Firmicutes

Firmicutes sind gemeinsam mit Bacteroidetes eine der am häufigsten vorkommenden Phyla und spielen eine wichtige Rolle in der Beziehung zwischen Darmbakterien und der menschlichen Gesundheit. Viele Mitglieder dieses Stammes bauen im Darm Kohlenhydrate ab, die von den körpereigenen Enzymen nicht verdaut werden können, wie z. B. Ballaststoffe und resistente Stärke. Mitglieder des Firmicutes-Stammes sind Laktobazillen, Faecalibacterium mit probiotischer Aktivität, indem sie auch gesundheitsfördernde kurzkettige Fettsäure und Butyrat produzieren. Innerhalb dieses Stammes gibt es jedoch einige pathogene Arten, wie Clostridium perfringens oder Clostridium difficile (Arten von Bakterien, die Magen-Darm-Infektionen verursachen), Staphylococcus aureus, das eine häufige Ursache für einige schwere Infektionen ist, sowie andere opportunistische grampositive Bakterien.

Sulfatreduzierende Bakterien werden auch von Firmicutes und Proteobacteria-Stämmen produziert. Diese Gruppe produziert über den Stoffwechsel schwefelhaltiger Verbindungen wie Mucine und Aminosäuren auch Schwefelwasserstoff (H2S), der außerhalb des streng regulierten physiologischen Bereichs als hochgiftig gilt. Der Stamm ist an zahlreichen Stoffwechsel-, Enzym- und Hormonprozessen sowie an der Mineralstoffaufnahme beteiligt, und sein Gleichgewicht gilt als entscheidend für das Wohlbefinden des Darms und anderer Organe.

Quelle: Firmicutes: Microbiome and Metabolome in Diagnosis, Therapy, and other Strategic Applications, 2019.

Bacteroidetes

Der Stamm umfasst gramnegative, nicht sporenbildende, anaerobe oder aerobe sowie stäbchenförmige Bakterien. Viele Bacteroidetes sind gute Freunde unseres Körpers, da sie an einigen wichtigen Stoffwechselvorgängen beteiligt sind, wie dem Abbau von Proteinen oder komplexen Zuckerpolymeren. Der Bacteroidetes-Stamm enthält auch opportunistische Erreger, wie Bacteroides fragilis und Porphyromonas. Das Gleichgewicht der Bacteroidetes kann negative oder positive Folgen für den Wirt haben. Als Mitglieder polysaccharidabbauender Konsortien tragen sie zur Freisetzung von Energie aus Ballaststoffen und Stärke bei und sind wahrscheinlich eine wichtige Propionat-Quelle; sie sind jedoch auch an der Freisetzung toxischer Produkte aus dem Proteinabbau beteiligt.

Die Mitglieder dieser Gruppe haben einige entzündungshemmende Eigenschaften, können aber auch entzündungsfördernd wirken. Ein Ungleichgewicht der Bacteroidetes wird nämlich mit Fettleibigkeit und entzündlichen Darmerkrankungen wie Morbus Chron und Colitis ulcerosa in Verbindung gebracht, was zu einer Überexpression von mikrobiellen Proteasen und Hydrolasen führt. Die übermäßige Freisetzung des Endotoxins LPS durch diese gramnegative Gruppe könnte ebenfalls eine wichtige Rolle bei der Entzündung spielen, sowohl bei oxidativen als auch bei Stoffwechselprozessen.

Quelle: Bacteroidetes: Encyclopedia of Food Microbiology (Second Edition), 2014.

Proteobacteria

Der Stamm umfasst die Mehrzahl der gramnegativen Bakterien mit einer Vielzahl verschiedener Krankheitserreger wie Escherichia, Salmonella, Vibrio, Helicobacter, Yersinia, Legionellales und andere nicht-pathogene Bakterien, die für die Stickstofffixierung verantwortlich sind. Die Familie der Enterobacteriaceae ist der Hauptvertreter dieses Stammes und kommt in unserem Darm in einem ausgewogenen Verhältnis vor.

Diese Bakteriengruppe ist dank der periplasmatischen Nitratreduktase (Nap), der kupferhaltigen Nitritreduktase (Cu-Nir), der Cytochrom-c-abhängige NO-Reduktase (cNor) und der Distickstoffmonoxid-Reduktase (Nos) an zahlreichen Denitrifikations- und Nitratreduktionsprozessen beteiligt. Das Ungleichgewicht des Stammes wird bei vielen Krankheiten als besonders wichtig angesehen.

Quelle: Proteobacteria: Microbiome and Metabolome in Diagnosis, Therapy, and other Strategic Applications, 2019.

