Einführung - bücher.de · Dipl.- Ing. Dr. nat. techn. Konrad J. Domig Department für Lebensmittelwissenschaften und -technologie Universität für Bodenkultur Wien Muthgasse 18

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Zusammenspiel von intestinalem Immunsystem, Darmflora undErnährung als Faktoren für gesundheitliches Wohlbefinden

Die Darmflora war bis vor wenigen Jahren unterMedizinern selten ein Forschungsobjekt. Ihre ge-sundheitliche Bedeutung war unklar, ihre Kompo-sition nur ansatzweise verstanden und als Zielor-gan für therapeutische Interventionen wurde siekaum wahrgenommen.

Inzwischen haben wir gelernt, dass Darmbakte-rien in enger Wechselwirkung mit Komponentendes Darmimmunsystems, des Darmepithels unddes Darmnervensystems stehen, die zusammenmit ihren Sekretionsprodukten eine funktionelleEinheit bilden, welche heutzutage mit dem Begriff„Darmbarriere“ zusammengefasst wird. Darmbar-riere ist somit weit mehr als eine mechanischeWand aus Epithelzellen, die – wie wir heute wis-sen – isoliert kaum überlebensfähig sind. Darm-barriere schließt auch mehr als Darmmukosa ein,denn die Immunzellen und insbesondere das en-terische Nervensystem sind keineswegs nur in derMukosa lokalisiert. Die Darmbarriere ist vielmehrdie funktionelle Einheit, die die Abgrenzung zwi-schen Darmlumen und Körperinnerem sichert.

Die Besonderheit dieser Barriere liegt darin, dasssie gleichzeitig die Flüssigkeits- und Nahrungsauf-nahme gewährleistet und das Eindringen von Bak-terien und Toxinen verhindern muss. Dieser zu-nächst widersprüchlichen Aufgabe wird die Darm-barriere gerecht, indem sie eine komplexe, dabeiaber auch flexible und selektive Einheit bildet, diedifferenziert, wann sie was in welchem Umfangdurchlässt, die registriert, welche Substrate undUmgebungsbedingungen im Darmlumen vorlie-gen, und die protegiert, wenn Warnsignale wahr-genommen werden.

Die Epithelzellen stehen als Grenzschicht zumLumen in unmittelbarem Kontakt mit dem lumi-nalen Milieu. Sie exprimieren zahlreiche bakteri-elle Erkennungsstrukturen (z.B. Toll-like-Rezep-toren) und bilden robuste Zell-Zell-Interaktionen,

die das Eindringen von Pathogenen erschweren.Darüber hinaus sind spezialisierte Epithelzellenan vielfältigen Aufgaben des Gastrointestinaltrak-tes beteiligt. Beispielsweise registrieren sogenann-te „M-Zellen“ luminale Antigene und präsentierendiese den in kleinen, in der Schleimhaut gelegenenLymphfollikeln organisierten Lymphozyten. Pa-neth’sche Körnerzellen sezernieren Schleim undPeptide mit antibakteriellen Eigenschaften, wo-durch das Anheften von luminalen Bakterien anEpithelzellen erschwert wird. EnterochromaffineZellen bilden auf Dehnung und andere mecha-nische Reize hin Serotonin, dem Hauptbotenstofffür Darmnervenzellen und andere hormonartigeSubstanzen. Neueste Forschungsergebnisse deutendarauf hin, dass spezielle Epithelzellen im Gastro-intestinaltrakt chemosensorische Eigenschaftenbesitzen und somit Nahrungs- und Duftstoffe re-gistrieren können, wodurch bislang nur ansatz-weise aufgeklärte Regulationsmechanismen ini-tiiert werden. Die Darmflora, Nahrungsstoffe undandere luminale Inhalte entpuppen sich als wich-tige Regulatoren dieser Darmepithelien.

