Unsere Bakterien sind persönlicher als wir dachten, wie eine neue Studie zeigt

Die Billionen von Bakterien, die Ihren Körper beherbergen – zusammenfassend als Mikrobiom bekannt – scheinen für Sie einzigartig zu sein, wie ein Fingerabdruck. Das ist eine Schlussfolgerung einer detaillierten Studie der Darm-, Mund-, Nasen- und Hautmikrobiome von 86 Menschen. Im Laufe von sechs Jahren überdauerten die Bakterien am besten im Mikrobiom jeder Person, die für den Einzelnen am spezifischsten waren, und nicht diejenigen, die von der gesamten Bevölkerung geteilt wurden.

„Unsere Ergebnisse unterstreichen die Idee, dass wir alle über individuelle Mikrobiome in unserem Körper verfügen, die für uns besonders sind“, sagte Michael Snyder, Ph.D., Stanford W. Ascherman, MD, FACS-Professor für Genetik und Direktor des Stanford Center for Genomik und personalisierte Medizin. „Ihre Genetik, Ihre Ernährung und Ihr Immunsystem prägen dieses Ökosystem.“

Die neue Studie, die von Snyder in Zusammenarbeit mit dem 2023 verstorbenen Biologen George Weinstock vom Jackson Laboratory geleitet wurde, war Teil des Integrative Human Microbiome Project des National Institute of Health und ist es auch veröffentlicht online in Zellwirt und Mikrobe.

Die Forschung fand auch mehrere Zusammenhänge zwischen dem Mikrobiom und der Gesundheit: Beispielsweise zeigten Menschen mit Typ-2-Diabetes ein weniger stabiles und weniger vielfältiges Mikrobiom.

„Wir glauben, dass bei einer Insulinresistenz die veränderten Lipide, Proteine ​​und anderen Metaboliten in Ihrem Blut die Art der Nährstoffe verändern, die dem Mikrobiom zur Verfügung stehen, und das Wachstum dieser Bakterien beeinflussen“, sagte Xin Zhou, Ph.D., ein Postdoktorand in Genetik und Hauptautor der Arbeit.

Langzeitverfolgung

Wissenschaftler haben in letzter Zeit ein Verständnis für die Rolle des menschlichen Mikrobioms für Gesundheit und Krankheit gewonnen. Aber die enorme Größe des Mikrobioms – etwa 39 Billionen Mikroben im Körper eines durchschnittlichen Menschen – und die Tatsache, dass es sich ständig verändern kann, erschweren seine Untersuchung. Forscher haben sich schwer getan, herauszufinden, ob es eine ideale Mikrobiomzusammensetzung gibt und ob eine Veränderung der Mikroben einer Person Krankheiten lindern kann.

Snyder, Zhou und ihre Kollegen machten sich daran, die Mikrobiome von Menschen bis zu sechs Jahre lang zu verfolgen, um besser zu verstehen, wie sich die Mikroben im Körper eines Menschen bei kurzen Infektionen oder dem Ausbruch chronischer Krankheiten verändern. Sie sammelten vierteljährlich Mikrobiomproben aus Stuhl, Haut, Mund und Nase von 86 Personen im Alter von 29 bis 75 Jahren.

Wenn die Teilnehmer eine Atemwegserkrankung hatten, eine Impfung erhielten oder ein Antibiotikum einnahmen, wurden über einen Zeitraum von fünf Wochen zusätzlich drei bis sieben Proben entnommen. Jede Mikrobiomprobe wurde genetisch sequenziert, um die darin enthaltenen Bakterien aufzudecken.

Gleichzeitig sammelten die Forscher zahlreiche weitere klinische Daten zum Gesundheitszustand der Teilnehmer, um zu untersuchen, wie verschiedene Faktoren mit Veränderungen im Mikrobiom korrelierten.

Insgesamt analysierten die Forscher 5.432 biologische Proben und generierten 118.124.374 Messungen.

„Die Untersuchung von Mikroben aus verschiedenen Körperstellen über einen so langen Zeitraum ermöglichte es uns zum ersten Mal, das gesamte Mikrobiom als ein einziges, flüssiges System zu betrachten“, sagte Snyder.