Actinobacteria

Actinobacteria umfassen meist grampositive Bakterien mit drei wichtigen Hauptfamilien: Bifidobacteriaceae, Coriobacteriaceae, und Corynebacteriaceae. Die überwiegende Mehrheit der Actinobacteria sind wichtige Saprophyten, die in der Lage sind, ein breites Spektrum an pflanzlichen und tierischen Abfällen im Zersetzungsprozess abzubauen. Zu diesem Stamm gehören die Gruppe der Streptomyces und Micromonospora , die als Produzenten zahlreicher bioaktiver Metaboliten bekannt sind. Letztere sind für den Menschen als antimikrobielle Stoffe, Enzyminhibitoren und Substanzen zur Steuerung des Darmgleichgewichts (Signalmoleküle und Immunmodulatoren) nützlich.

Eine der wichtigsten Gattungen, die zu den Actinobacteria gehört, ist Bifidobakterium. Die Liste der positiven Wirkungen von Bifidobakterien (zu denen mindestens 100 verschiedene Arten gehören) ist sehr umfangreich: Regulierung der mikrobiellen Homöostase im Darm, Hemmung schädlicher und opportunistischer Bakterien, Modulation von Immunreaktionen, Unterdrückung krebserregender Verbindungen, Produktion von Vitaminen, Biokonversion von Nahrungsbestandteilen in bioaktive Moleküle, Verringerung des Endotoxins (LPS) im Darm. Sie sind außerdem an der Verbesserung der Remission von Colitis ulcerosa und der FODMAP-Diät beim Reizdarmsyndrom (IBS) beteiligt.

Quelle: Actinobacteria: Encyclopedia of Microbiology (Third Edition), 2009.

Cyanobacteria

Cyanobacteria sind gramnegative Bakterien, zu denen fünf Arten von Toxinerzeugern und andere nützliche Bakterien gehören, die für ihre ökologisch wichtigen phototrophen Eigenschaften bekannt sind. Sie zeichen sich durch ihre Fähigkeit zur sauerstoffhaltigen Photosynthese (wasseroxidierende, sauerstoffentwickelnde, pflanzenähnliche Photosynthese) aus. Bis die modernen Techniken zur Sequenzierung von Nukleinsäuren verfügbar wurden, waren viele dieser Mikroorganismen unbekannt.

Cyanobacteria sind mittlerweile im Darmmikrobiom zu finden, und die Fortschritte in der Sequenzierungstechnologie haben es möglich gemacht, die Entwicklung und Eigenschaften dieser Mikroben zu untersuchen, einschließlich ihrer Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit. Sie sorgen zusammen mit der Gruppe der Melainabacteria auch für die Synthese mehrerer B- und K-Vitamine im menschlichen Darm, was darauf schließen lässt, dass diese Bakterien für ihren Wirt von Nutzen sind, da sie nicht nur bei der Verdauung von Pflanzenfasern helfen, sondern auch eine Vitaminquelle darstellen.

Quelle: Cyanobacteria: eLife, 2013; Biology of the Nitrogen Cycle, 2007.

Acinetobacter

Bei Gattung der Acinetobacter handelt es sich um einen allgegenwärtigen gramnegativen, unbeweglichen Coccobacillus. Viele Acinetobacter -Arten ähneln saprophytischen Pseudomonaden und anderen gramnegativen, nicht fermentativen Organismen in ihrer Fähigkeit, ein breites Spektrum an organischen Verbindungen als einzige Kohlenstoff- und Energiequelle zu nutzen. Die rektale Besiedlung mit Acinetobacter birgt das Risiko eines Translokationsphänomens (Übertragung aus dem Darm auf infizierte Stellen in der Lunge oder anderen Organen).

Acinetobacter spp. ist ein opportunistisches Bakterium im Gesundheitswesen und in der häuslichen Pflege. Die Besiedlungsrate mit Acinetobacter spp. der Haut, der Mundschleimhaut und des Magen-Darm-Trakts steigt nach der Aufnahme ins Krankenhaus und insbesondere auf Intensivstationen (ICU) rasch an.

Quelle: Acinetobacter: Microbiology of Waterborne Diseases (Second Edition), 2014.

Clostridien

Clostridien sind eine Gattung aus der Gruppe der streng anaeroben grampositiven Bakterien, die eine besondere Art ruhender Zellen, die Endosporen, bilden können. Es wurden etwa 100 Clostridium -Arten entdeckt, von denen einige durch die Bildung von Toxinen für menschliche Krankheiten verantwortlich sind.

Eine hohe Menge im Magen-Darm-Trakt wird als negativ angesehen und lediglich Clostridium-Cluster XIVa und IV besitzen einige positive Eigenschaften (sie sind bei Patienten mit chronisch-entzündlichen Darmerkrankungen (CED) ausgesprochen niedrig). Clostridium difficile im Darm kann mehrere Toxine produzieren, von denen einige zytotoxisch sind (Typ A und B).