Das Darmimmunsystem hat in den letzten Jah-ren zunehmende Aufmerksamkeit erfahren. Zu-nächst war es die vorwiegend im Tiermodellbeschriebene orale bzw. intestinale Toleranz, dieGegenstand zahlreicher Forschungsbemühungenwar und mit den Besonderheiten des spezifischenmukosalen Immunsystems in Zusammenhanggebracht wurde. Dann wurde klar, dass auch dieangeborene Immunität, die durch Epithelzellen,Makrophagen, Mastzellen und Granulozyten ver-mittelt wird, eine entscheidende Rolle spielt. Kürz-liche Studien zeigten, dass angeborenes und spezi-fisches Immunsystem eng miteinander verzahntsind, dass Immuntoleranz und regulatorische Me-chanismen sowohl durch antigenspezifische Lym-phozyten als auch durch Mastzellen und Makro-

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aus: Bischoff u. a., Probiotika, Präbiotika und Synbiotika (ISBN 9783131448910) © 2009 Georg Thieme Verlag KG

phagen vermittelt werden, und dass dieselbenZelltypen an der Abwehr bakterieller Invasionenbeteiligt sind. Das Darmimmunsystem ist nichtnur abhängig von antigenpräsentierenden Mittler-zellen, sondern es streckt mit Ausläufern dendriti-scher Zellen seine Fühler direkt ins Darmlumenaus. Es steht in enger Wechselwirkung mit dementerischen Nervensystem durch komplexe Neu-roimmuninteraktion, deren molekulare BasisSchritt für Schritt aufgeklärt wird. Schließlichkontrolliert das mukosale Immunsystem Wachs-tum und Entartung intestinaler Epithelzellen. Fürdie normale Entwicklung und Funktion des Darm-immunsystems ist die Interaktion mit Bakteriender Darmflora unverzichtbar. Wenn man sich diezahlreichen Aufgaben des Darmimmunsystemsvergegenwärtigt, wird nachvollziehbar, warumschätzungsweise zwei Drittel der Lymphozytenunseres Körpers im Gastrointestinaltrakt lokal-isiert sind.

Das Darmnervensystem wurde manchmal„Bauchhirn“ bezeichnet, weil es aus 100 MillionenNeuronen besteht, der mit Abstand größten An-sammlung in unserem Körper außerhalb des zent-ralen Nervensystems, welches 100 Milliarden ent-hält. Auffällig ist, dass dieses enterische Nerven-system (ENS), welches in zwei Plexi (Plexus sub-mucosus und Plexus myentericus) gegliedert ist,interneuronale Vernetzungen aufweist, wie wirsie sonst nur im Gehirn oder Rückenmark kennenund dort als Voraussetzung für autonome und hö-here Funktionen betrachten.

Tatsächlich bestätigten neurophysiologische Ex-perimente, dass das ENS weitgehend ohne Inputaus dem Zentralnervensystem (ZNS) funktioniertund nur wenige Efferenzen aufweist. Andererseitsbestehen die Verbindungen zum ZNS zu 90% ausAfferenzen, wobei die Art der Informationen, dievom ENS in die Zentrale gemeldet werden, weit-gehend unbekannt ist und diese unter normalenUmständen höchstwahrscheinlich großenteils un-bewusst verarbeitet werden. Neuere Daten bele-gen zahlreiche Schnittstellen zwischen ENS undZellen des Darmimmunsystems. Beispielsweise in-teragieren intestinale Axone mit Mastzellen überFreisetzung von Transmittern und über anato-misch sowie funktionell nachweisbare Synapsen.

Die klinische Bedeutung solcher Interaktionenist noch weitgehend unklar. Allerdings zeigten ex-perimentelle Untersuchungen, dass bei Reizdarm-syndrom Mastzellen und Mastzell-Nerven-Synap-sen akkumulieren und dass diese Veränderungen

mit der klinischen Symptomatik korrelieren.Grundlegende Störungen im ENS führen dagegenzu einem Verlust der Barriere. Insofern trägt auchdas ENS zur Bildung der Darmbarriere undschließlich zur Erhaltung der Darmgesundheit bei.

