Mikroorganismen - Ihre Existenz ist unsere Existenz

Definition Mikroorganismen      

        
Der Begriff kann folgendermaßen definiert werden: Ein Mikroorganismus ist ein Organismus, für dessen Beobachtung ein Mikroskop benötigt wird. Dabei gibt es jedoch ein paar Ausnahmen: Riesenorganismen wie spezielle Bakterien oder einzellige Eukaryoten sowie Mikro-Algen, die vom bloßen Auge erkennbar sind1.


Mikroorganismen werden in verschiedene Gruppen eingeteilt: Bakterien, Viren, Pilze, Archaea, Mikroalgen und Protozoen. Der vorliegende Artikel ist auf erstere drei fokussiert, da diese für den menschlichen Organismus von größerer Bedeutung sind:  
Bakterien sind Einzeller, was bedeutet, dass sie lediglich aus einer einzigen Zelle bestehen. Sie gehören im Gegensatz zu Menschen und Tieren zu den Prokaryotischen Lebewesen, deren Zellen keinen Zellkern besitzen. Ihre Größe beträgt zwischen 1 und 10 Mikrometer.                 
Viren zählen nicht zu den Lebewesen, da sie keinen eigenständigen Stoffwechsel betreiben können. Sie brauchen die Organellen eine Wirtzelle, um sich zu vermehren. Ein Virus ist tatsächlich auch keine Zelle, sondern lediglich eine Kapsel mit Erbinformation. Ihre Größe beträgt zwischen 0.01 und 0.1 Mikrometer, demnach sind sie etwa 100 Mal kleiner als Bakterien.               
Pilze sind Eukaryoten, was unter anderem bedeutet, dass ihre Zellen einen Zellkern besitzen. Meist sind sie mehrzellig und bestehen aus Pilzfäden (Hyphen). Diese bilden ein Mycel, ein anderes Wort dafür ist Pilzgeflecht. Die Fäden sind vom bloßen Auge nicht erkennbar, erst das Geflecht ist für uns Menschen ohne Mikroskop erkennbar. Pilze ernähren sich entweder von totem organischen Material, leben vom symbiotischen Austausch oder durch die parasitäre Besetzung von pflanzlichen oder tierischen Wirtszellen2

 

Nützlinge und Schädlinge – unser Mikrobiom                

Es wird schnell klar, dass gerade Pilze und Bakterien nützliche, aber auch schädigende Wirkungen auf den menschlichen Organismus haben. Wir bestehen aus ca. 30 Billionen Körperzellen; wenn die Zellen aller Mikroorganismen hinzugezählt werden, die auf und in uns leben, kommt man auf ungefähr 39 Billionen4. Unser Stoffwechsel ist abhängig von den Mikroorganismen, die uns besiedeln und umgekehrt. Es handelt sich um eine sogenannte Symbiose. Der Begriff beschreibt das Zusammenleben von Lebewesen verschiedener Arten zu gegenseitigem Nutzen, also quasi eine Win-Win-Situation. Das Mikrobiom der Menschen beeinflusst unser Immunsystem, den Stoffwechsel und das Hormonssystem3.    

          
Beim Menschen sind der Verdauungstrakt, die Haut, die Nase und die Vagina von Mikroorganismen besiedelt.Steril sind lediglich die Bereiche Gehirn, Lunge, Bauchhöhle, Blase und das Blut11.

 

Einteilung von verschiedenen Mikroorganismen       

Genaugenommen beinhaltet der Ausdruck Mikrobiom nicht nur die symbiotischen Kleinstlebewesen, sondern auch die kommensalen, opportunistischen und pathogenen. Kommensal bedeutet in diesem Zusammenhang, dass man sie weder als krankheitserregend noch als gesundheitsfördernd einstufen kann. Sie sind einfach da, quasi so neutral wie die Schweiz. Die pathogenen unsichtbaren Mitbewohner sind letztlich die, die uns schaden; sie sind Krankheitserreger. Opportunistische Mikroorganismen sind ein Zwischending, denn sie sind die meiste Zeit eher neutral, können sich jedoch bei starkem Wachstum ab einer spezifischen Anzahl zu pathogenen entwickeln4. Es ist also naheliegend, dass wir die kommensalen Mikroorganismen möglichst gut erhalten möchten und die Anzahl der opportunistischen kleinhalten, damit keine pathogenen entstehen. 

