Interview mit Wu Meng: Wie magisch ist die Darmflora, die sowohl Krankheiten heilen als auch Krankheiten verursachen kann?

Einführung:

Darmmikroben werden als zweites Genom des Menschen bezeichnet und stehen in engem Zusammenhang mit unserer Gesundheit. Darmmikroorganismen können sowohl Krankheiten heilen als auch Krankheiten verursachen. Wenn sie gestört sind, können sie verschiedene Krankheiten hervorrufen. In den letzten Jahren sind die probiotische Therapie und die Stuhltransplantation aufgekommen, die beide eng mit der Darmflora zusammenhängen. Daher sind Darmmikroorganismen heute eine der heißesten Forschungsrichtungen in den Biowissenschaften.

Zu diesem Thema haben wir das Glück, mit Dr. Wu Meng in Kontakt zu treten, einer Forscherin an der University of Washington und Lieblingsstudentin von Jeffrey Gordon, einem führenden Wissenschaftler auf dem Gebiet der Darmmikroben, um ihre Ansichten zu Darmmikroben mit uns zu teilen.

Wu Meng (Forscher an der University of Washington) | Gast

Ye Shuisong | Interview

Arten menschlicher Darmmikroorganismen

Ye Shuisong: Dr. Wu Meng, können Sie das menschliche Mikrobiom vorstellen? Was sind die Hauptkategorien?

Wu Meng: Mit Darmmikroorganismen sind hauptsächlich die mikrobiellen Gemeinschaften gemeint, die im menschlichen Darm vorkommen. Es wird vor allem deshalb als das zweite Genom angesehen, weil es eine sehr große Zahl an Genen aufweist, die die Zahl der Gene des Menschen selbst bei weitem übersteigt. Derzeit gehen wir davon aus, dass es sich bei diesen Mikroorganismen hauptsächlich um Bakterien, Pilze, Viren und andere Mikroorganismen handelt.

Escherichia coli

Dies ist die uns unter den Bakterien am besten bekannte Bakterienart und stellt auch den größten Teil der Darmflora dar, zu der auch der bekannte Escherichia coli gehört. Tatsächlich stellt Escherichia coli jedoch nur einen sehr kleinen Teil der Darmflora dar, er macht wahrscheinlich weniger als 1 % aus. Dann hören wir im Alltag von Bifidobakterien und Milchsäurebakterien, die ebenfalls zur Darmflora gehören.

Tatsächlich stellen sie jedoch keinen wesentlichen Bestandteil der gesunden Darmflora eines Erwachsenen dar. Die Darmmikrobiota gesunder Erwachsener besteht hauptsächlich aus Bacteroidetes und Firmicutes. Wir hören in unserem täglichen Leben vielleicht nicht viel darüber, aber sie stellen tatsächlich die Hauptdarmflora normaler und gesunder Erwachsener dar.

Darüber hinaus befinden sich in unserem Körper auch einige Pilze, Viren und andere Mikroorganismen, die ebenfalls zu unserer Darmflora gehören.

Regulatorische Rolle von Darmmikroorganismen

Ye Shuisong: An der Regulierung welcher Körperfunktionen sind Darmmikroorganismen hauptsächlich beteiligt? Welche Auswirkungen hat es auf unsere Gesundheit?

Wu Meng : Wir glauben heute, dass die Darmflora vier Hauptauswirkungen auf unseren Körper hat.

Zunächst einmal ist die Darmflora an unserem Nährstoffstoffwechsel beteiligt und kann uns bei der Verdauung einiger Nahrungsmittel helfen, die wir nicht selbst verdauen können, wie zum Beispiel bestimmte Zellulosearten. Gleichzeitig erzeugt es etwas Energie, die uns hilft, Energie aufzunehmen. Wir glauben auch, dass es uns hilft, die Invasion einiger schädlicher Bakterien zu blockieren, was mit der Konkurrenzbeziehung zwischen ihnen zusammenhängt. Schließlich spielt die Darmflora eine große regulierende Rolle für unser Immunsystem. In den letzten Jahren hat man zudem herausgefunden, dass die Darmflora auch eine gewisse regulierende Wirkung auf das Nervensystem hat.

