Der Einfluss der Darmbakterien auf unsere Gesundheit

Inhaltsverzeichnis

1. Einleitung

2. Gesundheit als Begriff

3. Schutzfunktion des Darmes
3.1. Barrierefunktion durch Kolonisationsresistenz
3.2. Schutzfunktion durch die Darmschleimhaut
3.3. Darmassoziertes Immunsystem

4. Entwicklung der Darmflora

5. Zusammensetzung der Darmflora
5.1. Aerobe Darmbakterien
5.1.1. Escherischia coli
5.1.2. Laktobazillen
5.2. Fakultativ anaerobe Darmbakterien
5.3. Anaerobe Darmbakterien
5.3.1. Bifidobakterien
5.3.2. Bacteroides
5.3.2. Clostridien

6. Enterotypen
6.1. Enterotyp 1: Bacteroides
6.2. Enterotyp 2: Prevotella – Bakterienstamm
6.3. Enterotyp 3: Ruminococcus

7. Gefahren für die Darmflora durch Antibiotikatherapie

8. Infektion mit Clostridium difficile und Stuhltransplantation als Therapiemethode

9. Fazit

10. Literaturverzeichnis

1. Einleitung

In meiner Facharbeit beschäftige ich mit den Darmbakterien und der Frage, welchen Einfluss sie auf unsere Gesundheit haben.

Ich arbeite als Gesundheits- und Krankenpflegerin auf verschiedenen Stationen in unterschiedlichen Bereichen. Während meiner Arbeit fällt mir immer wieder auf, wie wenig Beachtung dem Darm geschenkt wird und dass er als mögliche Ursache für bestimmte Erkrankungen kaum in Betracht gezogen wird. Dass die richtige Pflege des Darmes an der Erhaltung unserer Gesundheit, zur Prävention bzw. Heilung von Krankheiten mitwirkt und somit unsere Gesundheit und unser Wohlbefinden im hohen Maße beeinflusst, wird ebenso wenig berücksichtigt.

Besonders Antibiotika werden sehr häufig angeordnet und verabreicht. Es ist nachgewiesen, dass sie sich negativ auf die Darmgesundheit auswirken, da diese Medikamente nicht nur Infektionserreger abtöten, sondern auch die nützlichen Bakterien, die sich in unserem Darm befinden.

Betrachtet man den gesamten Körper, stellt der Darm mit seiner enormen Resorptionsfläche den größten Kontakt zur Außenwelt dar und kann mehr als nur Nahrung verdauen und resorbieren. Seit einiger Zeit weiß man, dass dieses Organ mit seiner Vielzahl an Bakterien für das Immunsystem von großer Bedeutung ist und jeder von uns einen individuellen Bakterienmix in sich trägt. Schon bei der Geburt kommen wir mit Bakterien in Kontakt. Die Art, wie ein Kind geboren wird und das Stillen legen den Grundstein für die Darmgesundheit.

Als Einstieg in diese Arbeit möchte ich den Gesundheitsbegriff klären und einen Überblick über verschiedene Definitionen und Sichtweisen von Gesundheit geben. Im Anschluss beschreibe ich, wie sich der Darm vor äußeren Einflüssen schützt, wie er sich von Beginn der Geburt entwickelt und welche Bakterienarten hauptsächlich Bestandteil der physiologischen Darmflora sind.

Des Weiteren gehe ich auf drei Enterotypen ein, die bei Menschen weltweit festgestellt wurden. Zum Schluss erkläre ich, welche Auswirkungen Antibiotika auf die Darmflora haben und beschreibe die Stuhltransplantation als mögliche Therapiemethode zur Bekämpfung einer Infektion mit dem Bakterium Clostridium difficile.

Ziel dieser Arbeit ist es, dem Leser einen Anreiz zu geben, sich mit dem Thema Darmbakterien auseinanderzusetzen und mit Hilfe wissenschaftlicher Erkenntnisse die Bedeutsamkeit der Darmgesundheit klarzustellen.

2. Gesundheit als Begriff

Wer in der Literatur nach einer allgemeingültigen Definition für den Begriff Gesundheit sucht, stößt schnell an seine Grenzen. Viele Wissenschaften haben sich bereits mit diesem Themengebiet beschäftigt, das einen immer höheren Stellenwert in unserer Gesellschaft einnimmt.

