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Krebs – liegt die Ursache und Lösung im Mikrobiom?

Krebs ist eine der führenden Mortalitätsursachen, weltweit ist fast jeder sechste Todesfall auf Krebs zurückzuführen (1). Unter mehreren Behandlungsoptionen werden Chemotherapie und Immuntherapie zur Behandlung von Krebs eingesetzt, indem diese die Teilung der Krebszellen verhindern oder das Immunsystem stärken, um die Krebszellen zu eliminieren (2). Trotz Fortschritte sind die Behandlungsergebnisse bei den meisten Krebsarten noch immer unbefriedigend.

Das Darm-Mikrobiom, also die Gesamtheit der Mikroorganismen, welche im Darm leben, tritt bei der Krebsforschung vermehrt in den Vordergrund. Es gilt als ein wichtiger Faktor, der sowohl mit der Tumorentstehung als auch mit der Wirksamkeit von Krebstherapien in Verbindung gebracht wird (3). Das Verständnis, wie sich Mikroorganismen auf Krebserkrankungen auswirken, könnte neue Möglichkeiten der Krebsprävention, -behandlung und -bewältigung eröffnen (8,9).

Das Darm-Mikrobiom hat einen Einfluss auf unsere Gesundheit

Der menschliche Körper ist ein komplexes Ökosystem, das von einer Fülle von Mikroorganismen bewohnt und beeinflusst wird, darunter Bakterien, Hefe, Pilze und Viren, welche zusammen das Mikrobiom bilden. Im Durchschnitt besteht ein gesunder menschlicher Körper aus etwa 30 Billionen Zellen und wird von etwa 39 Billionen Bakterienzellen bewohnt (4). Das Mikrobiom beeinflusst eine Vielzahl von Stoffwechselprozessen, darunter die Bildung von Hormonen, lebenswichtigen Vitaminen und anderen bioaktiven Verbindungen, die vom Menschen nicht auf andere Weise erworben werden können (5). Auch auf das Immun- und Nervensystem hat das Mikrobiom einen direkten Einfluss (6).

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Mikrobiom und der Zusammenhang von Krebs

Veränderungen im Mikrobiom können zur Entwicklung unterschiedlicher Krankheiten beitragen. Im Zusammenhang mit Krebs wurde nachgewiesen, dass einige spezifische Bakterien am Prozess der Tumorentwicklung beteiligt sind. Dabei aktivieren einige dieser Bakterien Entzündungsreaktionen und stören die Schleimschichten, die den Körper vor Eindringlingen von außen schützen. Dies bewirkt eine Umgebung, die das Tumorwachstum fördert. In anderen Fällen fördern Bakterien auch das Überleben von Krebs, indem sie Zellen gegen Krebsmedikamente resistent machen (7).

Darmbakterien können aber auch bei der Bekämpfung von Tumoren helfen (12). Im Jahr 2013 zeigte eine Studie am National Cancer Institute in Bethesda, Maryland, dass einige Krebsbehandlungen darauf beruhen, dass das Darm-Mikrobiom das Immunsystem aktiviert. Es wurde herausgefunden, dass das Chemotherapeutikum Cyclophosphamid die Schleimschicht schädigt, die den Darm auskleidet, sodass einige Darmbakterien in die Lymphknoten und die Milz wandern können, wo sie spezifische Immunzellen aktivieren. Bei Mäusen, die ohne Mikroben im Darm aufgezogen oder mit Antibiotika behandelt wurden, verlor das Medikament seine krebsbekämpfende Wirkung weitgehend (13, 14).