Darmmikroben und das Immunsystem

Ye Shuisong: Wie Sie gerade sagten, sind Darmmikroorganismen eng mit unserem Immunsystem verbunden. Können Sie uns sagen, wie es an der Immunregulation beteiligt ist und somit unsere Gesundheit beeinflusst?

Wu ****meng : Wir glauben immer noch, dass die Ansiedlung der Darmflora im menschlichen Körper nach der Geburt erfolgt. Die Entwicklung des menschlichen Immunsystems erfolgt auch nach der Geburt. Daher gehen wir im Allgemeinen davon aus, dass die ersten 1.000 Tage nach der Geburt ein goldenes Fenster für die Darmflora darstellen, um das Immunsystem zu beeinflussen. Dabei verändert sich die Zusammensetzung der Darmflora selbst stark und auch die Immunzellen durchlaufen einen starken Differenzierungsprozess. Daher beeinflusst es die Entwicklung des Immunsystems, indem es die Differenzierung der Immunzellen beeinflusst.

Auch bei Erwachsenen haben verschiedene Bestandteile der Darmflora regulierende Wirkungen auf die Immunzellen, was zur Differenzierung der Immunzellen führt. Ein weiterer Aspekt seiner Regulierung besteht darin, dass es auch einige Metabolite zur Regulierung des Immunsystems produzieren kann.

Der Zusammenhang zwischen Darmflora und Krebs

Ye Shuisong: Professor Wu, die nächste Frage betrifft Krebs, der derzeit ebenfalls zu unseren wichtigsten Forschungsgebieten zählt. Ist die Darmflora auch eng mit der Regulation einiger Krebsarten verbunden?

Wu **** Meng : Aktuelle Forschungsergebnisse deuten darauf hin, dass die Darmflora eine wichtige Rolle bei der Entstehung und Entwicklung von Krebs spielt, und ein wichtiger Forschungsschwerpunkt liegt derzeit darin, dass sie auch bei der Behandlung von Krebs eine wichtige Rolle spielt.

Betrachten wir die Entstehung und Entwicklung von Krebserkrankungen am Beispiel des Dickdarmkrebses, da auch hier die Darmflora hauptsächlich vorkommt. Vergleicht man die Bakterienflora von Patienten mit Dickdarmkrebs mit der von normalen, gesunden Menschen, stellt man fest, dass ihre Zusammensetzung sehr unterschiedlich ist. Die Forscher fanden heraus, dass bestimmte Bakterien eher mit Patienten mit Dickdarmkrebs in Zusammenhang stehen, und werden Mausmodelle verwenden, um besser zu verstehen, welche Rolle die pathogenen Bakterien in diesem Prozess spielen.

Ein weiteres heißes Thema ist die Immuntherapie. Das Ansprechen bzw. Nichtansprechen auf eine Immuntherapie hängt zudem eng mit der Darmflora zusammen, was auch ein aktuelles Thema im Hinblick auf den Einfluss der Darmflora auf Krebs ist.

Ye Shuisong: In den letzten zwei Jahren haben sich die therapeutischen Effekte der Immun-Checkpoints PD-1 , PD-L1 und CTLA-4 als eng mit der Darmflora verbunden erwiesen, stimmt das?

Wu****meng : Ja. Um 2015–2016 erschienen einige Artikel, die an Mausmodellen forschten und feststellten, dass die Darmflora einen großen Einfluss darauf hat. Wissenschaftler forschten daraufhin weiter in diese Richtung und entdeckten, dass dieses Phänomen auch im menschlichen Körper auftritt. Der einfachste Vergleich besteht darin, dass die meisten keimfreien Mäuse nicht reagieren, wenn man ihnen eine Immuntherapie verabreicht.