 

Die Hautflora         

Unsere Haut ist ein komplexes Organ, das als mechanische und chemische Barriere zur Umwelt dient. Des Weiteren übernimmt sie eine wichtige Rolle als Sinnesorgan und in der Kommunikation: Wir können über die Haut Temperaturen, Schmerz oder angenehme Berührungen wahrnehmen, bei Scham wird sie rot und bei Unwohlsein blass. Sie reguliert außerdem die Körpertemperatur, bildet mithilfe des Sonnenlichts Vitamin D und ist bei der Immunabwehr von großer Bedeutung5:        


Auf der Hautoberfläche befinden sich eine große Anzahl an Mikroorganismen, darunter sind vor allem Bakterien, Pilze und Milben. Als Hautflora wird die Gesamtheit dieser Kleinstlebewesen bezeichnet, die für unseren Körper nicht pathogen sind6. Darunter befinden sich einerseits apathogene, welche eine wichtige Rolle für unsere Gesundheit spielen: Sie schützen den Körper vor Krankheitserregern, indem sie das Eindringen von pathogenen Keimen in das System verhindern. Anderseits sind auch die weiter oben beschriebenen kommensalen Mikroorganismen auf der Haut zu finden. Diese können aber bei geschwächtem Immunsystem oder Hautverletzungen zu pathogenen mutieren. Auf der Haut befindet sich außerdem ein Säureschutzmantel; der PH-Wert liegt zwischen 5,4 und 5,9. Für die apathogenen Arten, welche dort angesiedelt sind, ist dies eine optimale Lebensbedingung. Die pathogenen jedoch werden davon vorwiegend in ihrem Wachstum gehemmt. Hinzu kommt, dass die gesundheitserhaltenden Mikroorganismen die schädlichen zerstören. Wenn erstere also in der Überzahl sind, ist es eine Win-Win-Situation10. Es ist also naheliegend, dass die gesunde Hautflora gefördert wird, wenn deren natürlicher PH Wert erhalten bleibt und sie möglichst keinen Verletzungen ausgesetzt wird. So sollte zu häufiges Händewaschen oder Körperpflege mit Mitteln, die den PH-Wert der Haut verändern, gemieden werden. Ist die Haut nicht intakt, so können pathogene Keime über sie in den Organismus eintreten. Umgekehrt ist es auch möglich, dass Schadstoffe, die auf anderem Weg in den Körper gelangt sind, über die Haut entgiftet werden müssen. Dies wird dann an der Hautoberfläche sichtbar.        

     
Die Artenvielfalt der Bakterienarten auf der Haut ist enorm und je nach Lokalität sehr unterschiedlich. So befinden sich an feuchten Stellen wie auf den Achselhöhlen oder der Analfalte andere Mitbewohner, als beispielsweise an den trockenen Unterarmen. Die Bakterien ernähren sich von Schuppen, Talg und Schweiß und ihre Stoffwechselabbauprodukte bilden letztlich unseren individuellen Körpergeruch11

 

Mundflora

Die Oberfläche im Mund ist quasi die Fortsetzung der äußeren Haut, nur dass es sich hier um eine Schleimhaut handelt, die feucht sein muss. Hier befinden sich über 700 Bakterienarten und Pilze, darunter vor allem kommensale und opportunistische aber auch pathogene11.   


Die Mikroorganismen im Mund schließen sich zu einem sogenannten Biofilm zusammen. Dies ist ein Schleimbelag auf unseren Zähnen, der entsteht, in dem sich die Kleinstlebewesen gemeinsam mit Proteinen, Polysacchariden und Elektrolyten zu einem komplexen Gebilde aneinanderheften. Nur so ist es ihnen möglich, sich an einer solch glatten Oberfläche festzuhalten4. In dem Belag befinden sich alle drei im ersten Abschnitt beschriebenen Formen von Bakterien. Einige der Bakterien dienen unserer Gesundheit und profitieren im Gegenzug von unserer Mundhöhle als Lebensraum. Diese Wechselbeziehung nennt sich Mutualismus. In den ersten Lebensjahren sind diese Mikroorganismen an der Reifung unseres Immunsystems beteiligt. Zudem halten sie potenzielle Krankheitserreger fern, denn wenn sie die Überhand haben, ist es pathogenen Bakterien nicht möglich, sich weiter auszubreiten. Bei einem Ungleichgewicht dieses Ökosystems kann es zu Krankheiten kommen:          

     
Karies ist das typische Beispiel dafür. Die Erkrankung entsteht also, wenn die Bakterienzusammensetzung sich so verändert, dass die opportunistischen Keime sich zu pathogenen verändern und diese Oberhand gewinnen. Nach neusten wissenschaftlichen Erkenntnissen ist nicht etwa zu wenig Zähneputzen die Hauptursache für Erkrankungen in der Mundhöhle, sondern ein Ungleichgewicht des ökologischen Systems. So wurde auch festgestellt, dass es genügend Menschen gibt, die eine penible Mundhygiene betreiben aber trotzdem Karies bekommen. Ursächlich dafür sind säurebildende Schädlinge, welche den pH-Wert im Speichel und innerhalb des Biofilms permanent zu tief halten4. Optimalerweise sollte der Speichel leicht alkalisch sein, ein pH-Werte von und über 7 bietet eine gute Grundlage für eine gesunde Mundflora.   