Quelle: Clostridium: Encyclopedia of Microbiology (Third Edition), 2009.

Turicibacter

Turicibacter ist eine Gattung des Firmicutes-Stammes, die häufig im Darm vorkommt. Die Rolle der Bakteriengattung ist umstritten. Sie ist am Lipid- und Steroidstoffwechsel des Wirtes beteiligt. Ihr Vorkommen ist umgekehrt korreliert mit körperlicher Betätigung, Morbus Chron, Tryptophan-/Serotonin-Stoffwechsel, jedoch nicht mit Autoimmunerkrankungen.

Es ist lediglich eine sporenbildende Art bekannt, und zwar Turicibacter sanguinis. Das Vorhandensein von Turicibacter im Darm ist wichtig, wenn die Menge nicht zu hoch ausfällt.

Quelle: T. A. Auchtung et al. Genome Announc. 2016.

Haemophilus

Die Gattung Haemophilus ist ein sehr kleines stäbchenförmiges Bakterium, das zu den Pasteurellaceae (Proteobacteria) gehört. Alle Arten von Haemophilus sind streng opportunistische Krankheitserreger, die in den Atemwegen von Warmblütern, einschließlich des Menschen, und bei bestimmten Kaltblütern vorkommen.

Obwohl das Vorhandensein von Haemophilus in der intestinale Mikrobiota immer noch unbekannt ist, wurde ein hohes Niveau dieser Gattung kürzlich mit Schizophrenie/Depression und verschiedenen entzündlichen Wirkungen (z. B. Gastroenteritis, Peritonitis) in Verbindung gebracht.

Quelle: Haemophilus: Mosby’s Guide to Women’s Health, 2007.

Helicobacter

Mitglieder der Gattung Helicobacter (Proteobacteria-Stamm) besiedeln den Magen (gastrische Arten), die Leber (enterohepatische Arten) und den Darm. Durch die Freisetzung von Urease durch Helicobacter-Arten wie H. pylori wird Ammoniak erzeugt, um die Nische der Magenschleimhaut auf einen pH-Wert von 6-7 zu neutralisieren, was als Überlebensmechanismus betrachtet wird.

Helicobacter verursacht Durchfallerkrankungen und wird mit Magengeschwüren in Verbindung gebracht, die auch als Risikofaktor für Magenkrebs gelten.  Helicobacter ist Teil des Magen-Darm-Trakts und kann in großen Mengen entzündliche Adhäsine, zytotoxische Enzyme und Enterotoxine erzeugen.

Quelle: Helicobacter pylori and Other Gastric Helicobacter Species. John E. Bennett MD, in Mandell, Douglas, and Bennett’s Principles and Practice of Infectious Diseases, 2020.

Klebsiella

Klebsiella ist eine nicht sporenbildende, unbewegliche, fakultativ anaerobe, gramnegative Stäbchengattung, die zum Proteobacteria -Stamm gehört. Klebsiella-Mikroorganismen kommen häufig in der Umwelt vor, können aber auch asymptomatisch den Nasen-Rachen-Raum und den Magen-Darm-Trakt des Menschen besiedeln, seltener auch andere Stellen.

Eine hohe gastrointestinale Besiedlung mit Klebsiella kann einer abdominalen Infektion vorausgehen und erhöht das Risiko einer abdominalen Infektion um das bis zu Siebenfache, ebenso wie die Besiedlungsraten bei Krankenhauspatienten. Die Gattung Klebsiella als fermentative Bakterien kann Glukose unter Bildung von Säure und Gas verstoffwechseln.

Quelle: Klebsiella: Reference Module in Biomedical Sciences, 2021.

Escherichia

Die Gattung Escherichia gehört zur Enterobacteriaceae-Familie (Proteobacteria-Stamm), einer Gruppe gramnegativer Bazillen, die für eine Vielzahl von Infektionen bei Mensch und Tier verantwortlich sind. Sowohl Säure als auch Gas werden aus vergärbaren Kohlenhydraten gebildet. Nur einige Zucker, wie z. B. Inositol, werden nicht verwertet, und Adonitol wird nur von einer Art verwendet.

Laktose wird von vielen Mitgliedern schnell vergoren, wobei eine große Menge an Säuren und Gasen entsteht. Wie viele andere Enterobacteriaceae können Escherichia durch die große Anzahl von LPS (Lipopolysaccharid-Toxin) den Entzündungszustand auf ihrer äußeren Membran und Zellwand beeinflussen.

Quelle: Encyclopedia of Food Microbiology (Second Edition), 2014.