Das Darm-Mikrobiom hat das Potenzial, die Wirksamkeit der Krebstherapie zu beeinflussen

In einer weiteren Studie wurden Stuhlproben mehrerer Krebspatienten, die mit Chemo- oder einer Kombination aus Chemo- und Immuntherapie behandelt wurden analysiert. Dabei wurde festgestellt, dass das Darm-Mikrobiom derjenigen Krebspatienten, die gut auf die Therapie ansprachen, eine höhere mikrobielle Diversität aufwiesen (10). Die Diversität beschreibt dabei die Verschiedenheit des Mikrobioms und zeigt zusätzlich auf, ob die unterschiedlichen Bakterienarten gleichmäßig im Darm vorkommen oder einige Bakterienarten dominieren. Je mehr unterschiedliche Bakterienarten im Darm gleichmäßig vorkommen, desto höher ist die Diversität und desto widerstandsfähiger ist grundsätzlich das Mikrobiom (11).

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Die Beziehung zwischen den im Darm lebenden Mikroorganismen und Mensch ist komplex. Jedes Individuum hat seit Geburt einen spezifischen Mikrobiom-Fußabdruck geerbt. Mit dem Altern, Ernährung und Lebensstil entwickelt und verändert sich das Mikrobiom laufend. Wenn wir uns bereits präventiv mit unserer Mikrobiom-Gesundheit auseinandersetzen und mit der richtigen Ernährung und Lebensstil das Mikrobiom positiv beeinflussen, setzen wir einen wichtigen Schritt in ein gesundes Leben.

Refereneces

(1) World Health Organization. 2018. https://www.who.int/health-topics/cancer. Accessed 2019.

(2) Emens LA, Middleton G. The interplay of immunotherapy and chemotherapy: harnessing potential synergies. Cancer Immunol Res. 2015;3:436–43.

(3) Zitvogel L, Ma Y, Raoult D, Kroemer G, Gajewski TF. The microbiome in cancer immunotherapy: diagnostic tools and therapeutic strategies. Science. 2018;359:1366–70.

(4) Sender R, Fuchs S, Milo R. Revised estimates for the number of human and Bacteria cells in the body. PLoS Biol. 2016;14(8):e1002533.

(5) Lepage P, Leclerc MC, Joossens M, Mondot S, Blottière HM, Raes J, et al. A metagenomic insight into our gut’s microbiome. Gut. 2013;62(1):146–58.

(6) Vernocchi P, Del Chierico F, Putignani L. Gut microbiota profiling: metabolomics based approach to unravel compounds affecting human health. Front Microbiol. 2016;7:1144.

(7) Zhang H, Sun L. When human cells meet bacteria: precision medicine for cancers using the microbiota. Am J Cancer Res. 2018;8(7):1157–75.

(8) Sivan A, Corrales L, Hubert N, Williams JB, Aquino-Michaels K, Earley ZM, et al. Commensal Bifidobacterium promotes antitumor immunity and facilitates anti-PD-L1 efficacy. Science. 2015 Nov 27;350(6264):1084–9.

(9) Vétizou M, Pitt JM, Daillère R, Lepage P, Waldschmitt N, Flament C, et al. Anticancer immunotherapy by CTLA-4 blockade relies on the gut microbiota. Science. 2015 Nov 27;350(6264):1079–84.

(10) Heshiki Y, Vazquez-Uribe R, Li J, Ni Y, Quainoo S, Imamovic L, Li J, Sørensen M, Chow BKC, Weiss GJ, Xu A, Sommer MOA, Panagiotou G (2020) Predictable modulation of cancer treatment outcomes by the gut microbiota. Microbiome 8(1):28. doi: 10.1186/s40168-020-00811-2.

(11) Lozupone CA, et al. Diversity, stability and resilience of the human gut microbiota. Nature 489, 220 (2012).

(12) https://www.nature.com/news/gut-microbes-can-shape-responses-to-cancer-immunotherapy-1.22938

(13) https://science.sciencemag.org/content/342/6161/971

(14) https://science.sciencemag.org/content/342/6161/967

Du hast es von deiner Mutter: Deine Augen, deine Nase und dein Mikrobiom

An diesem besonderen Tag, der dazu bestimmt ist alle Mütter zu feiern, gibt es unzählige Dinge, für die du deiner Mutter dankbar sein kannst – auf biologischer Ebene vielleicht sogar mehr als du denkst. Während du das wertvollste Geschenk von ihr bekommen hast, dein Leben – hat sie dir neben Genen auch verschiedene Bakterien weitergegeben, die maßgeblich zu deiner Gesundheit beitragen. 