Vor allem eine falsche Ernährung, die die Vermehrung von pathogenen Erregern begünstigt, ist ursächlich für die Übersäuerung im Mund. Zucker spielt dabei eine entscheidende Rolle: Das pathogene Bakterium Streptococcus Mutans, das sich normalerweise in einer ungefährlichen Populationsgröße im Biofilm befindet, ernährt sich von Zucker. Wenn genügend Zucker vorhanden ist, kann es sich rasch vermehren und schüttet als Stoffwechselprodukt Säuren aus, die das komplexe Ökosystem im Mund im Normalfall neutralisieren können. Wer jedoch permanent Zucker konsumiert, bei dem kann es sich irgendwann nicht mehr regenerieren und die Säuren greifen die Mineralien der Zähne an, zerstören den Zahnschmelz und führen letztlich zur Läsionen im Zahn14.   

 

Wie kann man die Gesundheit der Mundflora erhalten?            

Aus den Erkenntnissen im letzten Abschnitt lässt sich schließen, dass Zucker in der Ernährung sparsam konsumiert werden sollte. Dabei sollten auch versteckte Zucker in ConvenienceFood, Milch sowie in Früchten und Säften nicht außer Acht gelassen werden. Auch eine ausreichende Flüssigkeitszufuhr ist von Nöten, denn bei Mundtrockenheit ist weniger Speichel vorhanden und dieser ist für das Gleichgewicht des lokalen Ökosystems eine Grundvoraussetzung. Auch gute Fette wie Olivenöl, Kokosöl und Aloe Vera tragen zu dieser Balance bei. Sie nähren das Pellikel, das Schutzschild unserer Zähne. Man kann sich darunter ein feines Netzhäutchen vorstellen, dass sich ständig neu bildet, wenn es beispielsweise beim Essen zerstört wird. Es schützt den Zahn vor dem Abrieb beim Kauen und vor Säuren4.

 

Magen

Bevor die Nahrung in den Darm gelangt, wo sich 99% der Bakterien befinden, die uns besiedeln, wird sie im Magen gelagert und in einen Brei zersetzt. Im Gegensatz zur alkalischen Mundflora, ist es hier sauer, der PH-Wert der Magensäure liegt zwischen 1 und 1,5. Dieses Milieu ist optimal, um Proteine zu spalten und Bakterien zu zerstören12. Tatsächlich wurden 1979 das pathogene Bakterium Helicobacter pylori entdeckt, welches ausschließlich im menschlichen Magen seinen Stoffwechsel betreiben kann. Davor ging die Wissenschaft davon aus, dass keine Mikroorganismen diese saure Atmosphäre überleben. Der Helicobacter ist verantwortlich für Magenkrebs; seit dieser Entdeckung sind die Krankheitsfälle in den USA um 80% zurückgegangen11.                

 

Darm

Der Nahrungsbrei wird vom Magen Häppchenweise in den Dünndarm abgegeben, wo sich verhältnismäßig wenig Mikroorganismen aufhalten. Nachdem über die Darmzotten Makronährstoffe und Mikronährstoffe ins menschliche Blut abgegeben wurden, werden unverdauliche Kohlenhydrate (Ballaststoffe), Wasser, Elektrolyte und Abfallstoffe weiter an den Dickdarm abgegeben. 

Im Darm, insbesondere im Dickdarm befindet sich eine hohe Anzahl an Mikroorganismen, die viele wichtige Aufgaben für uns bewältigen: Sie produzieren verschiedene B-Vitamine wie Vitamin K2, sind an der Zuckeraufnahme beteiligt, versorgen die Darmschleimhaut mit Nährstoffen und produzieren kurzkettige Fettsäuren. Zudem regen sie die Darmperistaltik an, die den Nahrungsbrei in Bewegung bringt und helfen bei der Zerlegung der Nahrungsbestandteile und deren unverdaulichen Nahrungfasern. Damit die nützlichen Darmbewohner ihre Aufgaben für uns erledigen können, müssten sie das richtige Futter erhalten: Vor allem für unseren Darm unverdauliche Kohlenhydrate halten die Darmbakterien am Leben. Man kennt diese auch unter dem umgangssprachlichen Namen Ballaststoffe. Der wissenschaftliche Begriff Präbiotika ist etwas weitläufiger und meint nicht verdauliche Lebensmittelbestandteile, die als Futter für die Kleinstlebewesen in unserem Verdauungstrakt dienen11.       