Dies bedeutet, dass wir eine Bakteriengemeinschaft benötigen, die unser Immunsystem reguliert und es in die Lage versetzt, eine normale Immunumgebung zu schaffen, damit die Immuntherapie wirken kann.

Da Menschen Bakterien in sich tragen, müssen manche Menschen während einer Immuntherapie Antibiotika einnehmen. In Zukunft müssen wir möglicherweise den Einsatz von Antibiotika bei der Immuntherapie minimieren. Darüber hinaus kann es auch bei einigen Patienten, die keine Antibiotika eingenommen haben, zu einer Nichtreaktion kommen.

Wir möchten nun verstehen, ob diese Nichtreaktionen mit ihrer Darmflora zusammenhängen. Wenn ja, können wir neue Ziele oder Bakterien finden, um die Immuntherapie zu fördern?

Der Einfluss von Mundbakterien auf die Darmflora

Ye Shuisong: In unserem Mund gibt es verschiedene Arten von Bakterien. Beeinflussen sie unsere Darmflora und wirken sich diese dann auf unsere Gesundheit aus?

Wu **** Meng : Einige unserer Untersuchungen an COVID-19-Patienten haben ergeben, dass wir derzeit untersuchen, ob bei COVID-19-Patienten im Verlauf ihrer Krankheit Bakterien aus der Mundhöhle, die in den Darm gelangen, Auswirkungen auf die Gesundheit haben.

Es ist noch nicht bekannt, welche funktionalen Auswirkungen es haben wird, aber wir haben solche Beobachtungen und Entdeckungen. In verschiedenen Krankheitsmodellen haben wir eine Zunahme der Mundbakterien festgestellt, und die Mundbakterien selbst wirken sich durch die Interaktion zwischen der Mundhöhle und der Schleimhaut auf die Gesundheit aus.

So halten Sie das Gleichgewicht der Darmflora aufrecht

Ye Shuisong: In unserem Darm gibt es, wie Sie gerade sagten, viele nützliche Bakterien, aber auch einige pathogene Bakterien. Wie konkurrieren nützliche und pathogene Bakterien normalerweise miteinander um die Aufrechterhaltung eines Gleichgewichts und unter welchen Umständen stören sie dieses Gleichgewicht?

Wu ****meng : Im Allgemeinen schützen uns diese nützlichen Bakterien. Bei einem gesunden Erwachsenen spielt die Darmflora in den meisten Fällen eine Rolle beim Schutz vor Infektionen durch schädliche Bakterien. Dies wird hauptsächlich durch zwei Aspekte erreicht.

Erstens: Wettbewerb um Platz. Da nützliche Bakterien bereits den größten Teil der Oberfläche unseres Darms besetzt haben, können sich schädliche Bakterien, wenn sie eindringen, nicht im Darm ansiedeln.

Zweitens gibt es einen Wettbewerb um Nährstoffe. Wenn die nützlichen Bakterien die Nährstoffe im Darm bereits aufgebraucht haben, fehlen den pathogenen Bakterien die geeigneten Nährstoffe und sie können nicht überleben.

Gleichzeitig können diese nützlichen Bakterien auch unser Immunsystem regulieren, sodass wir schädlichen Bakterien besser widerstehen können. Sie selbst regen das Immunsystem auch zur Produktion einiger antimikrobieller Peptide und einiger Immunzellen an, die bei der Abwehr schädlicher Bakterien eine Rolle spielen können.

Wenn es eine große Anzahl schädlicher Bakterien gibt oder wenn diese schädlichen Bakterien Tricks entwickelt haben, um dem Schutz nützlicher Bakterien zu widerstehen, können wir uns natürlich trotzdem mit schädlichen Bakterien infizieren.

Ye Shuisong: Das heißt, in unserem Darm existieren diese nützlichen und schädlichen Bakterien tatsächlich gleichzeitig. Normalerweise machen die nützlichen Bakterien die Mehrheit aus und hemmen die Vermehrung schädlicher Bakterien, richtig?

