Кишечная флора

Накопление кишечной палочки (вторичная электронная микроскопия)

В кишечной флоры (син. Кишечный флор , кишечные микробиоты , кишечный микробиом ) описывает всю совокупность микроорганизмов , которые колонизируют в кишечник человека и животных (даже насекомые) и имеют решающее значение для организма - хозяина. Таким образом, существует взаимосвязь между живыми существами двух видов . Кишечная флора относится к микробиому многоклеточной клетки.

Термин « флора » основан на ранее существовавшей точке зрения, согласно которой бактерии и многие другие микроорганизмы принадлежат к царству растений. Поскольку бактерии сейчас образуют домен самостоятельно , нужно правильно говорить о кишечном микроорганизме сообществе или кишечных микробиотах. Эти термины только медленно получают признание в медицине.

Кроме того, существует большое количество - в основном безвредных - вирусов, таких как бактериофаги , которые разрушают бактерии в кишечнике человека .

сочинение

Кишечная флора человека

Кишечник человека заселен бактериями , археями и эукариотами . Он представляет собой сложную и динамичную бактериальную экосистему, которая формируется в течение первых нескольких лет жизни. Плотность колонизации кишечника изначально низкая и неуклонно увеличивается с возрастом. В процессе родов и вскоре после этого происходит первая бактериальная колонизация ранее стерильного пищеварительного тракта человека . У детей, рожденных естественным путем, колонизация начинается во время родов. Первыми микроорганизмами, которые можно обнаружить, являются кишечная палочка , энтеробактерии и стрептококки . Дети, рожденные путем кесарева сечения, изначально получают кишечную флору, соответствующую флоре кожи матери.

Пища оказывает особое влияние на колонизацию. Кормят ли ребенка грудью или кормят из бутылочки, можно судить по кишечной флоре. После первых нескольких недель кишечник детей, находящихся на грудном вскармливании, в основном заселен бактериями, продуцирующими молочную кислоту ( бифидобактериями и лактобациллами ). Вырабатываемая ими молочная кислота приводит к закислению кишечной среды, что затрудняет поселение там патогенных бактерий. Напротив, у детей, находящихся на искусственном вскармливании, обнаруживается микрофлора, подобная взрослой .

Кишечная флора взрослых людей характеризуется большим количеством различных видов бактерий. У здорового взрослого человека среднего возраста эта экосистема состоит в основном из анаэробных бактерий, общее количество которых составляет от 10 до 100 триллионов. Молекулярный анализ рибосомальной ДНК 16S на сегодняшний день увеличил оценки, зависящие от культуры, с 200 до 300 видов до 1800 родов с до 36000 видов. Колонизация человека, принадлежащего к кишечному каналу, включает от 500 до 1000 различных видов. Микроорганизмы колонизируют просвет кишечника, муциновый слой и поверхности слизистой оболочки. В отличие от тонкой кишки с 10 3 до 10 7 (десятью миллионами) особей на грамм фекалий, толстая кишка густо заселена от 10 11 (сто миллиардов) до 10 12 (один миллиард) особей на грамм. Общая масса микрофлоры в кишечном тракте взрослого человека составляет от 1000 до 2000 граммов, при этом более 50% микроорганизмов, которые можно наблюдать микроскопически в образцах стула, не могут быть культивированы .

На 99% кишечная флора состоит из четырех бактериальных отделов (Phyla = штаммы): Firmicutes , Bacteroidetes , Proteobacteria и Actinobacteria . В людях среднего возраста, почти исключительно облигатные анаэробы ( Bacteroides , Bifidobacterium , Eubacterium , Clostridium , Fusobacterium , Ruminococcus , Roseburia ) находятся в толстой кишке , в то время как тонкий кишечник микрофлора в основном состоят из факультативных анаэробных бактерий , такие как Enterococcus и Lactobacillus артерии . Существуют разные биовары вида Escherichia coli . Некоторые из этих биоваров совершенно безвредны как кишечные обитатели человека, но другие являются патогенными: энтерогеморрагическая E. coli (EHEC), энтеропатогенная E. coli (EPEC), энтероинвазивная E. coli (EIEC), энтеротоксическая E. coli (ETEC). Escherichia coli легко культивировать и используется в качестве модельного организма в микробиологии .