Prevotella

Die Gattung Prevotella (Bacteroidetes-Stamm) umfasst gramnegative Stäbchen, die häufig mit der Besiedlung von Mund und Darm des Menschen in Verbindung gebracht werden. Diese Gattung ist in der Lage, Xylane und Pektine zu hydrolysieren und Abbauprodukte des pflanzlichen Zellwandabbaus zu verwerten. Man geht davon aus, dass die Gattung eine wichtige Rolle im Stoffwechsel von Proteinen und Peptiden spielt, da viele Stämme aktiv proteolytisch sind und eine charakteristische Dipeptidylpeptidase-Aktivität aufweisen.

Prevotella-Arten werden bei chronischer Sinusitis, Mittelohrentzündungen, Hirnabszessen, intraabdominalen Abszessen und neuerdings auch bei einigen Autoimmunkrankheiten nachgewiesen. Zu den Virulenzmechanismen gehören die Anheftung an die Schleimhaut, die Umgehung des Immunsystems, die Produktion von Proteasen und die erhöhte Produktion von Virulenzfaktoren, wenn der Mikroorganismus vom Kommensalen zum Pathogen wird.

Quelle: Prevotella: Encyclopedia of Food Microbiology (Second Edition), 2014.

Salmonellen

Die Gattung Salmonella umfasst viele fakultativ anaerobe Arten. Sie sind Katalase-positiv, Oxidase-negativ und fermentieren Glukose, Mannitol und Sorbitol unter Bildung von Säuren oder Säuren und Gas. Nur S. arizonae ist in der Lage, Laktose zu vergären, was eher die Ausnahme als die Regel ist. Als Gruppe sind Salmonellen in der Lage, Saccharose zu vergären, aber selten Adonit. Und sie bilden allgemein kein Indol. Sie stellen eine Kerngruppe der Familie der Enterobacteriaceae dar und gelten als eine wichtige Ursache für lebensmittelbedingte Krankheiten beim Menschen und als eine bedeutende Ursache für Morbidität, Mortalität und wirtschaftliche Verluste in der ganzen Welt.

Einige Serotypen (heute mehr als 2.500 verschiedene) können sich regelmäßig im Darm ansiedeln. Die Krankheit kann von einer leichten bis zu einer schweren Gastroenteritis reichen, und bei manchen Menschen kann die invasive Krankheit tödlich verlaufen. Auch Langzeitfolgen wie reaktive Arthritis und Reizdarmsyndrom sind als negative Folgen der Salmonellose beschrieben worden.

Quelle: Salmonella: International Encyclopedia of Public Health (Second Edition), 2017.

Streptokokken

Die Gattung Streptococcus gehört zur Familie der Micrococcaceae (Firmicutes-Stamm) und umfasst 104 anerkannte Arten, die sowohl kommensal als auch pathogen sind. Die Arten der Streptokokken können anhand des Lancefield-Gruppierungsschemas, einer Serotypisierung klassifiziert werden. Streptokokken der Gruppe A (GAS) umfassen Streptococcus pyogenes: GAS verursacht jährlich schätzungsweise 240.000 lebensmittelbedingte Erkrankungen.

Auch bei anderen Streptokokken-Gruppen wurde beobachtet, dass sie gelegentlich zu lebensmittelbedingten Erkrankungen führen. Die Krankheitssymptome unterscheiden sich deutlich von denen der meisten lebensmittelbedingten Erkrankungen, da die Krankheit nicht mit Gastroenteritis, sondern eher mit Halsschmerzen einhergeht; zu den Komplikationen gehören akutes rheumatisches Fieber und Nierenentzündungen. Streptokokken gelten als Entzündungskeim, der auch Septikämie, Endokarditis, Lungenentzündung und viele Gewebeinfektionen verursacht.

Quelle: Streptococcus: Advances in Applied Microbiology, 2014.

Sutterella

Sutterella ist eine Gattung gramnegativer, anaerober, nicht sporenbildender Bakterien der Familie Sutterellaceae (Proteobacteria-Stamm). Mitglieder der Gattung Sutterella sind weit verbreitete Kommensalen mit leicht entzündungsfördernder Wirkung im menschlichen Magen-Darm-Trakt. Die Zunahme von Sutterella steht jedoch mit vielen Störungen der Darmflora und Darmentzündungen in Zusammenhang.

Sutterella steht auch im Zusammenhang mit Darmdysbiose und neurologischen Störungen wie Autismus, Down-Syndrom oder anderen Autoimmun- und Entzündungskrankheiten wie CED. Die LPS-Produktion kann durch die Vermehrung der Gattung Sutterella im Darm als der wichtigste pathogene Faktor für die entzündlichen Eigenschaften angesehen werden.

