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Der Mensch und sein Mikrobiom W. Florian Fricke, Nutrigenomics 5. Juni, 2014 Studium Generale, Hohenheim.

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Präsentation zum Thema: "Der Mensch und sein Mikrobiom W. Florian Fricke, Nutrigenomics 5. Juni, 2014 Studium Generale, Hohenheim."—  Präsentation transkript:

1 Der Mensch und sein Mikrobiom W. Florian Fricke, Nutrigenomics 5. Juni, 2014 Studium Generale, Hohenheim

2 Demographischer Wandel und Mikrobiom? Was ist das Mikrobiom? Das Mikrobiom in Wissenschaft, Medizin und öffentlicher Wahrnehmung Demographischer Wandel: Etablierung des Mikrobioms und altersbedingte Veränderungen des Mikrobioms Übersicht

3 Demographischer Wandel Aus medizinischer Sicht: 1. Mehr alte Menschen mit altersspezifischen Problemen 2. Heranwachsende Generationen mit neuen Gesundheitsproblemen

4 Veränderungen gesellschaftlicher Krankheitsprofile Rückgang klassischer Infektionskrankheiten Anstieg entzündlicher Krankheiten, z.B. Allergien/Asthma, Auto-Immunerkrankungen Veränderte medizinische Anforderungen der heranwachsenden im Vergleich zur heutigen Bevölkerung. Bach (2002). NEJM 347:911-20

5 These: Das menschliche Mikrobiom spielt eine entscheidende Rolle für die spezifischen Gesundheitsproblematiken der alternden und einer verändert heranwachsenden jungen Bevölkerung.

6 Definitionen: Die Gesamtheit aller nicht-menschlichen DNA (Mikrobiom) bzw. allen nicht-menschlichen Lebens (Mikrobiota / Mikroflora) am menschlichen Körper.

7 Mikrobiom Was und wo? Bakterien, Viren/Phagen, Hefen/Pilze, Protisten, Würmer, Parasiten etc... am ganzen Körper: wo man auch sucht, findet man Mikroorganismen...

8 Wo steckt das Mikrobiom? Mikrobiom-Komponenten stellen adaptierte Ökosysteme mit Nutzen für den gesamten menschlichen Organismus dar.

9 Paradigmen-Wechsel Die Identifizierung von Bakterien in vielen klinischen Proben ist nicht gleichbedeutend mit einem medizinischen Problem! Ehemals „steril“ geglaubte Körperstellen beherbergen komplexe Mikrobiome: Bakterium ≠ Infektion traditionelle mikrobielle Diagnostik beruht auf der Kultivierung von Bakterien, Sequenz-basierten Methoden identifizieren auch nicht-kultivierbare Bakterien Beispiele: Lunge, Magen, Fruchtblase, Harnblase... Beispiel Harnblase: symptomatische Patienten oft negativen Kultur-basierten Tests, asymptomatische Patienten oft mit komplexem (protektivem?) Mikrobiom

10 Komplexität 1-2 kg Weight of microbes on human person 10x More microbial than human cells 100x More microbial than human genes 10,000 Microbial species Die Mehrheit aller Bakterien des Mikrobioms kann (noch) nicht kultiviert werden.

11 1.Gute Keime – böse Keime (Bakterien = Bazillen, Keime, Kulturen, Stämme,...) 2.Antibiotika 3.Wirtschaft ($$$) Wahrnehmung des Mikrobioms in der Öffentlichkeit

12 gesundheitlicher Nutzen von Probiotika im Menschen bisher kaum belegt Gefahr gering, Nutzen nicht unwahrscheinlich... Gute Keime

13 Böse Keime

14 Antibiotika Einerseits: „Antibiotika helfen nicht bei Erkältung!” Andererseits: „Warum verschreibt sie mir dann mein Arzt?“ – „Der Husten ist wirklich unangenehm und nächste Woche muss ich fit sein wegen der Prüfung...“

15 Antibiotika ≠ Mikrobiom Mikrobiom

16 Michael Pollen (2013); say-hello-to-the-100-trillion-bacteria-that-make-up-your-microbiome.html „Einige meiner besten Freunde sind Keime...“

17 Industrie Pharmazeutische Industrie sieht enormes diagnostisches und therapeutisches Potential des Mikrobioms und hat begonnen, selbst massiv in Forschung und Entwicklung zu investieren.

18 1. Beispiel: Adipositas / Fettleibigkeit Mikrobiom zur Unterstützung des menschlichen Stoffwechsels Gesundheitliche Bedeutung des menschlichen Mikrobioms

19 Maus-Modelle ob/ob-Maus:  Appetit-Regulation fehlt, stark übergewichtig  gutes Modell für menschliche Fettleibigkeit keimfreie Mäuse  herangezogen unter sterilen Bedingungen, Mikrobiom-frei!  können nachträglich durch Fütterung besiedelt werden z.B. “humanisierte” Mäuse

20 Fettleibigkeit übergewichtige Mäuse haben ein verändertes Mikrobiom Fettleibigkeit ist durch das Mikrobiom übertragbar auf keimfreie Mäuse Henne-Ei-Problem:  führt Fettleibigkeit zu Mikrobiom-Veränderungen? ...oder ist Fettleibigkeit eine Folge von Mikrobiom-Veränderungen? Mikrobiom-Komponente der Fettleibigkeit eröffnet neue medizinische Ansätze für Diagnostik und Therapie!