Das Thema „Darmgesundheit“ ist in der moder-nen wissenschaftlichen Medizin noch kaum aner-kannt. Dabei beschäftigt es große Teile der Bevöl-kerung, in der etwa 10% an Reizdarm, 15% anNahrungsmittelunverträglichkeiten und 20% anchronischer Obstipation leiden. Für viele dieserKrankheitsbilder konnte inzwischen in klinischenStudien zweifelsfrei gezeigt werden, dass Probioti-ka, Präbiotika oder Synbiotika präventiv oder the-rapeutisch wirksam sind. Dabei ist klar, dass einfunktionierendes Zusammenspiel zwischen Darm-flora und Darmbarriere mit ihren KomponentenEpithel, Darmimmunsystem und Darmnervensys-tem für die Darmgesundheit, d.h. die regelrechteFlüssigkeits- und Nahrungsaufnahme sowie diegleichzeitig erfolgreiche und schmerzfreie Protek-tion des Organismus, von essenzieller Bedeutungist.

Leider sind die genannten Volksleiden, die imVergleich zu anderen Erkrankungen zunächsteher harmlos wirken, aber bereits eindeutig feh-lende Darmgesundheit anzeigen, bei vielen Ärztenund Betroffenen noch immer tabuisiert, sie kom-men im Praxisalltag kaum zur Sprache und wer-den von der universitären Medizin wenig be-forscht. Ursachen sind der vermeintlich geringeSchweregrad dieser Erkrankungen, was bezogenauf die Mortalität, nicht aber bezogen auf die Mor-bidität zutrifft und damit zusammenhängend dieeher geringe Konsultation der Betroffenen vonUniversitätskliniken.

Ganz anders sieht es für das Kolonkarzinom aus,ebenfalls eine Manifestation fehlender Darmge-sundheit, welches inzwischen zum häufigstenTumor in der Gesamtbevölkerung der Industrie-länder wurde und maßgeblich durch Ernährungund andere Umweltfaktoren begünstigt wird.Zentrale Aufgaben sind hier die Aufklärung überRisikofaktoren und wirksame Screening-Maßnah-men, aber auch die Weiterentwicklung der wis-senschaftlichen Definition und der Erfassungsme-thoden von Darmgesundheit, die das Wohlbefin-den, aber auch die Leistungsfähigkeit einer Bevöl-kerung wie kaum ein anderer Bereich betrifft.

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Inzwischen gibt es keine Zweifel mehr, dass Er-nährung und Darmflora mit dem Darmimmunsys-tem bzw. der Darmbarriere in enger Wechselwir-kung stehen, dies wird durch klinische Beobach-tungen gestützt: Die sogenannte „Immunonutri-tion“, das sind zum Beispiel mit ausgewähltenAminosäuren Omega-3-Fettsäuren, aber auch mitAntioxidanzien oder sekundären Pflanzenstoffenangereicherte Nahrungsprodukte, kann das Im-munsystem positiv beeinflussen.

Probiotika können durch Modulation von Darm-flora und Darmbarrierefunktionen vor Infektenschützen. Andererseits behindert eine fehlendeoder gestörte Darmflora die Entwicklung bzw.Funktion des Darmimmunsystems. Diese Beobach-tungen haben Implikationen für zahlreiche chroni-sche Erkrankungen, darunter Morbus Crohn, Coli-tis ulcerosa, Reizdarmsyndrom, Krebs, Allergie undrheumatische Erkrankungen. Aber auch akuteKrankheitsbilder wie Infektionen bis hin zurschweren Sepsis des Intensivpatienten könntenvon solchen Interaktionen abhängen und mögli-cherweise durch Probiotika positiv beeinflusstwerden.