Кишечная флора собаки

Кишечная флора собак на 99% состоит из пяти бактериальных отделов. Помимо Firmicutes, Bacteroidetes, Proteobacteria и Actinobacteria, как у людей, у собак встречаются Fusobacteria . У здоровых собак Helicobacter spp. Обнаруживается в желудке и инвазивно колонизирует слизистую оболочку желудка, включая желудочные железы. Клостридии , молочнокислые бактерии и протеобактерии преобладают в тонком кишечнике , а Clostridiales , Bacteroides , Prevotella и Fusobacteria - в толстом кишечнике . Следует отметить, что у каждого животного индивидуальный микробиом кишечника.

Использование, функция, значение

В кишечнике примерно в 1,3 раза больше микроорганизмов, чем клеток в организме человека . В толстом кишечнике гораздо больше микроорганизмов, чем в тонком. Микрофлора кишечника участвует в защите от патогенов (устойчивость к колонизации ) и влияет на иммунную систему , хотя не совсем ясно, есть ли преимущество для хозяина в целом. Эксперименты с нормальными мышами, свободными от микроорганизмов, показали, что различные бактерии и амебы становятся патогенными только при наличии кишечной флоры, в то время как отрицательные эффекты некоторых других эукариотических одноклеточных организмов и сосальщиков уменьшаются. Постоянство условий среды в кишечнике и универсальность субстратов, поставляемых в виде пищи, способствуют развитию общества микроорганизмов, которое является чрезвычайно сложным с точки зрения количества особей, видов и видов деятельности. Компоненты пищи и вещества, образующиеся в организме человека, служат микроорганизмам источником питательных веществ и энергии. Микроорганизмы по-разному влияют на человека, например:

Во время микробного расщепления неперевариваемых углеводов (клетчатки) короткоцепочечные жирные кислоты (в основном уксусная, пропионовая и масляная кислоты) и газы, такие как водород (H 2 ), диоксид углерода (CO 2 ) и метан (CH 4 ) , образуются в кишечник человека . Клетки кишечного эпителия поглощают жирные кислоты и метаболизируют их; выделяются газы ( метеоризм ). Среди короткоцепочечных жирных кислот масляная кислота особенно важна из-за ее физиологических эффектов. Например, снижение концентрации масляной кислоты в кишечнике наблюдается при колоректальном раке. Другая функция короткоцепочечных жирных кислот - стимулировать перистальтику кишечника , сокращающее движение кишечника для транспортировки пищевой мякоти в прямую кишку .

Метаболизм короткоцепочечных жирных кислот, образованных бактериями

Во время анаэробного метаболизма белков образуются как короткоцепочечные, так и разветвленные жирные кислоты (изовалериановая кислота, изомасляная кислота). Кроме того, также могут образовываться такие продукты, как тиолы (меркаптаны), индолы , амины и сероводород (H 2 S). Азот (N 2 ) также образуется в незначительной степени . Жиры не метаболизируются в кишечнике в бескислородных условиях.

Кишечная флора влияет на массу тела и играет роль в ожирении ( ожирении ). Из экспериментов на «толстых» (англ. Ожирение ) мутантах (ob / ob), у которых отсутствует регулятор жирных кислот лептин , известно, что кишечная флора жирных и стройных мышей различается по составу соотношения бактерий этого рода. Bacteroides и штамм (департамент) из Firmicutes , в результате чего жировые мыши имеют большую долю Firmicutes. Кишечная флора человека также влияет на массу тела. В кишечнике здоровых людей штаммы Firmicuten и Bacteroideten обнаруживаются в соотношении от 1: 1 до 3: 1. У пациентов с избыточным весом соотношение в пользу Firmicutes часто сдвигается с 3: 1 до 25: 1 (в крайних случаях до 200: 1). Преобладание Firmicutes приводит к лучшему расщеплению волокон и выработке дополнительной энергии. Таким образом, ожирение также является результатом улучшения энергоснабжения за счет чрезмерно сильных фирмикутов. Когда вы худеете, соотношение Firmicutes и Bacteroides меняется. Взаимное влияние состава кишечной флоры и веса тела связано с потреблением энергии, потому что на переваривание жирных кислот и полисахаридов влияет состав кишечной флоры. Это очевидно из экспериментов, в которых кишечная флора (из слепой кишки ) жирных мышей была трансплантирована мышам без микроорганизмов, и они впоследствии набрали вес, несмотря на сокращение потребления пищи.

