Schädliche Bakterien leben in gesunden Körper ohne Krankheit zu verursachen

Wissenschaftler, die an einem riesigen Projekt arbeiten, das alle verschiedenen Mikroben, die in und an einem gesunden menschlichen Körper leben, kartiert haben, haben eine Reihe bemerkenswerter Entdeckungen gemacht, einschließlich der Tatsache, dass schädliche Bakterien können in gesunden Körpern leben und koexistieren mit ihrem Wirt und anderen Mikroben, ohne Krankheiten hervorzurufen.
In dieser Woche werden mehrere Artikel des Human Microbiome Project (HMP) veröffentlicht, darunter zwei in Natur und zwei in Plus eins.

Das Mikrobiom

Das Mikrobiom ist die Summe aller Mikroben, die den Körper besiedeln: es umfasst Billionen von Mikroorganismen, die den menschlichen Zellen um 10 zu 1 überlegen sind. Die Mikroben bewohnen jeden Winkel des Körpers und die meiste Zeit ist die Beziehung freundlich , weil sie helfen, Nahrung zu verdauen, das Immunsystem zu stärken und gefährliche Krankheitserreger abzuwehren.
Colorado University (CU) - Boulder Associate Professor Rob Knight des BioFrontiers Institute ist Co-Autor der beiden Natur Papiere. Er sagte der Presse, dass das Mikrobiom nur 1 bis 3% der menschlichen Körpermasse ausmachen kann, aber es spielt eine Schlüsselrolle für die menschliche Gesundheit.
Eine der faszinierenden Eigenschaften des Mikrobioms ist, dass verschiedene Körperstellen unterschiedliche Gemeinschaften von Mikroorganismen haben, die sich voneinander unterscheiden, wie die Unterschiede zwischen mikrobiellen Gemeinschaften in Ozeanen und Wüsten.
Ritter sagte:
"Durch besseres Verständnis dieser mikrobiellen Variation können wir anfangen, nach genetischen Biomarkern für Krankheiten zu suchen."
Ein weiteres merkwürdiges Merkmal, das der HMP entdeckt hat, ist, dass selbst gesunde Menschen geringe Mengen schädlicher Bakterien tragen, aber solange der Körper gesund bleibt, verursachen sie keine Krankheiten, sie koexistieren nur neben nützlichen Mikroben.
Knight sagte, wir müssen nun herausfinden, warum: Was passiert damit, dass Krankheitserreger tödlich werden?

Das Human-Mikrobiom-Projekt (HMP)

Das Human Microbiome Project (HMP) Konsortium ist eine kollaborative Gruppe von über 200 Forschern aus 80 Forschungszentren, die von den National Institutes of Health (NIH) in den USA organisiert und finanziert wird. Das Projekt läuft seit 2007.
Viele Wissenschaftler betrachten menschliche Körper heute als "Über-Organismen", Sammlungen von Gemeinschaften, die aus menschlichen und mikrobiellen Zellen bestehen, die in einem Ganzen koexistieren, das mehr ist als die Summe seiner Teile.
Die Idee hinter dem HMP ist, dass das Mikrobiom vielfältiger als das Genom ist und einfacher zu modifizieren ist. Es bietet einen logischeren Ausgangspunkt für die individuelle Anpassung von Behandlungen, das Ziel der personalisierten Medizin.
Knight sagte, der HMP habe das Mikrobiom vieler Menschen untersucht, um "eine bessere Vorstellung von der Variabilität zu bekommen und wie Mikroben in komplexen Gemeinschaften zusammenarbeiten".
Im Jahr 2009 veröffentlichte ein Team von CU-Boulder und der School of Medicine der Washington University in St. Louis unter der Leitung von Knight den ersten Atlas der bakteriellen Vielfalt im menschlichen Körper in einer Arbeit in Wissenschaft.
Für diese Studie nahmen sie Abstrichproben von 27 Stellen an den Körpern von 9 Freiwilligen und fanden heraus, dass wir Menschen persönliche bakterielle Gemeinschaften haben, die sich sehr über unseren Körper unterscheiden: die auf unserer Stirn haben eine andere Signatur als die auf unseren Füßen, und zu denen in unseren Nabeln und denen in unseren Nasen.

