ÖKOLOGIE UND GLEICHGEWICHT DER MIKROBIOTA

Wie alle in einem natürlichen Habitat lebenden Tierarten interagieren auch die Bakterien der Mikrobiota miteinander. Sie arbeiten bei der Nährstoffverdauung zusammen oder konkurrieren um Standort oder verfügbare Ressourcen. Unter nichtoptimalen Bedingungen sind es oft die weniger nützlichen Bakterien, die sich behaupten und sämtlicher verfügbaren Ressourcen bemächtigen, während unter eubiotischen Bedingungen ein besseres Gleichgewicht zwischen sämtlichen Arten der Bakterienflora besteht. Die Bakterien der Mikrobiota interagieren z. B. durch Cross-feeding, Quorum-sensing und Bacteriocine.

 

1. Cross-feeding bezeichnet eine symbiotische Nährstoffinteraktion, wobei eine Bakterienart nur dann im Organismus wachsen kann, wenn sie von einer anderen Bakterienart die erforderliche Unterstützung erhält. Zum Beispiel können Bifidobakterien die Oligofruktose abbauen und dabei Acetat und Laktat produzieren nicht aber die äusserst wichtige Buttersäure. Letztere wird von

Butyrat-produzierenden Bakterien wie Roseburia intestinalis gebildet, die jedoch für ihre Vermehrung Kohlenstoffquellen wie Acetat und Laktat benötigen, also die von den Bifidobakterien erzeugten Abbauprodukte. Mittels Cross-feeding arbeiten die verschiedenen Bakterienarten eng miteinander zusammen und sichern dank dieser effizienten Synergie die Erhaltung der Homöostase.

 

2. Quorum-sensing ist ein physiologischer Mechanismus zur Selbstregulierung der Genexpression im Inneren einer Bakterienpopulation. Durch diese Kommunikation von einer Zelle zur anderen - eine Art Gruppenchat – können die Bakterien Informationen in Form chemischer Signale austauschen. Mittels Quorum-sensing überwacht die Mikrobiota die Schwankungen in der Zusammensetzung der Bakterienarten, die sie beherbergt. Wenn eine Bakterienart überhandnimmt, werden chemische Signale ausgesandt, die z. B. die Geschwindigkeit der Replikation ihres Genoms reduzieren und somit ihre Wachstumsrate verlangsamen. Mit diesem intelligenten System sorgt die Mikrobiota für ihre ausgeglichene Zusammensetzung.

 

3. Die Bakterien der Mikrobiota arbeiten untereinander zusammen, aber sie konkurrieren auch um Lebensraum und Ressourcen. Eines der wichtigsten Tools der Platzkonkurrenz sind die Bacteriocine. Diese kleinen Peptide (Proteinmoleküle) werden von Bakterienribosomen synthetisiert und entfalten gegen “konkurrierende” Mikrobenstämme eine bakteriostatische oder bakterizide Aktivität. Mittels Bacteriocinen besetzen die verschiedenen Bakterienarten der Mikrobiota das Epithel und schützen vielfach auch den menschlichen Organismus vor besonders aggressiven unerwünschten Bakterien.