Eine bedeutende Aufgabe der Weltgesundheitsorganisation (WHO) ist die „Diskussion des Gesundheitsbegriffes“. Bereits 1946 erfasste sie in ihrer Satzung eine bis heute gültige Definition (Rückert, Ondracek & Romanenkova, 2006, S. 31)

„Health is a state of complete physical, mental and social well-being and not merely the absence of disease or infirmity.” (World Health Organisation, 2003)

Nach der WHO wird Gesundheit somit als ein Zustand betrachtet, der die Abwesenheit von Krankheit in den Vordergrund stellt. (Rückert et al., 2006, S. 31)

Anwendung findet diese „krankheitsorientierte Denkrichtung“ vorwiegend in der klassischen Schulmedizin. Sie ist auf einer „Dichotomie“ zwischen Gesundheit und Krankheit begründet, bei der der Mensch sich auf der Seite der Krankheit befindet. Mediziner konzentrieren sich hier auf die Behandlung des Kranken mit dem Ziel die Gesundheit wiederherzustellen. (Antonovsky, Übersetzung durch Franke 1997, S. 23)

Von vielen Wissenschaften ist diese dichotome Betrachtungsweise jedoch überholt. Gesundheit wird nicht länger als Zustand betrachtet, sondern als Prozess, der von mehreren Faktoren abhängt. Die Begriffe Gesundheit und Krankheit werden als ein Kontinuum zusammengefasst, bei dem sich der Mensch variierend mehr oder weniger auf einer Seite befindet. Dies berücksichtigt vor allem Aaron Antonovsky in seinem Konzept der Salutogenese. Antonovsky beschäftigte sich vorwiegend mit der Frage, wie Gesundheit entsteht und was den Menschen trotz pathogener bzw. traumatischer Einflüsse gesund hält.

Das Kernstück der Salutogenese ist das Kohärenzgefühl, das wiederum aus den drei Komponenten, Verstehbarkeit, Handhabbarkeit und Bedeutsamkeit besteht. Das zentrale Merkmal ist hierbei die Verstehbarkeit. Interne und Externe Stimuli werden bestenfalls als „kognitiv sinnhaft“ wahrgenommen. Personen mit einem hohen Maß an Verstehbarkeit sind in der Lage, plötzliche sowie in der Zukunft liegende Stimuli einzuordnen und zu erklären. (Antonovsky, Übersetzung durch Franke 1997, S. 34)

Handhabbarkeit bewirkt, dass geeignete Ressourcen zur Verfügung stehen um den Anforderungen, die aus den Stimuli resultieren, gerecht zu werden. (Antonovsky, Übersetzung durch Franke, 1997, S. 35)

Diese Anforderungen stellen Herausforderungen dar. Werden diese als emotional sinnvoll betrachtet und lohnt sich die Investition von „Anstrengung und Engagement“, wird die Bedeutsamkeit als dritte Komponente gebildet. (Antonovsky, Übersetzung durch Franke, 1997, S. 36)

Da das Modell der Salutogenese auf der Stressforschung basiert, werden Stressoren und Spannungszustände, die ein Mensch haben kann, mit einbezogen.

Auf den Menschen können interne oder externe Stressoren einwirken auf die seitens des Individuums reagiert werden muss. (Antonovsky, Übersetzung durch Franke, 1997, S. 124) Das Maß der Hilfestellung zur Stressbewältigung gibt hier unter anderem das eigene Kohärenzgefühl.

Es stehen aber auch Ressourcen zur Verfügung, „die in aller Art wirksam werden“ können, um Spannungen ebenfalls zu bewältigen. Sie „beziehen sich sowohl auf individuelle (z.B. körperliche Faktoren, Intelligenz, Bewältigungsstrategien) als auch auf soziale und kulturelle Faktoren (z.B. soziale Unterstützung, finanzielle Möglichkeiten, kulturelle Stabilität)“ und werden zusammenfassend als „generalisierte Widerstandsressourcen“ bezeichnet. (BZgA, 2001, S. 34)

Das Ausmaß dieser Widerstandsressourcen entscheidet, in welchem Umfang ein Mensch auf Spannungen reagieren kann und wie stark somit sein Kohärenzgefühl ausgebildet wird.

Die Stärke des Kohärenzgefühls entscheidet dann, welche Position eine Person auf dem „Gesundheits-Krankheits-Kontinuum“ einnimmt. Dieser Prozess ist individuell und auf andere Menschen nicht übertragbar.

