Darmbakterienstamm: Bedeutung für das Mikrobiom

Was ist ein Darmbakterienstamm?

Ein Darmbakterienstamm bezeichnet eine bestimmte, klar definierte Art von Bakterien, die im menschlichen Verdauungstrakt vorkommt. Der Begriff leitet sich aus der mikrobiologischen Taxonomie ab: Bakterien werden in Stämme (Phyla), Klassen, Ordnungen, Familien, Gattungen und Arten eingeteilt. Im alltäglichen Sprachgebrauch wird der Begriff häufig auch für einzelne Bakterienarten oder -stämme im engeren Sinne verwendet, also für genetisch einheitliche Abstammungslinien einer bestimmten Bakterienart.

Der menschliche Darm beherbergt schätzungsweise 10 bis 100 Billionen Mikroorganismen, darunter Bakterien, Viren, Pilze und Archaeen. Die Gesamtheit dieser Mikroorganismen wird als Darmmikrobiom oder Darmmikrobiota bezeichnet. Die verschiedenen Darmbakterienstämme stehen in einem komplexen Gleichgewicht zueinander und beeinflussen zahlreiche Körperfunktionen.

Die wichtigsten Darmbakterienstämme

Im menschlichen Darm dominieren einige wenige übergeordnete Bakterienstämme (Phyla), während auf tieferen taxonomischen Ebenen eine enorme Vielfalt besteht:

• Firmicutes: Dieser Stamm umfasst viele grampositive Bakterien, darunter bekannte Gattungen wie Lactobacillus und Clostridium. Firmicutes spielen eine wichtige Rolle bei der Fermentation von Kohlenhydraten und der Energiegewinnung aus der Nahrung.
• Bacteroidetes: Gramnegativer Stamm mit wichtigen Vertretern wie Bacteroides und Prevotella. Sie sind an der Verdauung komplexer Polysaccharide beteiligt und produzieren kurzkettige Fettsäuren.
• Actinobacteria: Zu diesem Stamm gehört die bekannte Gattung Bifidobacterium, die besonders im Säuglingsdarm häufig vorkommt und probiotisch wirksam ist.
• Proteobacteria: Enthält viele potenziell pathogene Bakterien wie Escherichia coli. In einem gesunden Mikrobiom kommen sie nur in geringen Mengen vor.
• Verrucomicrobia: Enthält u. a. Akkermansia muciniphila, ein Bakterium, das die Darmschleimhaut stärkt und mit einem gesunden Stoffwechsel assoziiert ist.

Funktionen der Darmbakterienstämme

Die verschiedenen Darmbakterienstämme übernehmen lebenswichtige Aufgaben im menschlichen Körper:

• Verdauung und Nährstoffaufnahme: Viele Ballaststoffe können ohne bakterielle Hilfe nicht verdaut werden. Darmbakterien fermentieren diese Substanzen und produzieren dabei kurzkettige Fettsäuren wie Butyrat, Propionat und Acetat, die als Energiequelle für Darmzellen dienen.
• Immunsystem: Etwa 70 bis 80 Prozent des menschlichen Immunsystems befinden sich im Darm. Darmbakterienstämme trainieren und regulieren das Immunsystem, helfen bei der Unterscheidung zwischen körpereigenen und körperfremden Stoffen und schützen vor Infektionen.
• Schutzbarriere: Nützliche Bakterienstämme besiedeln die Darmschleimhaut und verhindern, dass sich krankmachende Keime ansiedeln (Kolonisierungsresistenz).
• Produktion von Vitaminen: Bestimmte Darmbakterienstämme synthetisieren Vitamine wie Vitamin K2 und verschiedene B-Vitamine, darunter Biotin, Folsäure und Vitamin B12.
• Darm-Hirn-Achse: Darmbakterienstämme produzieren Neurotransmitter und Vorläufermoleküle wie Serotonin, die über die sogenannte Darm-Hirn-Achse die Stimmung und das Nervensystem beeinflussen können.

Dysbiose: Ungleichgewicht der Darmbakterienstämme

Eine Dysbiose beschreibt ein gestörtes Gleichgewicht der Darmbakterienstämme, bei dem nützliche Bakterien abnehmen und potenziell schädliche zunehmen. Faktoren, die eine Dysbiose begünstigen, sind:

• Einnahme von Antibiotika
• Unausgewogene, ballaststoffarme Ernährung
• Chronischer Stress
• Bewegungsmangel
• Übermäßiger Alkoholkonsum
• Bestimmte Medikamente (z. B. Protonenpumpenhemmer, NSAIDs)

Eine Dysbiose wird mit verschiedenen Erkrankungen in Verbindung gebracht, darunter entzündliche Darmerkrankungen (Morbus Crohn, Colitis ulcerosa), Reizdarmsyndrom, Übergewicht, Typ-2-Diabetes, Allergien und sogar psychische Erkrankungen wie Depressionen.

Darmbakterienstämme in der Medizin und Ernährung

Die Bedeutung einzelner Darmbakterienstämme für die Gesundheit hat zu einem wachsenden Interesse an gezielten Maßnahmen zur Förderung einer gesunden Darmflora geführt:

• Probiotika: Lebende Mikroorganismen, die in ausreichender Menge einen gesundheitlichen Nutzen haben. Typische probiotische Stämme sind Lactobacillus acidophilus, Bifidobacterium longum und Saccharomyces boulardii.
• Präbiotika: Unverdauliche Ballaststoffe wie Inulin oder Fructooligosaccharide, die als Nahrung für nützliche Darmbakterienstämme dienen und deren Wachstum fördern.
• Synbiotika: Kombinationsprodukte aus Probiotika und Präbiotika.
• Stuhltransplantation (FMT): Übertragung von Stuhl eines gesunden Spenders auf einen Empfänger zur Wiederherstellung einer gesunden Mikrobiota, insbesondere bei rezidivierenden Clostridioides difficile-Infektionen.

Diagnostik

Die Zusammensetzung der Darmbakterienstämme kann heute mithilfe moderner molekularbiologischer Methoden analysiert werden. Dabei werden insbesondere 16S-rRNA-Sequenzierung und Metagenomanalysen eingesetzt, um ein umfassendes Bild des Darmmikrobioms zu erhalten. Solche Analysen werden sowohl in der Forschung als auch zunehmend in der klinischen Praxis und durch kommerzielle Anbieter eingesetzt.

Quellen

1. Thursby E, Juge N. Introduction to the human gut microbiota. Biochemical Journal. 2017;474(11):1823-1836. doi:10.1042/BCJ20160510
2. World Health Organization (WHO). The human microbiome. WHO Technical Report, 2019. Verfügbar unter: https://www.who.int
3. Sender R, Fuchs S, Milo R. Revised Estimates for the Number of Human and Bacteria Cells in the Body. Cell. 2016;164(3):337-340. doi:10.1016/j.cell.2016.01.013