Gemüse und Obst enthalten Ballaststoffe, aber auch Getreide, Samen und Nüsse. Besonders gerne mögen die Darmbewohner Chicorée, Schwarzwurzeln, Topinambur, Yacon, Flohsamenschalen und fermentierte Lebensmittel. 

 

Körperfettspeicherung und Gesundheit hängen von einem gesunden Mikrobiom ab

Forscher haben festgestellt, dass verschiedene Bakterien Einfluss auf unser Körpergewicht haben. So konnte man bei Übergewichtigen eindeutig eine Überbesiedlung der Fimicutes Stämme erkennen. Dieser Zustand scheint dafür zu sorgen, dass mehr Kohlenhydrate verdaut und resorbiert werden, als gewöhnlich. Als Gegenspieler der Firmicutes zählen die Bacteroidetes, welche im Zusammenhang mit verminderter Körperfettspeicherung stehen. Optimalerweise sind beide Stämme in einem 1:1 Verhältnis vorhanden; gerät diese Beziehung aus dem Gleichgewicht, kann mehr oder eben weniger Zucker aus eigentlich unverdaulichen Kohlenhydraten aufgenommen, in Körperfett umgewandelt und eingespeichert werden7. Bei Menschen, die wenig essen, jedoch nicht schlank werden können, macht aufgrund dessen eine Analyse des Mikrobioms Sinn. Zudem können diese Personen den Versuch starten, eine Weile kohlenhydratarm zu essen, oft werden bereits dabei Erfolge gemessen. 

Da die Darmbakterien wie bereits erwähnt bei der Produktion von Fettzellen einer gesunden Darmschleimhaut beteiligt sind, ist deren Relevanz für unsere Gesundheit offensichtlich: Unsere Darmschleimhaut muss intakt sein, damit nur das in unser System kommt, was uns gut tut. Ist die Oberfläche des Darms beschädigt, so gelangen Stoffe in den Blutkreislauf und ins Gewebe, die uns schaden und zu Entzündungen führen.

 

Fazit        

Unser Körper ist ein komplexes, ökologisches System. Es kann nicht als ein nur aus menschlichen Körperzellen bestehendes Wesen betrachtet werden. Vielmehr handelt es sich um eine Symbiose zwischen Mikroorganismen und dem menschlichen Organismus. Unsere Gesundheit ist abhängig davon, dass die Kleinstlebewesen in einem gesunden Gleichgewicht vorhanden sind. Dafür müssen wir uns vor allem dementsprechend korrekt ernähren. Ein wichtiger Faktor dabei ist, Zucker sehr sparsam einzusetzen und viel Gemüse und genügend Flüssigkeit in Form von Wasser zu konsumieren.          

 

Literatur

Doccheck Flexikon: Mikroorganismus. [https://flexikon.doccheck.com/de/Mikroorganismus; 27.04.19]

Campbell, Neil A. und Reece,Jane B.(2015): Biologie. München: Pearson. 8. aktualisierte Ausgabe. S. 103-107.
                  Doccheck Flexikon: Mikrobiom. [https://flexikon.doccheck.com/de/Mikrobiom; 29.4.19]

Nischwitz, Dr. Dominik (2019): In aller Munde – Biologische Zahnmedizin. München: Mosaik Verlag. 

Bütikofer, Markus; Hopf, Zensi; Rutz, Guido; Stach, Silke und Grigoleit, Andrea (2015): Humanbiologie 1: Grundlagen, Stoffwechsel und Abwehrsysteme. Zürich: Compendio Bildungsmedien. S. 135-188.

Doccheck Flexikon: Hautflora. [https://flexikon.doccheck.com/de/Hautflora; 15.05.19].

Axt-Gadermann, Dr. Prof. Michaela (2015): Schlank mit Darm – Mit der richtigen Darmflora zum Wunschgewicht. München: Südwest Verlag.

Krieger, Dr. Elena (2015): Die Milchlüge: Die Milch macht's - leider doch nicht. München: CBX Verlag. 

9Kahlert, Christian und Müller, Pascal (2014): Mikrobiom – die Entdeckung eines Organs. In: Schweiz Med Forum.

10Medilexi: Hautflora [https://medlexi.de/Hautflora; 27.05.19]

11Plüss, Matthias (2006): Unsere lieben Bewohner.

12Doccheck: Magensäure. [https://flexikon.doccheck.com/de/Magensaft; 17.05.19]

13NDR (2019): Dünndarm-Fehlbesiedlung erkennen und behandeln

14Zahnlexikon:Streptococcus Mutans / Streptokokken. [https://www.zahn-lexikon.com/s/46-a-z/x-lexikon/2003-streptococcus-mutans; 20.05.19]

 

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