Betrachtet man die Darmgesundheit, so können physiologische Darmbakterien als Ressourcen erwähnt werden, die dem Darm zur Verfügung stehen, um eine darmassoziierte Gesundheit aufrecht zu erhalten. Aber auch Kenntnisse über eine gesundheitsbewusste Lebensweise dienen als Ressource und stärken somit das Kohärenzgefühl. Ist die Bakterienflora im Darm gestört, müssen Vorkehrungen (Anwendung interner oder externer Widerstandsressourcen) getroffen werden, um dem vorhandenen Stressor entgegenzuwirken. Auch hier ist die Ausprägung der individuellen Fertigkeiten und Kenntnisse entscheidend für die Position des Menschen auf dem „Gesundheits-Krankheits-Kontinuum“.

3. Schutzfunktionen des Darmes

Aufgrund der großen Resorptionsfläche bietet der Gastrointestinaltrakt Bakterien aller Art ein leichtes Eindringen. Damit sich pathogene Mikroorganismen nicht vermehren können und somit eine Infektion auslösen, steht dem Darm ein besonderes Verteidigungssystem zur Verfügung. Es besteht aus körpereigener Darmflora, Darmschleimhaut und dem darmassoziierten Immunsystem. Zusammen bilden diese Komponenten eine funktionelle Einheit und dienen dem Körper als Barriere gegen exogene schädliche Einflüsse. (Bischoff, Meuer, 2014, S. 190)

Die Barriere der körpereigenen Mikroflora stellt die erste Blockade für eindringende Erreger dar. Wird sie von diesen pathogenen Erregern überwunden, werden sie in der Mukosa vom darmeigenen Immunsystem vom weiteren Vordringen abgehalten. Überwinden sie auch diesen „Schutzwall“ und dringen dadurch in das Innere des Körpers ein, tritt als letzte Instanz die Immunabwehr des Gesamtorganismus ein. Durchbrechen pathogene Bakterien jedoch alle Schutzmechanismen, kommt es als Folge zu einer Infektion. (Rusch, 1999, S. 67)

3.1. Barrierefunktion durch Kolonisationsresistenz

Die körpereigene Mikroflora des Darmes bietet durch ihren Bestand Erregern aus der Umwelt eine Barriere und verhindert somit deren Ansiedlung. Ebenso unterbindet sie übermäßiges Wachstum einzelner, häufig anzutreffender und potentiell infektionsauslösender Bakterien, wie Clostridium oder Helicobacter. (Sonnenborn & Greinwald, 1991, S 15)

Diese Barrierefunktion wird auch als Kolonisationsresistenz bezeichnet. Keime aus der Umwelt stammen oft aus der Nahrung und sind aerob. (Autenrieth, 2000, S 8)

Die im Verdauungskanal anzutreffenden Mikroorganismen sind meist anaerober oder fakultativ anaerober Natur. Es ist anzunehmen, dass exogene aerobe Bakterien nicht nur durch die Kolonisationsresistenz des Darmes Schwierigkeiten haben, sich anzusiedeln, sondern auch durch ihre mangelnde bzw. fehlende Fähigkeit, sich in vorwiegend anaerober Umgebung zu vermehren.

Experimentelle Studien an Tieren zeigten, dass besonders Keime wie Bacteroides, die ausschließlich anaerob sind, zur Kolonisationsresistenz beitragen. Fakultativ anaerobe Keime nehmen nur eine geringe Rolle ein. Für diese Resistenzentstehung sind verschiedene Mechanismen von Bedeutung. Die Bakterien der physiologischen Darmflora besetzen Lücken und Rezeptorstellen, an denen sich Fremdkeime anheften könnten. Sie produzieren Bakteriozine, die für exogene Keime schädlich sind. Diese Bakteriozine sind Proteine oder Peptide mit antibiotischer Wirkung. Sie werden von mehr als 50% der beständigen Darmbakterien produziert. Außerdem ist die physiologische Darmflora mit ihren Produkten in der Lage, die Toxine von exogenen Keimen zu zerstören.

Aufgrund ihrer Wirkung könnten Bakteriozine therapeutisch als Antibiotika eingesetzt werden. In der Forschung wird dies bereits diskutiert. (Autenrieth, 2000, S 8)

3.2. Schutzfunktion durch die Darmschleimhaut

Die Schleimhaut des Darmes besteht aus Mukosa und Submukosa.

Die Mukosa ist verantwortlich für die Resorption des Darminhaltes. Sie besteht aus einem mehrfach aufgefalteten, einschichtigen, kubischen Plattenepithel. Schleimproduzierende Becherzellen sind in diesem Epithel eingebaut. Eine dünne Eigenmuskelschicht macht Bewegungen der Schleimhaut möglich, so dass sie im ständigen Kontakt mit dem Speisebrei stehen kann.

