1.5 Auswirkungen auf die Darmflora
Eine große Menge an lebensfähigen Mikroorganismen verschiedener Art (bis zu 1014) bewohnen den Gastrointestinaltrakt des Menschen während seines Lebens. Die Zahl der Mikrofloraarten beträgt etwa 400. Es ist nicht bekannt, wie der größte Teil hiervon wegen des Mangels an ausreichenden Techniken analysiert werden könnte. Es wird angenommen, dass die zur Verfügung stehenden klassischen und molekularen Ansätze nicht genug aussagekräftig sind, um diese Vielfalt von Mikroorganismen zu beschreiben. Die Art der mikrobiellen Population ändert sich außerdem in Bezug auf ihre Zusammensetzung und Menge in der Mundhöhle (wo die dominanten mikrobiellen Spezies Milchsäurebakterien, Streptokokken und einige anaerobe Spezies sind), im Magen (transient säuretolerante Mikroben), im Dünndarm (vom Kolon bevölkerte Mikroflora), im Dickdarm, wo mikrobielle Einheiten bis zu 1.012 Gramm an Trockengewicht erreichen.
Die Population, die den Darm zu kolonisiert, wird von anaeroben Bakterien wie Bifidobacterium, Eubacterium, Bacteroides und Clostridium dominiert. Die microaerophilischen und fakultativ anaeroben Bakterien wie Laktobazillen, Enterokokken und Coliformen sind in der Regel in 3 bis 4 Größenordnungen weniger vorhanden. Die lebende endogene Mikroflora im Magen-Darm-Trakt stellt eine Hauptbarriere gegen exogene Mikroflora dar, die dazu neigt, in GI einzudringen und der so genannten Kolonisation Widerstand entgegenzusetzen.
Die Zusammensetzung des gastrointestinalen (GI) Mikroflora hängt in quantitativer und qualitativer Hinsicht stark von einer Reihe von Faktoren ab wie:
• Umweltfaktoren – Typ der Diät, antimikrobielle Therapie, Desinfektionsmittel, Lebensmittelzusatzstoffe, Beruf, Klima.
• Wirt-assoziierte Faktoren - Alter, Geschlecht, Darmmotilität, Laufzeit, pH-Wert, Gallensäure usw.
• die Zusammenarbeit der einzelnen Arten innerhalb der GI-Mikroflora - Rate der Nährstoffaufnahme, Sauerstoff, H +, H2S, Herstellung von antimikrobiellen Stoffen, organische Säuren, NH3.
Alle diese Faktoren wirken wie eine konzertierte Aktion auf den Gesamtzustand des GI-Mikroflora ein.
Es gibt einige Wechselwirkungen zwischen GI-Mikroflora und verschiedenen Säugetierwirten - assoziierte Strukturen und Funktionen. Diese Wechselwirkungen können auf verschiedenen Ebenen stattfinden: Organe, Zellen und Moleküle, und können wie folgt zusammengefasst werden: prokaryotische-eukaryotische Vernetzungen auf zellulärer Ebene; Herstellung von organischen Säuren, Nukleotiden etc.; Interaktion, die mit dem enterohepatischen Kreislauf oder der Entwicklung des Darm-Immunsystems (GAIS) verbunden sind; Einfluss auf die Darmmotorik und enterocystische Mitose. Sie sind abhängig von dem Alter und dem Gesundheitszustand des Individuums. Somit wird das Überleben der exogenen Mikroflora (einschließlich GVMs) ihrer Fähigkeit untergeordnet, den Einfluss der indigenen Mikroflora des GI zu überwältigen. Auch die Kolonisationsresistenz trägt zu ihrem Überleben bei, aber diese Mechanismen werden noch nicht gut verstanden. Manchmal können Mikroben den Darm verlassen und an anderer Stelle wieder erscheinen. Dieses Verhalten beschreibt der Begriff der Translokation. Das Überleben der Darm-Mikroben in vitro zu bestimmen, ist eine schwierige Aufgabe. Aus diesem Grund sind eine Auswahl an geeigneten Tiermodellen, die Simulation des menschlichen GI-Systems und Experimente mit Patienten erforderlich. Diese Untersuchungen sollten durch eine zuverlässige Stammidentifizierungsmethode unterstützt werden.
Falls die ins GI-System eingebrachten GVM dort die Verdauung überleben, könnten sie sich dort vorübergehend oder für längere Zeit etablieren. Dieses Phänomen wird durch Begriff „Kolonisation“ beschrieben, gemessen mit einem konstanten Niveau an Mikroorganismen für einen relevanten Zeitraum.
Eine permanente Besiedlung des Darms von Erwachsenen durch exogene Mikroorganismen ist sehr selten. Aber wenn dies geschieht, dann zeigt eine Anwendung bestimmter probiotischer Stämme, dass die normale Mikroflora in Darmschleimhaut noch Wochen nach der oralen Aufnahme wiederhergestellt werden kann. Um das Überleben von Mikroorganismen im GI-Trakt für eine Periode länger als zwei Darm-Zyklen zu beschreiben, ist der Begriff "Nachhaltigkeit" eingeführt worden.
Im Falle der Einführung von GVMs in den GI-Trakt, unabhängig von seiner dauerhaften Ansiedlung (detektiert oder nicht), besteht die Möglichkeit einer Interaktion mit der Mikroflora des Säugerwirts. Die zu erwartende Wirkung auf die Darmflora kann zum Teil auf die von GVM (phänotypische Expression) zurückgeführt werden und mit dem horizontalen Gentransfer zusammenhängen.
Die Wirkungen von GVM auf den Säugetierwirt können als direkte und indirekte definiert werden. Die direkte Wirkung ist durch einen Einfluss auf alle Strukturen und Funktionen charakterisiert (siehe oben) und die indirekte Wirkung kann durch die Interaktion mit der endogenen Mikroflora und insbesondere mit deren aktiven Elementen vermittelt sein. Beide Arten von Wechselwirkungen (direkt / indirekt) könnte auch durch nicht-lebensfähige Mikroorganismen hervorgerufen werden, um deren funktionelle Eigenschaften zu erhalten (durch Immunmodulation, chemische Bindung, Zelladhäsion). Einige Abscheidungen von biologisch aktiven Verbindungen wie Toxinen oder Enzymen sind ebenfalls erwartbar.
Die Möglichkeit eines Gentransfers wurde bereits diskutiert. So ist es sinnvoll, eine konjugative Übertragung zwischen Mikroorganismen im Darm zu berücksichtigen, die sowohl von der Verwandtschaft der GMM mit der Darmflora als auch von seiner Verweildauer im GI-Trakt abhängt. Dieser Effekt ist etwa bei persistierenden oder kolonisierenden Stämmen zu erwarten. Die transienten Stämme sind in dieser Hinsicht von geringem Einfluss. Derzeit gibt es keinen Zweifel, dass eine messbare Persistenz der DNA im Verdauungstrakt möglich ist. Es hat sich gezeigt, dass Pflanzen und rekombinante DNA in das Blutsystem, Gewebezellen und sogar in Zellkerne von Säugerwirten eindringen können.