Wu ****meng : Es gibt mittlerweile mehrere Definitionen für schädliche Bakterien. Wenn wir eine „Volkszählung“ der Darmflora durchführen, sind schädliche Bakterien zwar schädliche Bakterien im herkömmlichen Sinne, aber in der Darmflora normaler und gesunder Menschen kommen sie meist nicht vor.

Natürlich haben wir auch einige sogenannte „opportunistische Erreger“ gefunden, die auch in der Darmflora gesunder Menschen vorkommen, unter normalen Umständen aber keine Krankheiten verursachen. Wenn sich jedoch der Gesundheitszustand des menschlichen Körpers ändert, können sie die Gelegenheit nutzen, zum Vorschein zu kommen und Krankheiten zu verursachen.

Wie man die Darmflora durch die Ernährung reguliert

Ye Shuisong: Nehmen wir das Beispiel Gewichtsverlust: Wie können wir die Darmflora durch die Ernährung regulieren und das Ziel der Gewichtsabnahme erreichen?

Wu****Meng : Da die Forschung auf diesem Gebiet noch im Gange ist, gibt es keine besonders klare medizinische Richtlinie, die besagt, dass durch die Regulierung der Darmflora über die Ernährung eine Gewichtsabnahme erreicht werden kann. Ich glaube, das ist noch Gegenstand der Forschung.

Aufgrund der aktuellen Forschung können wir jedoch über einige grundlegende Inhalte sprechen:

Versuchen Sie zunächst, ballaststoffreiche Nahrungsmittel zu sich zu nehmen, da diese den nützlichen Bakterien mehr Nährstoffe liefern können. Außerdem haben wir bewiesen, dass einige der von ihnen produzierten Metabolite für die menschliche Gesundheit hilfreich sind. Darauf können Sie bei Ihrer Ernährung also achten.

Zweitens: Achten Sie auf die Vielfalt Ihrer Ernährung. Denn im Zuge der Erforschung der Darmflora stellten wir fest, dass unterschiedliche Darmflora sehr unterschiedliche Nahrungsmittel verdauen kann.

Drittens: Probiotika und Präbiotika. Wir nehmen häufig Probiotika ein, aber ohne die richtige Nahrung können sie möglicherweise nicht länger überleben. Daher müssen wir möglicherweise den Konsum bestimmter zucker- und fettreicher Nahrungsmittel einschränken. Wir haben in unseren Experimenten auch festgestellt, dass die Nährstoffe, die diese zucker- und fettreichen Nahrungsmittel liefern, hauptsächlich einigen potenziellen Krankheitserregern zugute kommen und für nützliche Bakterien nicht besonders hilfreich sind.

Hotspots der Darmflora erforschen

Ye Shuisong: Das Labor, in dem Sie früher gearbeitet haben, war auf dem Gebiet der Darmmikroorganismen sehr erfolgreich und befand sich auf internationalem Spitzenniveau. Können Sie uns bitte etwas über unseren aktuellen Kenntnisstand zum Darm erzählen, welche Schwierigkeiten es zu überwinden gilt und welche Richtungen in Zukunft bevorzugt werden?

Wu ****meng : Ich denke, die Darmflora hat einen großen Durchbruch erzielt. Zahlreiche Studien belegen die wichtige Rolle der Darmflora. Allerdings gehen wir im Vergleich zu anderen Studien davon aus, dass sich die Darmflora noch in einem sehr frühen Stadium befindet und es noch viele verschiedene Fragen gibt, die unserer weiteren Forschung bedürfen.

Erstens: Obwohl wir heute wissen, dass unsere Darmflora einige Mikroorganismen enthält, verfügen wir über keinen eindeutigen Indikator für die Darmflora eines gesunden Menschen, beispielsweise um durch eine Messung festzustellen, ob es sich um eine gesunde Darmflora handelt.