Direkt unter der Mukosa befindet sich die bindegewebige Submukosa. Sie beinhaltet die Kapillaren der Blut- und Lymphgefäße sowie darmeigene Nervenzellen. (Huch & Bauer, 2003, S. 341)

Da das Epithel der Darmschleimhaut aus einem dichten, engen Zellverbund besteht und die Schleimschicht ein Anhaften und Eindringen von pathogenen Mikroorganismen in die Darmwand erschwert, bietet sie im Rahmen der Barrierefunktion einen guten Schutz. (Bischoff, Meuer, 2014, S. 192)

3.3. Darmassoziiertes Immunsystem

Das darmassoziierte Immunsystem wird auch als GALT (=Gut associated lymphoid tissure) bezeichnet. (Beckmann & Rüffer, 2010, S. 68)

Haben es körperfremde, pathogene Keime geschafft, die körpereigene Bakterienflora zu durchbrechen und bis in die Submukosa zu gelangen, soll ihnen nun das darmeigene Immunsystem ein Hindernis sein.

Etwa 70% aller Immunzellen befinden sich in der Mukosa. (Bischoff, Meuer, 2014, S. 192)

Damit ist der Darm das größte immunologisch aktive Organ unseres Körpers und somit auch die größte Schnittstelle zwischen Außenwelt und Immunsystem.

Aufgaben des GALT sind das Abwehren körperfremder Mikroorganismen und das Tolerieren eigener und hilfreicher Bakterien, die Bestandteil unserer Flora sind. (Bischoff, Meuer, 2014, S. 192)

Spezielle in der Schleimhaut des Ileums befindliche Ansammlungen von Lymphfollikeln beherbergen ca. 2 x 10[10] Lymphozyten und werden als Peyersche Platten bezeichnet. (Beckmann & Rüffer, 2010, S. 70)

Lymphgefäße verbinden die Lymphfollikel mit ableitenden Lymphknoten des Mesenteriums. Diese Lymphknoten verbinden wiederum das Immunsystem des Darmes mit dem Immunsystem des restlichen Körpers.

Die Peyerschen Platten wölben sich in die Darmschleimhaut und haben dadurch engen Kontakt mit dem Darminhalt. Über spezielle Zellen (M-Zellen) können pathogene Bakterien durch Transzytose zu den lymphatischen Abwehrzellen (Lymphozyten) gebracht und dort von ihnen eliminiert werden. Die Basalmembran der Payerrschen Platten besitzt außerdem Poren. Abwehrzellen können durch diese Poren dendritische Fortsätze zum Darmlumen leiten lassen. Dies dient der Aufnahme von Antigenen, die die Immunzellen in der Mukosa analysieren und entweder tolerieren oder zu eliminieren versuchen. (Bischoff, Meuer, 2014, S. 192)

4. Entwicklung der Darmflora

Die vielfältige Besiedlung der Magen-Darmflora verändert sich im Verlauf des Lebens und ist nicht konstant. Ersten Kontakt mit den Bakterien aus seiner Umgebung erhält der Mensch mit der Geburt. (Caspary, Kist & Stein, 2006, S. 45)

Der zunächst noch sterile Säugling tritt durch die Passage des Geburtskanals und nimmt erste Bakterien der mütterlichen Vaginal- und Fäkalflora auf.

Dabei erhält das Kind in den ersten ein bis zwei Tagen vorwiegend aerobe Keime, wie Laktobazillen, E. coli und Enterokokken. Erst im Anschluss siedeln sich Anaerobier wie Bifidobakterien und Bakteroides- Arten an. Um zu verhindern, dass es im Magen-Darm-Trakt des Neugeborenen zu einer überschießenden Vermehrung pathogener Keime kommt, erhält das Kind beim Stillen ausreichend Antikörper. So kommt es im Gastrointestinaltrakt zu einer kontrollierten Besiedlung der Keime. (Schulze, Sonnenborn, Ölschläger, & Kruis, 2008, S. 12)

Bifidobakterien und Laktobazillen sind Bestandteile der Muttermilch. Gestillte Säuglinge erhalten dadurch eine „typische Bifidusflora“. Diese hat einen Anteil von rund 90% an der im Stuhl vorzufindenden Gesamtflora. „Enterobakterien, Enterokokken, Clostridien und Bacteroides stellen hier eine Art Begleitflora dar, deren Anteil an der Gesamtflora unter 10% liegt.“ (Schulze et al., 2008, S. 17)