Die Datenlage zur klinischen Wirksamkeit vonProbiotika als modulierende Agenzien in der Prä-vention oder Therapie von Erkrankungen hat in

den letzten ein bis zwei Jahrzehnten exponentiellzugenommen. Dadurch ist es schwierig geworden,den Überblick zu behalten und zwischen gesicher-ten Erkenntnissen und Spekulationen zu differen-zieren. Ziel des vorliegenden Lehrbuchs ist es, demLeser die derzeit bekannten und wissenschaftlichbelegten Effekte von Probiotika in der Humanme-dizin nahezubringen und auf die angeschnittenenThematiken gezielt und präzise einzugehen. Einweiteres Anliegen ist es darzulegen, welcheMecha-nismen den Effekten von Pro-, Prä- und Synbiotikazugrunde liegen und welche Probiotika-Stämmewir kennen (Buchteil I und II des Buches), umdann auf die einzelnen Krankheitsbilder einzuge-hen, die durch Einsatz von Probiotika verhindertoder günstig beeinflusst werden können (BuchteilIII des Buches). Ausführungen zur Sicherheit desprobiotischen Konzeptes runden das Werk ab. Zu-sammen mit meinen Mitautoren, denen ich zu gro-ßem Dank für die hervorragenden Beiträge ver-pflichtet bin, lade ich Sie ein zum Weiterlesenüber ein neues, spannendes und höchst praxisrele-vantes Gebiet in derMedizin: Probiotika, Präbiotikaund Synbiotika!

Stephan C. BischoffStuttgart, Juni 2009

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Prof. Dr. med. Ingo B. AutenriethInstitut für Medizinische Mikrobiologieund HygieneUniversitätsklinikum TübingenElfriede-Aulhorn-Straße 672076 Tübingen

Dr. rer. nat. Ina BergheimInstitut für Ernährungsmedizin (180)Universität HohenheimFruwirthstraße 1270593 Stuttgart

Prof. Dr. med. Stephan C. BischoffInstitut für Ernährungsmedizin (180)Universität HohenheimFruwirthstraße 1270599 Stuttgart

Dr. Ricardo BlankNestlé HealthCare NutritionNestec Ltd.Grand Atrium30, route des Avouillons1196 Gland, Schweiz

Prof. Dr. rer. nat Michael BlautAbteilung für Gastrointestinale MikrobiologieDeutsches Institut für ErnährungsforschungPotsdam-RehbrückeArthur-Scheunert-Allee 114–11614558 Nuthetal

Dr. rer. nat. Ulrike BodeInstitut für Funktionelle undAngewandte AnatomieMedizinische Hochschule HannoverCarl-Neuberg-Straße 130625 Hannover

Priv.- Doz. Dr. med. Stephan K. BöhmKlinik für Allgemeine Innere Medizinund GastroenterologieKatholische Kliniken RuhrhalbinselHeidbergweg 22–2445257 Essen

Prof. Dr. med. Christian P. BraeggerAbteilung für Gastroenterologie und ErnährungKinderspital ZürichSteinwiesstraße 758032 Zürich, Schweiz

Prof. Dr. med. vet. Gerhard BrevesPhysiologisches Institut der StiftungTierärztliche Hochschule HannoverBischofsholer Damm 15, Geb. 10230173 Hannover

Dr. rer. nat. Michael De VreseBundesforschungsanstalt für Ernährungund LebensmittelHermann-Weigmann-Straße 124103 Kiel

Dipl.- Ing. Dr. nat. techn. Konrad J. DomigDepartment für Lebensmittelwissenschaftenund -technologieUniversität für Bodenkultur WienMuthgasse 181190 Wien, Österreich

Dr. Anne Donnet-HughesNestec Ltd.Nestlé Research CenterPO Box 44, Vers-chez-les-Blanc1000 Lausanne 26, Schweiz

Dr. med. Philippe A. EigenmannHUGAllergologie PédiatriqueHôpital des Enfants6, rue Willy-Donze1211 Genève 14, Schweiz

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Prof. Dr. Dipl.- Psych. Paul EnckPsychosomatische Medizin und PsychotherapieMedizinische Universitätsklinik TübingenFrondsbergstraße 2372076 Tübingen

Priv.-Doz. Dr. D. Charles M. A. P. FranzMax Rubner-InstitutBundesforschungsinstitut für Ernährungund LebensmittelHaid-und-Neu-Straße 976131 Karlsruhe

Dr. med. Julia-Stefanie FrickInstitut für Medizinische Mikrobiologieund HygieneUniversitätsklinikum TübingenElfriede-Aulhorn-Straße 672076 Tübingen