Quelle: Mucosal Prevalence and Interactions with the Epithelium Indicate Commensalism of Sutterella spp. Frontiers Microbiology, 2016.

Alistipes

Alistipes ist eine relativ neue Bakteriengattung, die hauptsächlich aus medizinischen klinischen Proben isoliert wurde. Obwohl das Bakterium im Vergleich zu anderen Gattungsmitgliedern des Bacteroidetes-Stamms im Darm nur in geringem Maße vorkommt, wird seine Häufigkeit als relevant für die Darmdysbiose und Krankheiten angesehen. Laut der Taxonomie-Datenbank des National Center for Biotechnology Information besteht die Gattung aus 13 Arten.

Bei allen Arten von Alistipes wurde festgestellt, dass sie Sulfonolipide produzieren, denen eine entzündungsfördernde Wirkung zugeschrieben wird. Die Gattung Alistipes hat eine neue Bedeutung für viele Entzündungsprozesse, Darmkrebs und die psychische Gesundheit. Eine Darmdysbiose mit einer Fülle von Alistipes im Stuhl scheint auch bei anderen Stoffwechselkrankheiten eine Rolle zu spielen, z. B. bei nichtalkoholischer Steatohepatitis, hepatischer Enzephalopathie und Leberfibrose.

Quelle: The genus Alistipes: Front. Immunol. 2020.

Akkermansia

Akkermansia ist eine Mikrobengattung des menschlichen Darms, die eine Schlüsselrolle in der Physiologie der Darmschleimhaut spielt und Berichten zufolge mit einem verringerten Körpergewicht und einer verbesserten Darmbarrierefunktion und Gesundheit in Verbindung steht. Die relative Häufigkeit von A. muciniphila scheint invers mit der Fettleibigkeit beim Menschen zu korrelieren, und es hat sich herausgestellt, dass diese Mikrobengattung die Insulinresistenz und Fettleibigkeit lindert und gleichzeitig die Barrierefunktion des Darms in einem Mausmodell für ernährungsbedingte Fettleibigkeit erhöht.

Es wird vermutet, dass diese Aktivität sekundär zu einer Veränderung der mikrobiellen Produktion von kurzkettigen Fettsäuren (SCFA) ist. Diese Studien belegen Mechanismen, die über die Gewichtsabnahme hinausgehen und zur einer Verbesserung von Stoffwechsel- und Entzündungskrankheiten führen.

Quelle: Karcher, N., Nigro, E., Punčochář, M. et al. Genomic diversity and ecology of human-associated Akkermansia species in the gut microbiome revealed by extensive metagenomic assembly. Genome Biol 22, 209 (2021).

Bifidobakterien

Bifidobakterien gelten als probiotische Mikroorganismen, die im Allgemeinen dazu beitragen, ein angemessenes Gleichgewicht zwischen den unterschiedlichen Floren in den verschiedenen Abschnitten des menschlichen Darms aufrechtzuerhalten. Einige Bifidobakterien-Stämme menschlichen Ursprungs sind in der Lage, bestimmte Vitamine zu synthetisieren. Zum Beispiel werden Thiamin, Folsäure, Biotin und Nikotinsäure in nennenswerten Mengen von B. bifidum und B. infantis synthetisiert, während B. breve und B. longum nur geringe Mengen dieser Vitamine abgeben. Die letztgenannten Arten sind anerkannte Produzenten von Riboflavin, Pyridoxin, Cobalamin und Ascorbinsäure.

Die nachgewiesenen gesundheitsfördernden Eigenschaften, die mit der Einnahme von Bifidobacterium spp. einhergehen, sind: Verbesserung der Laktoseverdauung, Erhöhung der fäkalen Bifidobakterien, Verringerung der fäkalen Enzymaktivität, Besiedlung des Darmtrakts, Vorbeugung oder Behandlung von akutem Durchfall, der durch Lebensmittelinfektionen verursacht wird, Vorbeugung oder Behandlung von Rotavirus-Durchfall, Vorbeugung oder Behandlung von Antibiotika-assoziiertem Durchfall, Vorbeugung oder Behandlung von Reizdarmsyndrom (RDS) und chronisch-entzündlichen Darmerkrankungen (CED). Zu den weiteren gesundheitlichen Vorteilen, die den Bifidobakterien zugeschrieben werden, gehören Folgende: (1) Aktivität gegen Helicobacter pylori (2) Stimulierung der Darmimmunität (3) Stabilisierung der Darmperistaltik; (4) Verkürzung der Ansteckungszeit für Salmonella spp. (5) verbesserte Immunität gegen verschiedene Krankheiten (6) Unterdrückung einiger Krebsarten (7) Senkung des Serum-Cholesterinspiegels und (8) Senkung des Bluthochdrucks.