Auch Google hat einiges geleistet. Sie haben die Darmflora vieler Menschen gemessen und versucht, mithilfe von Big-Data-Methoden die „grundlegendste Darmflora“ des Menschen zu entdecken. Diese Darmflora ist das, was wir wirklich unter einer normalen und gesunden Darmflora verstehen. Dies ist eine Richtung, die untersucht werden muss.

Zweitens steht die molekulare Beziehung zwischen Darmflora und Wirt noch immer im Mittelpunkt der Forschung vieler Labore. Denn nur wenn wir wirklich verstehen, wie die Darmflora mit unserem Wirt interagiert, können wir diese Darmflora wirklich nutzen.

Drittens wird die Darmflora stark von der Umgebung beeinflusst. Wir haben gerade darüber gesprochen, dass die Ernährung einen großen Einfluss auf die Darmflora haben kann. Tatsächlich können Emotionen und verschiedene Diäten einen großen Einfluss auf die Darmflora haben. Auch die Frage, wie sich diese Umweltfaktoren auf die Darmflora auswirken, ist Gegenstand der Forschung.

Nebenwirkungen von Antibiotika

Ye Shuisong: In unserem Land kommt es derzeit zu einem starken Missbrauch von Antibiotika. Welche Auswirkungen hat es auf die Mikroorganismen im Darm?

Wu **** Meng : Wenn Antibiotika nicht gemäß der üblichen Behandlung eingesetzt werden, wirken sie selektiv auf die Bakterien, bevor sie diese abtöten, und machen sie resistent. Dies ist die Ursache für die Entstehung vieler Krankheitserreger und eine Folge des Missbrauchs von Antibiotika.

Darüber hinaus beeinträchtigt die Einnahme von Antibiotika die Darmflora und tötet einige nützliche Bakterien in der Darmflora ab, sodass es auch zu Florastörungen und einigen Krankheiten kommen kann.

Wenn Ihnen ein Arzt Antibiotika verschrieben hat, sollten Sie diese in der vom Arzt angegebenen Menge einnehmen und nicht denken, dass Sie die Einnahme abbrechen können, weil es Ihnen bereits gut geht. Sie sollten Antibiotika gemäß den Anweisungen Ihres Arztes anwenden.

Ye Shuisong: Welche Vorschläge haben Sie für unser tägliches Leben und unsere Ernährung, um einen stabilen Zustand der Darmflora bzw. eine gute Darmflora aufrechtzuerhalten?

Wu Meng : Ich denke, die Ernährung ist in erster Linie sehr wichtig. Versuchen Sie, ballaststoffreiche Lebensmittel zu essen. Eine abwechslungsreiche Ernährung ist für die Darmflora sehr hilfreich.

Dann können Sie versuchen, die Aufnahme zucker- und fettreicher Lebensmittel zu reduzieren.

Andererseits sollten wir es mit der Reinigung nicht übertreiben und Desinfektions- und Sterilisationsmittel wie Handdesinfektionsmittel nicht häufig verwenden. Wenn die Umgebung relativ normal und sauber ist, spielt es eigentlich keine Rolle, ob sich um uns herum viele Bakterien befinden. Auch die Darmflora wird von bestimmten Rhythmen beeinflusst, daher sind ein normaler Schlaf und eine gute Stimmung hilfreich für die Darmflora.

Dieser Artikel ist eine vom Science Popularization China Starry Sky Project unterstützte Arbeit

Interviewer: Ye Shuisong

Interviewpartner: Wu Meng

Gutachter: Tao Ning, Assoziierter Forscher, Institut für Biophysik, Chinesische Akademie der Wissenschaften

Produziert von: Chinesische Vereinigung für Wissenschaft und Technologie, Abteilung für Wissenschaftspopularisierung

Hersteller: China Science and Technology Press Co., Ltd., Beijing Zhongke Xinghe Culture Media Co., Ltd.