21 2. Beispiel: Antibiotika-assoziierte Durchfallerkrankungen Mikrobiom zum Schutz vor der Invasion pathogener Bakterien Gesundheitliche Bedeutung des menschlichen Mikrobioms

22 Clostridium difficile- Infektion

23 Stuhl-Transplantation Mikrobiom als Ökosystem: 1. Störung - Behandlung mit Antibiotikum 2. Resistenz – Rückkehr zum Normalzustand oder Krankheit 3. Manipulation – Stuhl-Transplantation (Mikrobiom- Therapie)

24 1. Beispiel: Benennung von bakteriellen Spezies Fokus auf Bakterien vom “wer ist da?” wird geschlossen auf “was wird gemacht?” Idee: verwandte Bakterien üben ähnliche Funktionen aus Was macht ein Mikrobiom „gut“ oder „schlecht“?

25 Mikrobiom: Spezies-Zusammensetzung Human Microbiome Project >100 gesunde Menschen Referenz für Normalzustand Normale/gesunde Menschen zeigen extreme Unterschiede in der Spezies-Zusammensetzung ihres Mikrobioms.

26 2. Beispiel: Benennung von genetischen Funktionen Charakterisierung aller Gene (aller Organismen) des Mikrobioms um bioinformatisch Funktions-Zusammensetzung zu bestimmen = Metagenom Was macht ein Mikrobiom „gut“ oder „schlecht“?

27 Mikrobiom: Funktions- Zusammensetzung Human Microbiome Project >100 gesunde Menschen Referenz für Normalzustand Unterschiedliche Bakterien üben ähnliche Funktionen aus.

28 1. Beispiel: Gesellschaftliche Veränderungen des Mikrobioms Das Mikrobiom im Kontext des demographischen Wandels

29 Woher bekommen wir unser Mikrobiom? Exposition und Selektion sind entscheidend für die Etablierung eines „guten“ Mikrobioms: gestillte Menschen weisen noch im Erwachsenenalter eine andere Struktur des Darm-Mikrobioms auf Kaiserschnitt, Verzicht auf Stillen und Antibiotika im 1. Lebensjahr erhöhen das Risiko, später Allergien oder Asthma zu entwickeln

30 Hygiene-Hypothese Herkunft bestimmt das Risiko, Allergien/Asthma und Autoimmunerkrankungen zu entwickeln Geographie: Geburt/Jugend in industrialisiertem Land und städtischem Milieu, statt Entwicklungsland und ländlichem Milieu / Bauernhof Infektionskrankheiten: geringes Risiko klassischer Infektionen (Würmer/Parasiten, Helicobacter pylori)

31 2. Beispiel: Altersbedingte Veränderungen des Mikrobioms Das Mikrobiom im Kontext des demographischen Wandels

32 Wohnform + Gesundheit im Alter Claesson (2012) “Gut microbiota composition correlates with diet and health in the elderly.” Nature 488, Gesundheit Selbständig wohnend Ambulante Pflege Pflegeheim <6 Monate Pflegeheim >6 Monate Klinische Entzündungs- parameter

33 Veränderungen des alternden Mikrobioms nach Wohnform Selbständig wohnend Ambulante Pflege Pflegeheim <6 Monate Pflegeheim >6 Monate

34 Ernährung + Wohnform + Mikrobiom im Alter Selbständig wohnend Ambulante Pflege Pflegeheim <6 Monate Pflegeheim >6 Monate Fett Ballaststoffe

35 Ausblick: Über eine ausgewogene Ernährung können wir unser Mikrobiom im Alter positiv beeinflussen und damit entscheidend zu einem gesunden Altern beitragen.

36 36 1.Das Mikrobiom kann sowohl über taxonomische („wer?“) als auch funktionelle („was?“) Zusammensetzungen charakterisiert werden. 2.Das menschliche Mikrobiom ergänzt und erweitert den menschlichen Metabolismus (Übergewicht) und schützt vor Infektionen (Antibiotika-assoziierte Durchfall-Erkrankungen). 3.Gesamt-gesellschaftliche Veränderungen des Mikrobioms (gestiegene Hygiene-Standards, veränderte Ernährung im Alter) tragen zu den medizinischen Herausforderungen des demographischen Wandels bei. 4.Häufung entzündlicher Erkrankungen könnten aus dem Wegfall typischer Infektionskrankheiten in industrialisierten Ländern resultieren. 5.Veränderte Ernährungsgewohnheiten im Alter könnten die Entstehung altersspezifischer Erkrankungen begünstigen. Zusammenfassung


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