Neue Art der Untersuchung des Mikrobioms

Für die kürzlich veröffentlichten Studien von 2012 untersuchten HMP-Forscher die Mikrobiome von 242 gesunden Amerikanern: Sie sammelten zu drei verschiedenen Zeitpunkten Gewebe von 15 Körperstellen von 129 männlichen und von 18 von 113 weiblichen Tieren. Die Stellen umfassten die Haut, die Nase, den Mund, die Ellenbogen und die unteren Eingeweide.
Ein wichtiges Merkmal des Projekts ist die Methode, mit der die Forscher die Mikroorganismen identifiziert haben. Anstatt einzelne Krankheitserreger zu isolieren und zu kultivieren, reinigten und analysierten sie die gesamte menschliche und Mikroben-DNA Probe für Probe für mehr als 5.000 Proben.
Für die Analyse verwendeten sie DNA-Sequenziermaschinen und Computer, um nach spezifischen genetischen Signalen zu suchen, von denen sie wussten, dass sie nur in Bakterien vorkamen. Diese Signale stammen von den variablen ribosomalen RNA-Genen in Bakterien, die dabei helfen, zelluläre Strukturen zu bilden, die Proteine ??bilden. Mit diesen konnten die Forscher die Signaturen verschiedener Mikrobenarten aufspüren.
Unter Verwendung mikrobieller Signaturen könnten die HMP-Forscher jegliche menschliche Genomsequenzen ignorieren und sich auf bakterielle DNA konzentrieren.
Eine andere Methode, die sie verwenden, heißt "metagenomische" Sequenzierung. Dies sequenziert die DNA der gesamten mikrobiellen Gemeinschaft und erlaubt es den Forschern beispielsweise, die metabolischen Fähigkeiten zu untersuchen, die in den Genen der mikrobiellen Gemeinschaft kodiert sind.

Schlüsselerkenntnisse über das Mikrobiom

Das haben die HMP-Forscher festgestellt mehr als 10.000 Mikrobenarten bewohnen das menschliche "Ökosystem". Knight sagte, sie glauben, dass sie jetzt zwischen 81 und 99% aller Gattungen von Mikroorganismen bei gesunden erwachsenen Amerikanern gefunden haben.
Eines der wichtigsten Ergebnisse war die starke Unterschiede in mikrobiellen Gemeinschaften im menschlichen Körper. Zum Beispiel unterscheiden sich die mikrobiellen Gemeinschaften, die auf den Zähnen leben, von denen im Speichel.
Und es wurde gefunden, dass die verschiedensten Mikroben die Haut bevölkern, was wahrscheinlich nicht überraschend ist, da die Haut die Hauptbarriere zwischen dem Körper und der Außenwelt darstellt.
In einem der Natur Englisch: bio-pro.de/en/region/stern/magazin/...2/index.html Unter der Leitung von Dr. Jeffrey Gordon von der Washington University fanden die Forscher dramatische Unterschiede bei Darmmikroben von Amerikanern im Vergleich zu Menschen aus anderen Ländern wie Malawi und Venezuela, bei Erwachsenen und Kindern.
Knight sagte, dass sie nur "anfangen, an der Oberfläche zu kratzen", um herauszufinden, wie sich das menschliche Mikrobiom von Kindheit bis zum Erwachsenenalter in verschiedenen Teilen des Körpers und in verschiedenen Ländern entwickelt.
Er sagte, sie seien besonders interessiert daran, wie nicht-westliche Bevölkerungen nicht an den Krankheiten leiden, die wir typischerweise mit einem westlichen Lebensstil assoziieren, wie Asthma, Allergien, Fettleibigkeit und entzündlichen Darmerkrankungen.
Eine andere interessante Entdeckung ist das Von den Genen, die den menschlichen Stoffwechsel beeinflussen, befinden sich die meisten im Mikrobiom und nicht im menschlichen Genom.
Das menschliche Genom hat etwa 22.000 Gene für die Codierung von Proteinen, aber das menschliche Mikrobiom hat etwa 8 Millionen einzigartige Gene, die für Proteine ??kodieren.
Das Ergebnis ist, dass wir unsere Nahrung nicht verdauen und lebenswichtige Nährstoffe aufnehmen könnten, wenn wir nicht die Bakterien in unserem Darm hätten.
Auch Darmbakterien tun mehr als nur Essen und seine Bestandteile wie Proteine, Fette und Kohlenhydrate abzubauen, sie produzieren auch nützliche Verbindungen wie Vitamine und Entzündungshemmer.
Und innerhalb dieser Komplexität von Darmprozessen haben die HMP-Forscher eine weitere bemerkenswerte Entdeckung gemacht: Die Verteilung von Stoffwechselprozessen, die von Mikroorganismen bereitgestellt werden, ist wichtiger als die Art, die tatsächlich die Arbeit macht.
Zum Beispiel wird ein gesunder Darm immer eine Gemeinschaft von Mikroben enthalten, die hilft, Fette zu verdauen. Aber diese Arbeit muss nicht jedes Mal von derselben Spezies erledigt werden: Die Forscher sagten, es sei so, als ob die Bakterien sich gegenseitig "klemmen".