Konzentrieren Sie sich auf Stabilität

Die neue Forschung bestätigte die Ergebnisse früherer Studien und enthüllte eine Handvoll Bakterien, die häufig im Mikrobiom gesunder Menschen vorkommen, sowie eine deutliche Veränderung des Mikrobioms von Menschen bei Infektionen und anderen Krankheiten. Weitaus aussagekräftiger als einzelne Bakterienarten war jedoch die Stabilität des Mikrobioms. In Zeiten der Gesundheit erfuhr das Mikrobiom eines Menschen selten drastische Veränderungen. Während einer Infektion oder während der Entstehung von Diabetes schwankten die Bakterien, aus denen das Mikrobiom besteht, stärker.

„Wir haben herausgefunden, dass, wenn man an einer Erkältung erkrankt, es zu dieser vorübergehenden Veränderung des Mikrobioms kommt; es wird sehr fehlreguliert“, sagte Zhou. „Bei Diabetes ist diese Signatur in vielerlei Hinsicht dieselbe, außer dass sie eher langfristig als vorübergehend ist.“

Als die Forscher sich darauf konzentrierten, welche Mikroben sich im Laufe der Jahre am wahrscheinlichsten verändern, stellten sie überrascht fest, dass die für ein Individuum besonders spezifischen Bakterien am stabilsten waren.

„Viele Menschen vermuten, dass die Bakterien, die wir gemeinsam haben, die wichtigsten und damit stabilsten sind“, sagte Snyder. „Wir haben das genaue Gegenteil herausgefunden – das persönliche Mikrobiom ist am stabilsten. Dies legt außerdem nahe, dass unser persönliches Mikrobiom, das sich vom persönlichen Mikrobiom aller anderen unterscheidet, ziemlich wesentlich für unsere Gesundheit ist. Das macht Sinn, weil alle unterschiedliche gesunde Grundlinien haben.“

Die Daten zeigten eine weitere Überraschung: Die Mikrobiome an verschiedenen Stellen im Körper waren stark korreliert. Auch wenn verschiedene Arten von Bakterien vorhanden sind, verändern sich auch die anderen, wenn sich das Mikrobiom eines Körperbereichs verändert. Wenn sich beispielsweise zu Beginn einer Atemwegsinfektion die Nasenbakterien verändern, beginnen sich schnell auch die Darm-, Mund- und Hautmikroben zu verändern. Wenn sich bei Diabetes die Darmbakterien verlagern, verändern sich auch die Bakterien auf Haut, Mund und Nase.

Verbindungen zur Gesundheit

Basierend auf den im Rahmen der Studie entnommenen Blutproben vermutet Snyders Team, dass das Immunsystem das gemeinsame Bindeglied zwischen den Mikroben in verschiedenen Bereichen des Körpers und der allgemeinen Gesundheit innerhalb des Mikrobioms ist. Der Spiegel bestimmter Immunproteine ​​im Blut veränderte sich synchron mit dem Mikrobiom. Darüber hinaus wurden Lipide – Fette im Blut – auch mit Veränderungen der Mikrobiomstabilität in Verbindung gebracht, was einen Teil des Zusammenhangs mit Diabetes erklärt.

Die Gruppe identifizierte mehrere Umweltfaktoren, die bei der Gestaltung des Mikrobioms eine Rolle spielten: Mikroben veränderten sich vorhersehbar im Laufe der Jahreszeiten, wahrscheinlich aufgrund sich ändernder Luftfeuchtigkeit und Sonneneinstrahlung sowie der Verfügbarkeit frischer Lebensmittel. Aber diese Umweltfaktoren, einschließlich der Ernährung, erklärten immer noch nicht viel für die Variabilität zwischen Menschen.

Die neuen Daten, so die Forscher, machen der Vorstellung einen Riegel vor, dass es einen Goldstandard für das Mikrobiom gibt, den jeder für eine optimale Gesundheit erreichen sollte.

„Stattdessen bewegen wir uns in Richtung der Idee, dass wir ein persönliches Mikrobiom haben, das für unsere eigene Stoffwechsel- und Immungesundheit unglaublich wichtig ist. Unsere Stoffwechsel- und Immungesundheit hat auch großen Einfluss auf unser Mikrobiom – alles ist miteinander verknüpft. Das Mikrobiom variiert enorm zwischen den einzelnen.“ Leute“, sagte Snyder. „Wie Sie es füttern und was es ausgesetzt ist, hat wahrscheinlich einen großen Einfluss auf Ihre Gesundheit, und wir müssen das noch in vielerlei Hinsicht klären.“

An der Studie waren auch Forscher der University of Oxford, der Ohio State University, uBiome, der Oregon Health & Science University, der Yale University, der Shanghai Jiao Tong University, der Zhejiang University, der Texas Tech University, Agrosavia und der University of Connecticut beteiligt.