Обсуждается, в какой степени состав кишечной флоры у мышей, как и у людей, влияет на эмоциональное поведение и преодоление стресса.

Выполняя функцию комменсалов , простое количество микроорганизмов предотвращает чрезмерный рост патогенных микроорганизмов, как это происходит с Clostridium difficile при псевдомембранозном колите . И наоборот, введение стула здорового донора через клизму (через прямую кишку или лежащий назодуоденальный зонд ) в большинстве случаев может вылечить резистентный к терапии псевдомембранозный колит, как показали исследования. Сообщалось также об успехах при других воспалительных заболеваниях кишечника .

Кишечная флора, содержащая около 30% сухого вещества, является важной частью фекалий .

Неправильная колонизация кишечника

Изменения кишечной флоры могут включать недостаточную или чрезмерную колонизацию и изменение их состава. Неправильная колонизация может происходить либо в толстом, либо в тонком кишечнике, либо в обоих одновременно. Оптимальный состав кишечной флоры зависит от хозяина. Мыши с типичной кишечной флорой людей или крыс имеют слабые места в их иммунной системе по сравнению с мышами, которые имеют типичную кишечную флору для мышей.

Симптомы

Обычно они включают боль в животе, метеоризм, повышенную восприимчивость к инфекциям и предрасположенность к пищевой непереносимости . Если флора в тонком кишечнике нарушена, возникает вздутие живота, не оставляя кишечных газов, и желудок снова становится плоским за ночь. С другой стороны, если толстая кишка сильно колонизирована, возникает вздутие живота из-за выходящих кишечных газов. Также можно наблюдать влияние на иммунную систему и связи между нарушенной колонизацией кишечника и нервной системой .

диагноз

Чтобы проверить неправильную колонизацию, сначала проводится дыхательный тест на лактулозу H 2 , чтобы исключить неправильную колонизацию в тонкой кишке . Кроме того, рекомендуется подробный дыхательный тест H 2 с лактозой или фруктозой, поскольку эта непереносимость может быть вызвана чрезмерным бактериальным ростом. Если неправильная колонизация тонкой кишки была исключена, состояние кишечной флоры также можно определить с помощью образца кала, чтобы проверить неправильную колонизацию толстой кишки.

История исследований

Поскольку было обнаружено, что бактерии могут вызывать заболевания, существование кишечной флоры после ее открытия было ошибочно принято за заболевание, получившее название «кишечная токсемия»: сэр Арбутнот Лейн, хирург британской королевской семьи, рекомендовал своим пациентам отсутствовать из-за опасного кишечника удалили толстую кишку. Очищение толстой кишки стало модным среди врачей. В следующем эпизоде ​​эта тема была в значительной степени проигнорирована исследователями. В анаэробные микроорганизмы не могут быть рассмотрены в лаборатории.

Только после появления антибиотиков , бактерицидные свойства которых повреждали кишечную флору, и последствия этого повреждения вернули этот предмет в повестку дня исследований. В конечном итоге из-за практических трудностей поначалу большого прогресса не было. Это было связано с тем, что только часть кишечной микробиоты могла быть обнаружена с помощью классических методов культивирования . Картина состава кишечной флоры в некоторых случаях коренным образом изменилась с момента появления молекулярных методов.

Влияние на кишечную флору

Во-первых, во время естественных родов кишечник младенца сразу же колонизируется. Энтеробактерии и стрептококки изначально обнаруживаются в кале, а вскоре в грудном молоке преобладают бифидобактерии и разновидности руминококков . При естественных родах существует связь между флорой влагалища матери и флорой кишечника плода.

Медицинские вмешательства

Повреждение кишечной флоры антибиотиками является побочным эффектом этой группы препаратов и может привести к диарее, связанной с приемом антибиотиков . Однако обычно первоначальное равновесие восстанавливается в течение нескольких недель. Интенсивное и постоянное лечение антибиотиками может навсегда нарушить колонизацию микроорганизмов в кишечнике, особенно у детей. Каждый четвертый лекарственный препарат из медицины оказывает негативное влияние на кишечные бактерии и может способствовать устойчивости к антибиотикам .