Priv.- Doz. Dr. Michael GleiInstitut für ErnährungswissenschaftenFriedrich-Schiller-Universität JenaDornburger Straße 2407743 Jena

Prof. Dr. med. Florian GunzerInstitut für Medizinische Mikrobiologieund HygieneInstitut für VirologieMedizinische Fakultät Carl Gustav CarusTechnische Universität DresdenFiedlerstraße 4201307 Dresden

Prof. Dr. Dr. h.c. mult. Jörg HackerRobert-Koch-InstitutNordufer 2013353 Berlin

Prof. Dr. rer. nat. Dirk HallerLehrstuhl für Biofunktionalität der LebensmittelTechnische Universität MünchenAm Forum 585350 Freising-Weihenstephan

Prof. Dr. med. Almuthe C. Hauer0191 Klinische Abteilung für allgemeine PädiatrieUniv.-Klinik für Kinder – und JugendlicheMedizinische Universität GrazAuenbruggerplatz 308036 Graz, Österreich

Prof. Dr. rer. nat. Knut J. HellerInstitut für Mikrobiologie und BiotechnologieMax Rubner-InstitutHermann-Weigmann-Straße 124103 Kiel

Dr. rer. nat. Hasso HolstLife Sciences ConsultingIn den Gärten 1259348 Lüdighausen

Prof. Dr. Wilhelm H. HolzapfelInsheimer Straße 2776865 Rohrbach

Dr. rer. nat. Melanie HuchMax Rubner-InstitutBundesforschungsinstitut fürErnährung und LebensmittelHaid-und-Neu-Straße976131 Karlsruhe

Bradley C. Johnston, ND PhD (cand)1047 Research Transition Facility CARE Programm,Departement of PediatricsUniversity of Alberta8308–114 StreetEdmonton, Alberta T6G 2E1, Kanada

Dr. rer. nat. Annett KlinderResearch FelllowDepartment of Food BiosciencesSchool of Chemistry, Food Bioscience andPharmacy University of ReadingWhiteknights, PO Box 226Reading RG6 6AP, Großbritannien

Prof. Dr. Wolfgang KneifelAbteilung für LM-QualitätssicherungDepartment für Lebensmittelwissenschaftenund -technologieUniversität für Bodenkultur WienMuthgasse 181190 Wien, Österreich

Prof. Dr. med. Heiner KrammerGastroenterologie und Ernährungsmedizin amEnd- und Dickdarmzentrum MannheimBismarckplatz 168165 Mannheim

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Prof. Dr. med. Wolfgang KruisAbteilung für Innere MedizinEvangelisches Krankenhaus KalkBuchforststraße 251103 Köln

Prof. Dr. med. Herbert LochsMedizinische Klinik mit SchwerpunktGastroenterologie, Hepatologie undEndokrinologieCharité Universitätsmedizin BerlinCharitéplatz 110117 Berlin

Dr. med. vet. Gunnar LohDeutsches Institut für ErnährungsforschungPotsdam-RehbrückeArthur-Scheunert-Allee 114–11614558 Nuthetal

Michaela LoosDepartement for MolecularBiomedical ResearchVIBResearch Fund of the Ghent UniversityB-9052 Ghent, Belgien

Prof. Dr. med. Rémy MeierAbteilung für Gastroenterologie,Hepatologie und ErnährungKantonsspital LiestalMedizinische UniversitätsklinikRheinstraße 264410 Liestal, Schweiz

Dr. sc. hum. Franka NeumerMozartstraße 17 a67061 Ludwigshafen

Dr. Tobias A. ÖlschlägerInstitut für Molekulare InfektionsbiologieUniversität WürzburgRöntgenring 1197070 Würzburg

Prof. Dr. rer. nat. Oliver PabstInstitut für ImmunologieMedizinische Hochschule HannoverCarl-Neuberg-Straße 130623 Hannover

Prof. Dr. med. Reinhard PabstInstitut für Funktionelle undAngewandte AnatomieMedizinische Hochschule HannoverCarl-Neuberg-Straße 130625 Hannover

