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Mikrobiom und chronische Erkrankungen
Die Häufigkeit chronisch entzündlicher und metabolischer Erkrankungen nimmt in industrialisierten Ländern dramatisch zu. Das Darm-assoziierten mikrobielle Ökosystem (Mikrobiom) spielt eine große Rolle in der Entstehung dieser chronischen Krankheiten. Das Mikrobiom umfasst 400 – 500-mal mehr Gene (Metagenom) als der menschliche Körper, wobei die genaue Zusammensetzung und Funktion noch weitestgehend unbekannt sind. Speziell der Dickdarm beherbergt ein enormes mikrobielles Ökosystem mit mehr als 1011 Bakterien.
Der Darm als zentrales Kommunikationsorgan zwischen Umweltfaktoren, Stoffwechsel und Immunsystem übernimmt eine wichtige Steuerungsfunktion. Die Wechselwirkung der Mikroben mit den Grenzflächen im Darm hat zahlreiche Auswirkungen auf Körperfunktionen und Krankheitsentstehung. Dysbiose wird als Krankheits-assoziierte Veränderung des Mikrobioms bezeichnet, wobei die die Zusammenhänge zwischen komplexen mikrobiellen Ökosystemen und Krankheitsentstehung noch weitestgehend unklar sind. Es zeichnet sich aber ab, dass Mikroorganismen im Darm kausal an chronische Krankheiten, wie Morbus Crohn und Colitis ulcerosa (Chronisch Entzündliche Darmerkrankungen; CDE), Adipositas und Diabetes (Stoffwechselkrankheiten), Multiple Sklerose und Typ-1 Diabetes (Autoimmunerkrankungen) beteiligt sein könnten. Die Ernährung ist ein wesentlicher Faktor, der die Zusammensetzung und Aktivität der Mikroben im Darm beeinflusst und somit neben direkten Effekten, auch einen indirekten Einfluss auf die Erkrankungsgenese ausübt.
Zellstress und unfolded protein response (UPR) – sensing the environment
Das endoplasmatische Retikulum (ER) und Mitochondrien, die als membranumschlossene Zellorganellen unter physiologischen Bedingungen, an der Lipid- und Proteinbiosynthese bzw. Energiehomöostase (ATP Gewinnung) beteiligt sind, haben einen wesentlichen Einfluss auf die Steuerung der entzündlichen Stressantwort der Zelle. Infektionen, Sauerstoffmangel (Hypoxie) und Energiemangel hemmen die Funktion dieser Zellorganellen, was letztlich zu einer Anhäufung reaktiver Sauerstoffmetabolite (ROS) und fehlgefalteter Proteine in Organellen führt. Die unkontrollierte Aktivierung einer „Unfolded Protein Response (UPR)“ in ER (ER-UPR) und Mitochondrium (Mt-UPR), führt als Folge von chronischem Zellstress zu Fehlfunktionen in Geweben bzw. Organen und letztlich zu Erkrankungen. Die Integration mikrobieller Signale über Mustererkennungsrezeptoren und zelluläre Stressmechanismen sind weitestgehend unklar. Speziell im Fokus stehen Darm-assoziierte Erkrankungen wie CED und CRC.