Mitglieder der Gattung Bifidobacterium gehören zu den ersten Mikroben, die den menschlichen Magen-Darm-Trakt besiedeln, und dominieren die gesamte Darmbakterienpopulation bei gesunden gestillten Säuglingen, obwohl diese Dominanz nach dem Abstillen abnimmt. Im Erwachsenenalter beginnt die Bifidobakterienpopulation tatsächlich abzunehmen, während sie bei älteren Menschen oft dramatisch abnimmt, bis sie schließlich ganz verschwindet.

Quelle: Biology of Bifidobacteria. H.B. Ghoddusi, A.Y. Tamime, in Encyclopedia of Food Microbiology (Second Edition), 2014.

Enterokokken

Enterokokken sind eine uralte Gattung von Milchsäurebakterien (LAB), die sehr gut an das Leben in komplexen Umgebungen und das Überleben unter widrigen Bedingungen angepasst sind. Sie sind allgegenwärtig und besiedeln den Magen-Darm-Trakt einer Vielzahl von Tieren, von Insekten bis zum Menschen. Dieses weit verbreitete Besiedlungsmuster lässt vermuten, dass Enterokokken zum Darmmikrobiom antiker gemeinsamer Vorfahren gehörten.

Enterokokken-Stämme finden sich in einer Vielzahl von fermentierten Lebensmitteln, die zur Reifung und Aromabildung bestimmter Käsesorten oder fermentierter Wurstwaren beitragen, sowie als Probiotika zur Verbesserung der Gesundheit von Mensch oder Tier. Das Wachstum bestimmter Enterokokken-Stämme, insbesondere von E. faecalis und E. faecium gilt als äußerst wünschenswert und kann eine wichtige Rolle bei der Verstoffwechselung von Substanzen in Lebensmitteln und Milch durch Proteolyse, Lipolyse und Citratabbau spielen. Einige Enterokokken tragen jedoch potenzielle Virulenzfaktoren und können pathogene Eigenschaften aufweisen.

Quelle: Foulquié Moreno MR, Sarantinopoulos P, Tsakalidou E, De Vuyst L. The role and application of enterococci in food and health. Int J Food Microbiol. 2006 Jan 15;106(1):1-24.

Eubakterien

Diese Gattung besteht aus phylogenetisch und häufig auch phänotypisch unterschiedlichen Arten, was Eubacterium zu einer taxonomisch einzigartigen und anspruchsvollen Gattung macht. Die Fähigkeit, Glukose sowie die Glykan-Fermentationszwischenprodukte Acetat und Laktat zu nutzen, um Butyrat oder Propionat zu erzeugen, ist ein Schlüsselpunkt von Eubaketrien innerhalb der trophischen Interaktionen mit dem Potenzial, die metabolische Gleichgewicht stark zu beeinflussen, was sich letztendlich auf die intestinale Mikrobiota/Wirtshomöostase und die Gesundheit des Wirts auswirken.

Es ist bekannt, dass sie eine wichtige Rolle bei der Energiehomöostase, der Darmmotilität, der Immunmodulation und der Unterdrückung von Entzündungen im Darm spielen. Eubacterium spp. führt auch die Umwandlung von Gallensäuren und Cholesterin im Darm durch und trägt so zu deren Homöostase bei. Eine Dysbiose des Darms und ein folglich veränderter Vertretung von Eubacterium spp. im Darm wurden mit verschiedenen menschlichen Krankheiten in Verbindung gebracht.

Quelle: Arghya Mukherjee, Cathy Lordan, R. Paul Ross & Paul D. Cotter (2020) Gut microbes from the phylogenetically diverse genus Eubacterium and their various contributions to gut health, Gut Microbes, 12:1.

Faecalibakterien

Faecalibacterium prausnitzii ist ein grampositives Bakterium, ein einzelnes Mitglied der Gattung Faecalibacterium das etwa 3 bis 5 % der fäkalen Mikrobiota des Menschen ausmacht und bei manchen Personen bis zu 15 % betragen kann. Es handelt sich dabei nachweislich um einen der wichtigsten Butyraterzeuger im Darm. Butyrat spielt eine entscheidende Rolle für die Darmphysiologie und das Wohlbefinden des Wirtes.

Es ist die Hauptenergiequelle für die Kolonozyten und hat schützende Eigenschaften gegen Darmkrebs und chronisch-entzündliche Darmerkrankungen. Ein verändertes Vorkommen dieser Mikrobe wurde bei Entzündungskrankheiten wie Morbus Crohn und bei depressiven Störungen festgestellt, was ihre entscheidende Rolle für die menschliche Gesundheit belegt. Veränderungen in der Zusammensetzung und Funktion des Darmmikrobioms werden auch bei kardiovaskulären Erkrankungen wie chronischer Herzinsuffizienz berichtet, bei denen kürzlich eine Abnahme der Menge von Faecalibacterium prausnitzii nachgewiesen wurde.

