Mikrobiom

Der Begriff „Mikrobiom“ (microbiome) wurde nach heutigem Kenntnisstand erstmals 1952 von J. L. Mohr verwendet. Er bezeichnete damit die Gesamtheit der Mikroorganismen innerhalb eines bestimmten Lebensraums. Diese frühe Verwendung blieb jedoch weitgehend unbeachtet. Die heute gebräuchliche ökologische Definition geht auf die Arbeitsgruppe um John M. Whipps zurück (Whipps JM et al. 1988). Die Autoren definierten 1988 das Mikrobiom als: eine charakteristische mikrobielle Gemeinschaft in einem hinreichend klar abgegrenzten Lebensraum mit spezifischen physikochemischen Eigenschaften – einschließlich ihres gesamten „theatre of activity“ (Berg G et al. 2020).

Der Genetiker und Nobelpreisträger Joshua Lederberg der vielfach als Primärautor des Mikrobiombegriffes aufgeführt wird, prägte den Begriff also nicht ursprünglich. 2001 übertrug und popularisierte er den Begriff „Mikrobiom“ für die Gesamtheit der kommensalen, symbiotischen und pathogenen Mikroorganismen, die den menschlichen Körper als gemeinsamen ökologischen Lebensraum besiedeln (Lederberg J, McCray AT 2001).

Bezeichnung für die Gesamtheit aller den menschlichen Organismus besiedelnden Mikroorganismen (Bakterien, Viren, Pilze, Protozoen), der Mikrobiota, plus ihrer strukturellen Elemente, Metaboliten und Signalmoleküle.

Das Mikrobiom kolonisiert alle unsere Kontaktstellen zur Umwelt. Dies betrifft v.a.  Darm – und Haut sowie die sog. Halbschleimhäute wie Mundschleimhaut und Genitalschleimhaut.

s.a. Darmmikrobiom, Hautmikrobiom, Mundmikrobiom, Urogenitalmikrobiom, Vaginalmikrobiom, Mykobiom, Virom.

Insgesamt besteht die Mikrobiota des Menschen aus 10 bis 100 Billionen Mikroorganismen, das sind zehnmal mehr als menschliche Zellen. Bezüglich der Gene verfügen diese Mikroorganismen im menschlichen Körper über 3,3  Millionen Gene, das sind 150 mal mehr als die Gene des Menschen (25 500).

Die Mikroorganismen, die der Mensch beherbergt übertreffen die Anzahl menschlicher Zellen um den Faktor 10.  Die Artenvielfalt eines Lebensraums wird durch die Alpha-Diversität wiedergegeben. Alpha-Diversität beschreibt die Anzahl der in einem Habitat oder Biotop vorkommenden Arten.   

Geprägt wurde dieser Begriff Mikrobiom in  Anlehnung an die Bezeichnung  „Genom“.  

Als Mikrobiota (Mehrzahl von Mikrobiom) werden einzelne (Organ-bezogene) Kolonisationen, bezeichnet. Es wird das Ziel  zukünftiger Forschungen sein Auswirkungen von Krankheiten auf das Mikrobiom zu überprüfen. Weiterhin interessieren inwieweit Veränderungen des Darmmikrobioms die Sensibilisierungen durch Nahrungsmittelallergene beeinflussen.  

Die Zusammensetzung des Mikrobioms wird durch den Geburtsmodus (vaginale Geburt vs. Kaiserschnitt) beeinflusst, erlangt im Kindesalter eine Diversität, stabilisiert sich im Erwachsenenalter und nimmt im höheren Lebensalter wieder ab. Das Mikrobiom besteht hauptsächlich aus vier bakteriellen Stämmen, dem sog. phylogenetischen Kern:

• Firmicutes,
• Bacteroides,
• Proteobacteria
• Actinobacteria.

Bei Patienten mit CED (chronisch entzündlichen Darmerkrankungen) kommt es zu einer quantitativen und qualitativen Änderung des Mikrobioms:

• Die bakterielle Vielfalt nimmt ab.
• Die Zusammensetzung wird instabil.
• Es kommt zu einer Zunahme an Enterobacteria und unüblichen Bakterienstämmen.

Das nordamerikanische "Human Microbiome  Project (HMP)" wurde 2007 gestartet. In Europa wurde  2008 das Programm “Metagenomics of the human intestinal tract (MetaHIT)" initiiert.  

In Analogie zu dem Begriff Mikrobiom wurde der Begriff "Mykobiom" geprägt, der die Gesamtheit aller den Menschen oder andere Lebewesen besiedelnden, kommensalen oder pathogene Fungi bezeichnet. 

1. ADF/ECARF-Award (2016) Mitteilung der ECARF. Allergologie 39: 345
2. Arifuzzaman M et al. (2019) MRGPR-mediated activation of local mast cells clears cutaneous bacterial infection and protects against reinfection. Sci Adv 5:eaav0216.
3. Berg G et al. (2020) Microbiome definition re-visited: old concepts and new challenges. Microbiome 8:103. doi: 10.1186/s40168-020-00875-0.
4. Chiang CC et al. (2019) Neutrophils in psoriasis. Front Immunol. 10:2376 DOI: 10.1055/a-1736-2627
5. Dong X et al. (2022) Keratinocyte-derived defensins activate neutrophil-specific receptors Mrgpra2a/b to prevent skin dysbiosis and bacterial infection. Immunity 55:1645-1662.e7.
6. Gerdol M et al. (2020).Functional insights From the evolutionary diversification of big defensins. Front Immunol 11:758
7. Grice EA et al. (2011) The skin microbiome. Nat Rev Microbiol 9:244-253
8. Kabashima K et al. (2019) The immunological anatomy of the skin. Nat Rev Immunol 19:19-30
9. Kahlerta, C et al.(2014) Mikrobiom – die Entdeckung eines Organs.  Schweiz Med Forum 14:342–344
10. Lederberg J, McCray AT (2001) Ome Sweet ’Omics—a genealogical treasury of words. The Scientist 15(7):8.
11. Matsumoto M et al. (2021).Interaction between Staphylococcus Agr virulence and neutrophils regulates pathogen expansion in the skin. Cell Host Microbe 29:930-940.
12. Schwiertz A et al. (2022) Das Mikrobiom und die Pflanzen. The Microbiome and Plant-Based Nutrition. Z Phytother; 43(01): 5-8
13. Tseng PY et al. (2022) Specific β-defensins stimulate pruritus through activation of sensory neurons J. Invest Dermatol 142:594-602.
14. Whipps JM et al.(1988) Mycoparasitism and plant disease control. In: Burge MN, Hrsg. Fungi in Biological Control Systems. Manchester University Press 1988:161–187.