Wann entsteht ein Mikrobiom?

Bald nach der Empfängnis beginnt ein menschlicher Embryo, ein bemerkenswertes Organ zu bilden, das für sein Überleben entscheidend ist. Die Plazenta ist sowohl eine Lebensader als auch ein Wächter: Sie transportiert Sauerstoff, Nährstoffe und Immunmoleküle aus dem Blutkreislauf der Mutter zu ihrem sich entwickelnden Fötus, aber sie dient auch als Barriere gegen Infektionen. Seit mehr als einem Jahrhundert gehen Ärzte davon aus, dass diese ephemere Struktur – wie der Fötus und die Gebärmutter selbst – steril ist, es sei denn, es geht etwas schief. Inzwischen wird diese Annahme allerdings zunehmend in Frage gestellt: Könnte es sein, dass sich das Mikrobiom doch schon im Mutterleib beginnt zu entwickeln?

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Offenbar werden die ersten Bakterien nicht erst bei der Geburt übertragen

Das Dogma von der sterilen Gebärmutter geht auf den französischen Kinderarzt Henry Tissier zurück, welcher im 19. Jahrhundert untersuchte, wie ein Baby erstmals mit Bakterien in Kontakt kommt. Aus diesem Grund nahm man auch an, dass per Kaiserschnitt geborene Babys möglicherweise einen Nachteil haben. Schließlich kommen sie nicht mit den wertvollen vaginalen Bakterien in Berührung, die sonst die ersten Mitglieder der künftigen Mikrobengemeinschaft im Körper bilden. Vor mehr als 30 Jahren fanden Wissenschaftler dann Hinweise, die gegen das Dogma des sterilen Mutterleibs sprachen. Wissenschaftler haben Beweise für Bakterien in der Plazenta, im Fruchtwasser und im Mekonium – dem teerartigen ersten Stuhl, der sich bei einem Fötus in utero bildet – gefunden. Dies hat einige Forscher zu der Annahme veranlasst, dass sich das Mikrobiom bereits vor der Geburt beginnt zu entwickeln.

Wenn dies zutrifft und Bakterien ein normaler – vielleicht sogar entscheidender – Teil der Schwangerschaft sind, könnten sie eine wichtige Rolle bei der Gestaltung des sich entwickelnden Immunsystems spielen. Wissenschaftler könnten Wege finden, um die mikrobielle Zusammensetzung im Mutterleib zu verändern und möglicherweise Allergien, Asthma und andere Krankheiten abzuwehren. Sie könnten auch in der Lage sein, mikrobielle Profile aufzudecken, die mit Frühgeburten oder anderen Komplikationen während der Schwangerschaft in Verbindung gebracht werden, was helfen könnte zu klären, warum sie auftreten.

Die Forschung fängt gerade erst an, die wichtige Rolle hervorzuheben, die das Säuglings-Mikrobiom für verschiedene Aspekte der Gesundheit eines Säuglings spielt, insbesondere für die Immun- und Stoffwechselfunktion des Neugeborenen.

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Um sicherzugehen, dass das menschliche Mikrobiom bereits in der Gebärmutter entsteht, sind in Zukunft allerdings noch weitere Studien nötig.

Eines ist sicher: Bakterien aus dem mütterlichen Mikrobiom legen die Grundlage für die Ansiedlung von Bakterien in einem Baby, das schliesslich beginnt, dem Mikrobiom eines Erwachsenen um das dritte Lebensjahr zu ähneln.

Achte also an diesem Muttertag (und jeden Tag!) darauf, deiner Mutter für alles zu danken, was sie dir geschenkt hat, einschliesslich deiner Bakterien, die eine wichtige Rolle für deine Gesundheit spielen! Happy Mother’s Day!

References:

https://www.nature.com/articles/d41586-018-00664-8

https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fmicb.2019.01124/full