Associate Prof. Dr. rer. nat. habil.Alexsandr ParlesakNutritional Immunology Group (NIG)Center for Biological Sequence Analysis (CBS)Department of Systems BiologySøltofts Plads Bygning 2242800 Kgs. Lyngby, Dänemark

Prof. Dr. habil. Beatrice L. Pool-Zobel †Abteilung für ErnährungstoxikologieInstitut für ErnährungswissenschaftenFriedrich-Schiller-Universität JenaDornburgerstraße 2407743 Jena

Priv.- Doz. Dr. med. Nada RayesKlinik für Allgemein-, Viszeral- undTransplantationschirurgie (CVK)Charité Campus Virchow KlinikumUniversitätsmedizin BerlinAugustenburger Platz 113353 Berlin

Prof. em. Dr. Dr. h.c. Gerhard ReuterDamsdorfer Weg 1514109 Berlin

Dr. Ger T. RijkersDepartment of PediatricImmunology and SurgeryUniversity Medical Center UtrechtP.O.Box 850903508 AB Utrecht, Niederlande

Dr. med. Eduardo J. SchiffrinNestlé HealthCare NutritionNestec Ltd.Grand Atrium30, route des Avouillons1196 Gland, Schweiz

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Prof. Dr. rer. nat. Herbert SchmidtFG Lebensmittelmikrobiologie 150AInstitut für Lebensmittelwissenschaftund BiotechnologieUniversität HohenheimGarbenstraße 2870599 Stuttgart

Prof. Dr. med. Jürgen SchölmerichKlinik und Poliklinik für Innere Medizin IKlinikum der Universität Regensburg93042 Regensburg

Prof. Dr. med. Jürgen SchrezenmeirInstitut für Physiologie undBiochemie der Ernährung – PBEBundesforschungsanstalt für Ernährung undLebensmittelHermann-Weigmann-Straße 124103 Kiel

Dr. rer. nat. Tatjana SchützMedizinische Klinik mitSchwerpunkt GastroenterologieHepatologie und EndokrinologieCharité Universitätsmedizin BerlinCharitéplatz 110117 Berlin

Prof. Dr. Lothar SteidlerTechnology DevelopmentActoGeniX NVTechnologiepark 49052 Zwijnaarde, Belgien

Dr. Harro M. TimmermanDepartment of PediatricImmunology and SurgeryUniversity Medical Center UtrechtP.O.Box 850903508 AB Utrecht, Niederlande

Prof. Dr. Sunita VohraDepartment of PediatricsUniversity of Alberta8308 – 114 StreetEdmonton Alberta T6G 2E1, Kanada

Prof. Dr. med. Thomas WerfelAbteilung Immundermatologie undexperimentelle AllergologieMedizinische Hochschule HannoverRicklinger Straße 530449 Hannover

Priv.- Doz. Dr. med. R. WiestKlinik und Poliklinik für Innere Medizin IKlinikum der Universität Regensburg93042 Regensburg

Prof. Dr. med. Theodor ZimmermannSchwerpunkt KinderpneumologieKinder- und JugendklinikUniversitätsklinikum ErlangenLoschgestraße 1591054 Erlangen

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aus: Bischoff u. a., Probiotika, Präbiotika und Synbiotika (ISBN 9783131448910) 2009 Georg Thieme Verlag KG

Vertreter der Bacteroidetes, der Firmicutes (z. B.Roseburia intestinalis, Eubacterium rectale und Bu-tyrovibrio fibrisolvens) und der Bifidobakteriensind in der Lage, Stärke zu nutzen (Cummings &Englyst, 1987; Ramsay et al., 2006). Bei Bacteroidesthetaiotaomicron wurde die Stärkeverwertung(„starch utilization system“, sus) im Detail unter-sucht. Diese Untersuchungen verdeutlichen sehr

anschaulich, wie ökonomisch Darmbakterien mitden verfügbaren Substrat- und Energieressourcenumgehen. B. thetaiotaomicron besitzt acht Gene,die bei der Stärkeverwertung eine Rolle spielen.Die Gene susC bis susF kodieren für Membranpro-teine, welche die Bindung und die Hydrolyse vonStärke an der äußeren Membran der Gram-negati-ven Zellwand ermöglichen. Dabei spielen die Pro-