Quelle: Dinesh Kumar Dahiya, Renuka, Arun Kumar Dangi, Umesh K. Shandilya, Anil Kumar Puniya, Pratyoosh Shukla, Chapter 44 – New-Generation Probiotics: Perspectives and Applications. Microbiome and Metabolome in Diagnosis, Therapy, and other Strategic Applications, Academic Press, 2019. Pages 417-424.

Laktobazillen

Bakterien der Gattung Lactobacillus gehören zu den Milchsäurebakterien (LAB), einer weit gefassten Gruppe, die sich durch die Bildung von Milchsäure als einziges oder hauptsächliches Endprodukt des Kohlenhydratstoffwechsels auszeichnet. Kommensale Lactobacillus-Arten können die Homöostase bei Darmerkrankungen wiederherstellen und somit eine schützende Rolle gegen entzündliche Erkrankungen spielen. Insbesondere die im Darm vorkommenden Lactobacillus-Arten haben aufgrund ihrer gesundheitsfördernden Eigenschaften große Aufmerksamkeit erregt. Sie werden häufig als Probiotika verwendet, die von der FAO/WHO als lebende Mikroorganismen definiert werden und einen gesundheitlichen Nutzen für den Wirt haben, wenn sie in ausreichender Menge verabreicht werden. Probiotika, die Laktobazillen enthalten, werden therapeutisch eingesetzt, um das Immunsystem zu regeln, den Cholesterinspiegel zu senken, rheumatoide Arthritis zu behandeln, Krebs vorzubeugen, Laktoseintoleranz einzuschränken und die Auswirkungen von atopischer Dermatitis, Morbus Crohn, Durchfall und Verstopfung sowie Kandidose und Harnwegsinfektionen (HWI) zu verhindern oder zu lindern.

Lactobacillus-Probiotika wurden auch als Mittel zur Stärkung der natürlichen Abwehrkräfte des Wirts vorgeschlagen, indem die normale vaginale Mikroflora wiederhergestellt wird. Nicht alle Probiotika gleichen sich. Lactobacillus-Probiotika müssen die grundlegende Fähigkeit besitzen, (i) an Zellen zu haften, (ii) die Anhaftung von Krankheitserregern auszuschließen oder zu verringern, (iii) beständig zu sein und sich zu vermehren, (iv) Säuren, Wasserstoffperoxid und Bacteriocine zu erzeugen, die dem Wachstum von Krankheitserregern entgegenwirken, (v) vaginalen Mikrobiziden, einschließlich Spermiziden, zu widerstehen, (vi) sicher und daher nicht invasiv, nicht karzinogen und nicht pathogen zu sein und (vii) zu koaggregieren sowie eine normale, ausgewogene Flora zu bilden.

Quelle: Azad, Md Abul Kalam et al. “Probiotic Species in the Modulation of Gut Microbiota: An Overview.” BioMed research international vol. 2018 9478630. 8 May. 2018.

Oxalobacter

Oxalobacter ist eine Gattung gramnegativer anaerober Bakterien, die zur Energiegewinnung auf den Oxalatstoffwechsel angewiesen sind und den menschlichen Darm besiedeln. O. formigenes spielt eine wichtige Rolle bei der Regulierung des Nettotransports von Oxalat im Darm. Das Fehlen von O. formigenes im Dickdarm erhöht vermutlich die intestinale Oxalatabsorption, was zu einer erhöhten Oxalatausscheidung im Urin führt und somit die Wahrscheinlichkeit der Bildung von Nierensteinen erhöht. Menschliche O. formigenes-Isolate können durch zahlreiche gängige Antibiotika beeinflusst werden, so dass der Besiedlungsstatus den Gesundheitszustand, die Ernährungsgewohnheiten oder die Antibiotikaexposition widerspiegeln könnte.

Ressourcen für Oxalobacter können Rohmilch und Joghurt, Essiggurken, Tomaten, Gurken, Spinat und die Dieffenbachia-Pflanze sein. Diese Gattung hat zusammen mit einigen spezifischen Stämmen von Laktobazillen und Bifidobakterien nachweislich die Fähigkeit, im Darm vorhandenes Oxalat abzubauen und Nierensteinerkrankungen zu bewältigen.

Quelle: Barnett, Clea et al. “The Presence of Oxalobacter formigenes in the Microbiome of Healthy Young Adults.” The Journal of urology vol. 195,2 (2016): 499-506.

