie etwa Willy Wonkas Schokoladenfabrik", wie David es ausdrückt.

David und seine Kollegen berichten über ihre Ergebnisse in der in der Zeitschrift erscheinenden Studienarbeit Nature Microbiology.

Der Darm hat die Oberhand über Bakterien

Die Prämisse für diese Studie ging von Aspen Reese aus, der an der Harvard University in Cambridge, MA, ansässig ist, während sie als Doktorandin eingeschrieben war. Kandidat an der Duke University.

Dank ihres ökologischen Hintergrunds dachte Reece an Darmbakterien im Rahmen des natürlichen Wettbewerbs um Ressourcen. In nahezu allen Ökosystemen neigen die Einwohner dazu, um die begrenzten Ressourcen zu konkurrieren.

Also fragte sie sich, ob es für die mikrobiellen Darmbewohner genauso sein könnte. Bakterien in Gewässern, begründete sie, seien durch den eingeschränkten Zugang zu Nährstoffen wie Stickstoff oder Phosphor eingeschränkt. Kann Stickstoff auch in begrenztem Umfang im Darm verfügbar sein?

Um die Antwort auf diese Frage zu finden, untersuchten Reese und Kollegen die Stuhlproben, die sie von zahlreichen Tieren und Menschen gesammelt hatten. Sie untersuchten den Kot von Zebras, Giraffen, Elefanten, Schafen und Pferden, um nur einige zu nennen. Die menschlichen Stuhlproben stammten von Freiwilligen aus North Carolina.

Die Ergebnisse der Analyse von Reese und Kollegen haben gezeigt, dass Bakterien im menschlichen Darm an einer kurzen Leine gehalten werden: Sie haben Zugriff auf etwa 1 Stickstoffatom pro 10 Kohlenstoffatome. Dies ist viel weniger als das, was frei lebende Mikroben bekommen: durchschnittlich 1 Stickstoffatom auf alle 4 Kohlenstoffatome.

Um zu bestätigen, dass begrenzte Stickstoffgehalte in der Umgebung tatsächlich die "Freiheit" der Bakterien kontrollierten, führten die Forscher ein Experiment an Mäusen durch. Sie fütterten das Futter der Mäuse mit Proteinen, da diese viel Stickstoff enthalten.

Je mehr Protein die Forscher den Mäusen gaben, desto mehr Darmbakterien nahmen zu. Als Reese den Tieren Stickstoff injizierte, bemerkte sie, dass ein Teil des Stickstoffs die Darmbakterien erreichte.

Dies deutet darauf hin, dass ein Wirtssäugetier in der Lage ist, Stickstoff über die Darmzellen zu sekretieren, um die Bakterien zu ernähren.

"Unsere Ergebnisse", sagt David, "unterstützen die Idee, dass wir eine Möglichkeit entwickelt haben, unsere Bakterien an der Leine zu halten, indem wir sie nach Stickstoff hungern lassen."

Ein empfindliches Gleichgewicht finden

David erklärt, dass dies "auch erklärt, warum die westliche Ernährung für uns schlecht sein könnte. Wenn Menschen zu viel Protein essen, wird die Fähigkeit des Wirts, diesen Stickstoff im Dünndarm aufzunehmen, stark beeinträchtigt, und mehr davon gelangt schließlich in den Darm Dickdarm, wodurch unsere Fähigkeit zur Kontrolle unserer mikrobiellen Gemeinschaften aufgehoben wird. "

"Es könnte einfacher sein", sagt Reese, "sich vorzustellen, dass der Darm weniger" rot in Zahn und Klaue "ist als in anderen Teilen der Natur, weil die Mikrobiota für den Menschen so vorteilhaft sein kann", kommentiert er die vorige Idee, dass das Darm ist ein Zufluchtsort für Bakterien.

"Aber die Bakterien sind einzelne Organismen, die nur versuchen, vorbeizukommen - und es gibt nur so viel Nahrung, um herumzugehen", bemerkt sie.

Die Wissenschaftler befassten sich jedoch auch mit den Gefahren des Versuches, Bakterien zu bekämpfen, indem sie mit Antibiotika bekämpft wurden. Dazu führten sie erneut ein Experiment an Mäusen durch, deren Ergebnisse sie in der Zeitschrift veröffentlichten eLife früher in diesem Jahr.

Im Rahmen dieser Studie verabreichten die Wissenschaftler 10 Mäuse über einen Zeitraum von 5 Tagen Antibiotika und sammelten täglich von den Tieren Stuhlproben, die sie analysierten.

Dieses Experiment zeigte, dass in Abwesenheit von Bakterien, die sie "fressen", Substanzen wie Nitrat oder Sulfat, die im Darm übermäßig akkumuliert wurden.

Als sie aufhörten, die Mäuse mit Antibiotika zu füttern, stellten die Eingeweide das mikrobielle Gleichgewicht wieder her. Allerdings erklärt Reese: "Wir haben nicht wirklich ein Gefühl dafür, was die" richtige "Anzahl von Bakterien im Darm ist."

"Null ist sicherlich zu wenig, und es wäre zu viel, nur Bakterien zu haben", fährt sie fort. Auch wenn sich Mäuse trotz aggressiver Einwirkung von bakterienwischenden Medikamenten relativ leicht erholen können, ist dies für Menschen nicht dasselbe, erklärt David.

Die Bedeutung des Wettbewerbs

Dies ist darauf zurückzuführen, dass die Nagetiere zum Teil bestimmte Bakterien wieder aufnehmen, indem sie sich gegenseitig Kot fressen. David bemerkt: "Die Leute wollen das wahrscheinlich nicht."

Wenn das Mikrobiom einer Person destabilisiert wird, kann dies tatsächlich dazu führen, dass Krankheitserreger leichter greifen können, warnen die Forscher.

"Normalerweise wird es den Krankheitserregern schwer fallen, den Darm zu besiedeln. Es gibt Billionen anderer Bakterien, die sie überwinden müssen, um zu überleben. Aber wenn wir die mikrobielle Konkurrenz um Ressourcen wegnehmen, verlieren wir die Kontrolle und die schlechten Bakterien fiesen Krankheiten haben ... einen klareren Weg. "

Lawrence A David, Ph.D.

Es gibt möglicherweise eine Möglichkeit, das empfindliche bakterielle Gleichgewicht aufrechtzuerhalten, stellen die Autoren fest. Derzeit untersucht das Team, wie die Ernährung - insbesondere das Vorhandensein von Präbiotika und Probiotika - zur Darmgesundheit beitragen kann.

"Im Laufe der Evolutionsgeschichte hatten unsere Körper die Chance, dies herauszufinden und Systeme zu bauen, um die Mikrobiota in Schach zu halten", sagt Reese.

"Aber als Forscher, die in der modernen Zeit leben, denke ich, dass wir immer noch versuchen, einen Überblick darüber zu bekommen, was der richtige Zwischenwert ist und wie wir uns dort halten können", fügt sie hinzu.

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