В какой степени на кишечную флору может влиять добавление микроорганизмов, например пробиотиковконтроль симбиоза »), с научной точки зрения спорно.

При лечении кишечных инфекций Clostridium difficile ( колита, связанного с антибиотиками ) и других бактериальных воспалений кишечника в течение нескольких лет с большим успехом применялась терапия фекальными бактериями в виде трансплантатов стула . В этом процессе стул здорового донора растворяется в физиологическом растворе, очищается и вводится либо в толстую кишку через клизму, либо в желудок реципиента через назогастральный зонд.

Согласно результатам недавнего исследования, BLIS рекомендуется в качестве возможного ремонта. В ходе исследования положительное влияние на состояние кишечника подтверждено приемом пробиотиков.

Поскольку поставляемые бактерии могут развить свой оптимальный эффект только при неповрежденном кишечном барьере, имеет смысл использовать их заранее или одновременно, например Б. стабилизировать препаратом мирры . Исследования, проведенные в Charité Berlin, показывают, что лекарственное растение мирра стабилизирует кишечный барьер и защищает его от вредных воздействий. Исследования, проведенные в Лейпцигском университете , также показали, что мирра и кофейный уголь так же эффективны, как и часто назначаемый кортикостероидный препарат будесонид .

Смотри тоже

литература

  • Йорг Блех: Жизнь на людях - История наших поселенцев. Rowohlt-Verlag, 2010, ISBN 978-3-499-62494-0 .
  • Питер Бруксмит, Карин Прагер: Маленькие монстры. Тайный мир крошечных живых существ. Гондром-Верлаг, 1999, ISBN 3-8112-1735-6 , стр. 55-59.
  • J. Müller, R. Ottenjann, J. Seifert (Eds.): Экосистема кишечника - морфология. Микробиология. Иммунология. Springer-Verlag, Берлин 1989, ISBN 3-540-51707-3 .
  • Розмари Блатц: Медицинская микробиология и иммунология - систематика. Uni-Med, Бремен 1999, ISBN 3-89599-139-2 .
  • Юрген Шульце а.о .: пробиотики; Микроэкология, микробиология, качество, безопасность и влияние на здоровье. Гиппократ-Верлаг, 2008, ISBN 978-3-8304-5356-7 .
  • BD Muegge, J. Kuczynski: Диета способствует сближению функций кишечного микробиома в филогенезе млекопитающих и в организме человека. В кн . : Наука . Volume 332, Number 6032, May 2011, pp. 970-974, ISSN  1095-9203 . DOI: 10.1126 / science.1198719 . PMID 21596990 . PMC 3303602 (полный текст).

веб ссылки

Викисловарь: Флора кишечника  - объяснение значений, происхождение слов, синонимы, переводы