Parabacteroides

Parabacteroides ist eine relativ neue Gattung mit charakteristischen Merkmalen, die sie mit anderen kommensalen Bakterien des Darms teilt. P. distasonis ist der Referenztypstamm für die Gattung Parabacteroides, der für seinen hypothetischen Beitrag zur lokalen entzündungshemmenden Methanproduktion bekannt ist. Es wird angenommen, dass die Fermentation durch P. distasonis zur Produktion von Methan führt. Es ist unklar, ob die Methanproduktion direkt in P. distasonis erfolgt; es ist jedoch bekannt, dass P. distasonis Wasserstoff, Kohlendioxid, Ameisensäure, Essigsäure, Carbonsäure und Bernsteinsäure produziert. Andere Mikroben können Kohlendioxid und Essigsäure in Methan umwandeln. Acetogene Bakterien könnten dann die Säuren oxidieren, wobei mehr Essigsäure und entweder Wasserstoff oder Ameisensäure entstehen. Schließlich können Methanogene in komplexen Darmgemeinschaften Essigsäure in Methan umwandeln.

Berichten zufolge könnte P. distasonis sogar als potenzielles Probiotikum zur Förderung der Verdauungsgesundheit im menschlichen Mikrobiom dienen. Andere experimentelle Daten zeigen jedoch widersprüchliche Ergebnisse, weshalb P. distasonis je nach Kontext eine dichotome Rolle spielen kann. Kürzlich wurde auch berichtet, dass die intestinale Mikrobiota von Patienten mit Psoriasis im Vergleich zu gesunden Personen eine geringere Menge an Parabacteroides aufweist.

Quelle: Jessica C. Ezeji, Daven K. Sarikonda, Austin Hopperton, Hailey L. Erkkila, Daniel E. Cohen, Sandra P. Martinez, Fabio Cominelli, Tomomi Kuwahara, Armand E. K. Dichosa, Caryn E. Good, Michael R. Jacobs, Mikhail Khoretonenko, Alida Veloo & Alexander Rodriguez-Palacios (2021) Parabacteroides distasonis: intriguing aerotolerant gut anaerobe with emerging antimicrobial resistance and pathogenic and probiotic roles in human health, Gut Microbes, 13:1.

Ruminokokken

Bei der Gattung Ruminococcus handelt es sich um streng anaerobe, grampositive, nicht-motile Kokken, die keine Endosporen bilden und fermentierbare Kohlenhydrate für ihr Wachstum benötigen. Eine Gruppe wichtiger mikrobieller Symbionter im Darm, die dazu dienen, komplexe Polysaccharide abzubauen und in eine Vielzahl von Nährstoffen für ihre Wirte umzuwandeln. Darüber hinaus haben diese Bakterien die Fähigkeit entwickelt, eine große Vielfalt pflanzlicher Polysaccharide zu zerlegen und zu verwerten, was sich auf die Gesundheit des Wirts auswirkt. Die Häufigkeit bestimmter kommensaler Bakterien (Clostridium cluster XIVa und Clostridium cluster IV, zu denen auch Ruminococcus gehören) ist bei Patienten mit CED reduziert. Die Aktivität hängt wiederum mit ihrer Fähigkeit zusammen, Butyrat zu produzieren. Daher wurde die Bedeutung einer ballaststoffreichen Ernährung für Personen mit CED aufgrund der erwarteten Modulation der Zusammensetzung des Darmmikrobioms durch eine Zunahme der Butyrat-produzierenden Bakterien, wie z. B. Ruminococcus, betont.

Ruminococcus, Faecalibakterien, Eubakterien, Akkermansia, die Butyrat und Propionat produzieren, können die Fettleibigkeit bei Personen verbessern (fettleibige Personen weisen eine Zunahme von Bakterien auf, die kein nicht-Butyrat produzieren, wie z. B. E. coli). Butyrat-produzierende Taxa sind auch bei Patienten mit Diabetes mellitus Typ 2 (T2DM) dezimiert.

Quelle: La Reau, A.J., Suen, G. The Ruminococci: key symbionts of the gut ecosystem. J Microbiol. 56, 199–208 (2018). https://doi.org/10.1007/s12275-018-8024-4.

Coprokokken

Coprococcus-Gene sind anaerobe, grampositive Kokken, die den Darm bevölkern. Diese Bakteriengruppe wird auch mit der Aufrechterhaltung und/oder Verbesserung der mikrobiellen Homöostase im Wirt in Verbindung gebracht, und zwar durch synergistische Wechselwirkungen mit der nützlichen endogenen Mikrobiota und durch antipathogene Wirkungen, die durch kompetitiven Ausschluss, erhöhte epitheliale Barrierefunktion und/oder Produktion antimikrobieller Verbindungen entstehen.

Quelle: Bioactive Food Components Activity in Mechanistic Approach, 2022.