Die neue Forschung bestätigte auch die Ergebnisse früherer, kleinerer Studien: Die Komponenten des menschlichen Mikrobioms verändern sich während der Krankheit. Wenn ein Patient krank ist oder Antibiotika einnimmt, kann sich die Art des Mikrobioms beträchtlich verschieben, wenn eine oder mehrere Bakterienarten betroffen sind. Das Mikrobiom setzt sich jedoch schließlich in einen neuen Gleichgewichtszustand, selbst wenn die vorherige Zusammensetzung nicht vollständig wiederhergestellt ist.

Kinder mit unerklärlichem Fieber

Einer der PLoS Studien, angeführt von Gregory A. Storch, dem Professor für Pädiatrie an der Washington University, untersuchte die Mikroben in Nase und Blut von Kindern, die plötzlich ungeklärtes Fieber entwickeln. Dies ist ein häufiges Problem bei Babys unter 3 Jahren, und Antibiotika werden oft als Vorsichtsmaßnahme gegeben, aber dies ist auch problematisch, weil es zur Antibiotikaresistenz beiträgt.
Die Forscher in dieser Studie fanden heraus, dass die Proben von den kranken Kindern mehr Arten von Virus hatten, einige von ihnen neu, als Proben von Kindern ohne Fieber, das sie auch zum Vergleich genommen hatte.
Während Fieber eine der Möglichkeiten ist, die der Körper gegen Viren verteidigt, die Krankheiten verursachen können, Diese Studie zeigt, dass selbst Kinder ohne Fieber Viren tragen, wenn auch in geringerer Anzahl.
Dies schafft die Voraussetzung für die weitere Erforschung der Unterschiede zwischen viralen Infektionen suchen mit und ohne Fieber, führt zu neuen Möglichkeiten microbiome Wissen in der Klinik anwenden, sagte der Forscher.

Neue Organismen in Stuhlproben gefunden

In einem anderen PLoS Englisch: bio-pro.de/en/region/stern/magazin/...2/index.html Forscher des Genome Institute und der University of California in San Francisco haben bisher unbekannte Gruppen (Taxa) von Mikroorganismen in Stuhlproben von 11 gesunden Personen gefunden.
Während sie nur geringe Mengen dieser noch nicht genannten Mikroorganismen fanden, vermuten die Forscher, dass sie wahrscheinlich ziemlich häufig vorkommen, weil sie bei mehreren Menschen gefunden wurden.

Zukünftige HMP-Studien

Die HMP-Forscher planen nun klinische Studien, um nach Verbindungen zwischen dem Mikrobiom und der Krankheit zu suchen. Dazu gehören: Untersuchung von Veränderungen im vaginalen Mikrobiom während der Schwangerschaft; Untersuchung der Rolle des Darmmikrobioms bei Colitis ulcerosa, Speiseröhrenkrebs und Morbus Crohn; weitere Untersuchung der viralen DNA in den Nasenlöchern von Kindern mit ungeklärten Fieber; Blick auf das Hautmikrobiom bei Psoriasis, Dermatitis und Immunschwäche; und zu verstehen, wie das Mikrobiom zu kindlichen Störungen wie pädiatrischen Bauchschmerzen und Darmentzündungen beiträgt.
Geschrieben von Catharine Paddock