Индивидуальные доказательства

  1. https://www.faz.net/aktuell/wissen/leben-gene/nuetzliche-untermieter-auch-im-darm-vieler-insekten-leben-bakterien-16060202.html
  2. Перепись: 140000 типов вирусов в кишечнике , orf.at, 5 марта 2021 г., по состоянию на 11 марта 2021 г.
  3. Природа . Том 442, 24 августа 2006 г., стр. 851.
  4. MG Dominguez-Bello, EK Costello, M. Contreras et al.: Способ доставки формирует приобретение и структуру исходной микробиоты в различных средах обитания новорожденных . В: Proc. Natl. Акад. Sci. США . Лента 107 , нет. 26 июня 2010 г., с. 11971-11975 , DOI : 10.1073 / pnas.1002601107 , PMID 20566857 .
  5. JL Sonnenburg et al .: Каким образом сообщества бактериальных симбионтов устанавливаются в нашем кишечнике? В: Nat Immunol . Лента 5 , вып. 6 , 2004, с. 569-573 , PMID 15164016 .
  6. DN Frank и др.: Молекулярно-филогенетическая характеристика дисбаланса микробного сообщества при воспалительных заболеваниях кишечника человека. В: Proc Natl Acad Sci USA. 104, 2007, стр. 13780-13785.
  7. М. Уилсон: Микробные обитатели людей. Их экология и роль в здоровье и болезнях. Издательство Кембриджского университета, Кембридж 2005, ISBN 0-521-84158-5 .
  8. Ф. Гварнер, Дж. Р. Малагелада: Кишечная флора в состоянии здоровья и болезней . В кн . : Ланцет . Лента 361 , нет. 9356 , 2003, с. 512-519 , PMID 12583961 .
  9. JL Suau et al.: Прямой анализ генов, кодирующих 16S рРНК из сложных сообществ, обнаруживает множество новых молекулярных видов в кишечнике человека . В: Appl Environ Microbiol . Лента 65 , нет. 11 , 1999, стр. 4799-4807 , PMID 10543789 .
  10. Ф. Гварнер и др.: Механизмы болезни: пересмотр гигиенической гипотезы . В: Nat Clin Pract Gastroenterol Hepatol . Лента 3 , вып. 5 , 2006, с. 275-284 , PMID 16673007 .
  11. Экбург П.Б., Рельман Д.А.: Роль микробов в болезни Крона. В: Clin Infect Dis . 44, 2007, стр. 256-262.
  12. Ян Суходельски, Кеннет Симпсон: Желудочно-кишечный микробиом у здоровых и больных собак. В: Ветеринарный фокус. 23, 2013, стр. 22-28.
  13. Р. Сендер и др.: Пересмотренные оценки количества человеческих и бактериальных клеток в организме.
  14. LQ Vieira, MR Oliveira, E. Neumann, JR Nicoli, EC Vieira: Паразитарные инфекции у стерильных животных . В: Braz J Med Biol Res. Том 31 (1), январь 1998 г., стр. 105-110.
  15. S. Rakoff-Nahoum et al.: Распознавание комменсальной микрофлоры толл-подобными рецепторами необходимо для гомеостаза кишечника. В: Cell. 118, 2004, стр. 229-241.
  16. а б в г М. Дж. Волин, Т. Л. Миллер: Углеводное брожение. В: DJ Hentges (Ред.): Микрофлора кишечника человека в здоровье и болезнях. Академик Пресс, Нью-Йорк, 1983.
  17. ^ SR Gill и др.: Метагеномный анализ микробиома дистального отдела кишечника человека. В кн . : Наука. 312, 2006, стр. 1355-1359.
  18. CM Shing, JM Peake, CL Lim et al.: Влияние добавок пробиотиков на проницаемость желудочно-кишечного тракта, воспаление и физическую работоспособность в жару. В: Eur J Appl Physiol. 114 (1), январь 2014 г., стр. 93-103.
  19. Арнд Крюгер : Обаяние кишки. В кн . : Соревновательный спорт . 45, 2015, с. 2, 29; YJ Hsu, CC Chiu, YP Li et al: Влияние кишечной микробиоты на выполнение упражнений у мышей. В: Journal Strength Cond Res.29 (2), февраль 2015 г., стр. 552-558.
  20. Х. Кеппен: Кишечная флора и микробиом . В: Веб-сайт Praxiszentrum-Leipzig . ( praxiszentrum-leipzig.de [доступ 22 мая 2017 г.]).
  21. ^ RE Ley, PJ Turnbaugh, S. Klein, JI Gordon: Микробная экология: кишечные микробы человека, связанные с ожирением. В кн . : Природа. 444 (7122), 21 декабря 2006 г., стр. 1022-1023.
  22. PJ Turnbaugh, RE Ley, MA Mahowald, V. Magrini, ER Mardis, JI Gordon: Кишечный микробиом, связанный с ожирением, с повышенной способностью собирать энергию. В кн . : Природа. 444 (7122), 21 декабря 2006 г., стр. 1027-1031.