Nach dem Abstillen manifestiert sich die Darmflora bis etwa zum 50./60. Lebensjahr. Danach erleben Senioren einen „Anstieg der Clostridien- sowie ein Absinken der Bifidobakterien“. (Beckmann & Rüffer, 2010, S. 8)

Die Keimbesiedlung der bei per sectio geborenen und nicht gestillten Säuglingen geschieht im Gegensatz zu gestillten und auf normalem Weg Geborenen per Zufall und ist abhängig von Umgebungsfaktoren wie zum Beispiel dem Keimmilieu des Operationssaales, der neonatologischen Intensivstation, der Keimbesiedlung des Arzt- und Pflegepersonals oder dem aus der Flaschennahrung aufgenommenen Keimmilieu. (Schulze et al., 2008, S. 12)

Die im Vergleich zu gestillten Kindern vorzufindende Dominanz an Laktobazillen und Bifidobakterien ist hier deutlich herabgesetzt, da diese Bakterien weder durch die Passage des Geburtskanals aufgenommen noch durch die Muttermilch zugeführt wurden. Potenziell pathogene Bakterien können sich schneller vermehren und den Grundstein für eine erhöhte Krankheitsbereitschaft und Infektanfälligkeit legen.

5. Zusammensetzung der Darmflora

Mit 300 – 500 m² Resorptionsfläche stellt der Darm die größte Kontaktfläche des Menschen mit der Umwelt dar. (Beckmann & Rüffer, 2010, S.1)

Im Verlauf des Gastrointestinaltraktes nimmt die Keimdichte vom Magen (10° bis 10³ Zellen/ml) in Richtung Dickdarm (10[10] bis 10[12] Zellen/ml) kontinuierlich zu. Dies liegt an unterschiedlichen Bedingungen, die in den einzelnen Verdauungsabschnitten - in denen auch die Populationsgruppen variieren - herrschen. Die Veränderung des pH-Wertes sowie die unterschiedliche Intensität der Peristaltik in den einzelnen Darmabschnitten, die eine Ansiedlung ebenfalls erschwert, bieten Gründe hierfür. So lässt der durch Sekretion von Salzsäure entstandene niedrige pH-Wert des Magens nur den Mikroorganismen Platz, die an das saure Milieu angepasst sind. Laktobazillen, Streptokokken, Staphylokokken, Enterobakterien und Hefen sind hier häufig anzutreffen.

Vom Duodenum bis zum Zäkum bleiben die genannten Organismen erhalten, werden jedoch in ihrer Bedeutsamkeit von den Bifidobakterien und zahlenmäßig von den Bacteroides übertroffen. Im Ileum sind erstmals auch Clostridien vorzufinden.

Die im Kolon herrschende hohe Dichte an Mikroorganismen ist durch die vereinfachte Zugänglichkeit gut zu untersuchen. So konnten viele Studien eine Artenvielfalt von 400 – 500 unterschiedlichen Spezies im Darm belegen. Außerdem wurde herausgefunden, dass die im Gastrointestinaltrakt vorkommenden Bakterien zwar stark übereinstimmen, sich jedoch auf Speziesebene ebenfalls große Unterschiede zeigen. (Caspary et al., 2006, S. 50f.)

Auch unterscheidet sich die Zusammensetzung durch Alter und Ernährungsstatus. „Eine faserreiche oder vegetarische Kost begünstigt die Kolonisierung mit aeroben Bakterien (z. B. Escherischia coli), wohingegen eine fleischreiche Kost die Kolonisierung mit anaeroben Bakterien begünstigt.“ (Autenrieth, 2000, S. 7)

Allgemein kann aber gesagt werden, dass Anaerobier die Masse der im Darm vorkommenden Bakterien ausmachen. Ihr Verhältnis beträgt 90:10 im Vergleich zu den Aerobiern. Außerhalb des Gastroinstestinaltraktes beträgt das Verhältnis 50:50. (Rusch, 1999, S. 44)

Somit unterstreichen nicht nur der Fingerabdruck oder das menschliche Genom, sondern auch die Vielfältigkeit und Individualität der Darmflora die Einzigartigkeit eines jeden Menschen.

Da die Bakterienvielfalt des Darmes enorm und die Kapazität dieser Arbeit zu gering ist, werde ich im Folgenden nur auf die für die Darmflora am erforschtensten und für die Mikroflora bedeutendsten Organismen eingehen.

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