  23. Ф. Бэкхед, Дж. К. Манчестер, К. Ф. Семенкович, Дж. И. Гордон: Механизмы, лежащие в основе устойчивости к ожирению, вызванному диетой, у стерильных мышей. В: Proc Natl Acad Sci US A. 104 (3), 16 января 2007 г., стр. 979-984. Epub 2007 8 января.
  24. Ф. Бэкхед, Х. Динг, Т. Ван, Л. В. Хупер, Г. Я. Кох, А. Надь, К. Ф. Семенкович, Дж. И. Гордон: Хорошая микробиота с точки зрения фактора окружающей среды действительно Регулирует накопление жира. В: Proc Natl Acad Sci U.S.A. 101 (44), 2 ноября 2004 г., стр. 15718-15723. Epub 2004 25 октября.
  25. Эмеран А. Майер и др.: Ось кишечника / мозга и микробиота . В: Журнал клинических исследований . Лента 125 , нет. 3 , март 2015, ISSN  0021-9738 , стр. 926-938 , DOI : 10,1172 / JCI76304 .
  26. Томас Дж. Бороди и др.: Бактериотерапия с использованием фекальной флоры: игра с движениями человека. В кн . : Журнал клинической гастроэнтерологии. 2004 г.
  27. H. Chung, SJ Pamp et al.: Созревание иммунной системы кишечника зависит от колонизации специфической микробиотой хозяина. В: Cell. Выпуск 149, номер 7, июнь 2012 г., стр. 1578-1593, ISSN  1097-4172 . DOI: 10.1016 / j.cell.2012.04.037 . PMID 22726443 . PMC 3442780 (полный текст).
  28. a b Жоэль Доре ( INSA ): кишечные бактерии действуют не только на пищеварительный тракт. ( Памятка от 18 июня 2012 г. в Интернет-архиве ) 11 июня 2012 г., по состоянию на 16 июня 2012 г.
  29. Немецкий институт исследований питания: микробиология желудочно-кишечного тракта ( памятная записка от 15 января 2014 г. в Интернет-архиве )
  30. CF Favier, EE Vaughan, WM De Vos, AD Akkermans: Молекулярный мониторинг последовательности бактериальных сообществ у новорожденных людей . В: Прил. Environ. Microbiol. Лента 68 , нет. 1 , январь 2002 г., стр. 219-226 , PMID 11772630 , PMC 126580 (полный текст).
  31. К. Палмер, Е. М. Бик, Д. Б. ДиДжулио, Д. А. Релман, П. О. Браун: Развитие кишечной микробиоты младенца у человека . В кн . : PLoS Biol . Лента 5 , вып. 7 июля 2007 г., стр. e177 , doi : 10.1371 / journal.pbio.0050177 , PMID 17594176 , PMC 1896187 (бесплатный полный текст) - ( plosjournals.org ).
  32. Р. Мяндар, М. Микель Саар: Передача микрофлоры матери новорожденному при рождении . В кн . : Биология новорожденных . Лента 69 , нет. 1 , 1996, с. 30-35 , PMID 8777246 .
  33. Многие обычные лекарства подавляют наши кишечные бактерии. В: embl.de . 19 марта 2018, доступ к 30 марта 2019 .
  34. Лиза Майер, Михаэла Прутяну, Майкл Кун, Георг Целлер, Аня Тельцеров, Эксен Эрин Андерсон, Ана Рита Брочадо, Кейт Конрад Фернандес, Хитоми Дозе, Хиротада Мори, Киран Раосахеб Патил, Пир Борк, Athanasios Typas: обширное воздействие антибиотиков препараты против кишечных бактерий человека. В кн . : Природа. 555, 2018, стр 623,. DOI : 10.1038 / nature25979 .
  35. Кристиан Лодберг Хвас, Саймон Марк Даль Баунвалл, Кристиан Эрикструп: Трансплантация фекальной микробиоты: терапия, спасающая жизнь, оспариваемая коммерческими заявлениями об исключительности . В: EClinicalMedicine . Лента 24 июля 2020 г., ISSN  2589-5370 , doi : 10.1016 / j.eclinm.2020.100436 , PMID 32642633 ( thelancet.com [по состоянию на 13 июня 2021 г.]).
  36. Пробиотик Escherichia coli Nissle 1917 подавляет протекающий кишечник за счет улучшения целостности слизистой оболочки .
  37. Вуджунг Шина, Хён Чжон Ким: Дисфункция кишечного барьера управляет возникновением воспалительного взаимодействия между хозяином и микробиомом в организме человека - воспаление-на-чипе. Труды Национальной академии наук 115.45 (2018)
  38. ^ Рита Розенталь и др.: Мирра оказывает стабилизирующее действие на барьер и защитное действие на эпителиальные клетки кишечника HT-29 / B6 и Caco-2. Int J Colorectal Dis. 32 (5): 623-634 (2017).
  39. Лаура Вебер и др.: Противовоспалительное и барьер-стабилизирующее действие мирры, кофейного угля и экстракта цветков ромашки в модели совместных культур слизистой оболочки кишечника. Биомолекулы 10, 1033 (2020)