H2

CH4

CH4

H2

NADH

Acetaldehyd

Acetoacetyl-CoA

Crotonyl-CoA

β-OH-Butyryl-CoA

Butyryl-CoA Butyryl-P

Acetyl-CoA

NAD+

CO2

CO2

CO2

CO2

CO2

CO2

Ethanol

Butyrat

NADH

NAD+

NADH

NAD+

NADH

NAD+

H+

H2O

NADH

NAD+

NADH

Gly

koly

se

NAD+ H2O

NADH

NAD+

Acetate

Acetyl-CoA

Fdox

Fdred

NADH

NAD+

ADP

ATP

Acetyl-P

Acetat

ADP

ATP

Propionyl-P

Propionat

ADP

ATP

ATPCoA

ADP+Pi

CoA

CoA

Pi

Pi

Propionyl-CoA

Methyl-Malonyl-CoA

Succinyl-CoAAcrylyl-CoA

Succinat

FumaratMalatOxal-acetat

Pi

CoA

CO2

Pyruvat

Phosphoenol-pyruvat

Hexose

Formiat Lactat

CoA

H2O

Abb. 1.1 Zusammenfassung wichtiger Fermentations-wege unterschiedlicher Darmbakterien. Der Abbau vonkomplexen Kohlenhydraten (Ballaststoffen) durch Darm-bakterien im Kolon des Menschen wird durch Spaltungvon unverdaulichen Poly- und Oligosacchariden eingeleitet,wodurch Pentosen und vor allem Hexosen freigesetzt wer-den. Die meisten Darmbakterien nutzen die Glykolyse, umHexosen zum Pyruvat abzubauen, welches je nach Gä-rungstyp zu Lactat, Formiat, Succinat, Ethanol (Intermedia-te) und Acetat, Propionat, Butyrat sowie H2 und CO2 um-gewandelt wird. H2 und CO2 (sowie Formiat) wird in etwajedem zweiten Menschen zu CH4 reduziert (gestrichelte

Pfeile). Das Substrat, die Intermediate, sowie die Endpro-dukte, die extrazellulär nachweisbar sind, sind farblich hin-terlegt. Bei allen anderen Verbindungen handelt es sich umintrazelluläre Intermediate. Die Abbildung umfasst die fol-genden Fermentationen: Homofermentative Milchsäuregä-rung, die gemischte Säuregärung (unvollständig), die Suc-cinat- und Propionsäuregärung sowie die Buttersäuregä-rung. Die heterofermentative Milchsäuregärung und dieGärung der Bifidobakterien sind nicht dargestellt. Abkür-zungen: Fdred, reduziertes Ferredoxin, Fdox, oxidiertes Fer-redoxin; -P, Phosphat

8

Grundlagen zur Darmflora und intestinales Immunsystem1


teine SusC und SusD bei der Fixierung der Stärkedie wichtigste Rolle, während SusE die Bindungdes Substrates verbessert. Die Funktion von SusFbei der Stärkebindung ist bislang unklar. Das eben-falls an der Zelloberfläche lokalisierte SusG, eineNeopullulanase, spaltet Stärke zu Maltodextrinen.Diese Maltodextrine gelangen durch SusC, einPorin, in den periplasmatischen Raum, wo siedurch SusA, ebenfalls eine Neopullulanase, weiterabgebaut werden. Der letzte Schritt, nämlich dieSpaltung von Oligomeren durch die α-GlucosidaseSusB, findet dann im Zytoplasma statt (Shipman etal., 2000). Durch die Bindung des Substrates an dieZelloberfläche vor der Depolymerisierung und dasEinschleusen der Spaltprodukte in den periplas-matischen Raum wird der Substratverlust an kon-

kurrierende Mikroorganismen im Darm gering ge-halten. Die Steuerung des Stärkeverwertungssys-tems erfolgt über das Regulatorprotein SusR.Kommt es zur Bindung von Maltose oder größererGlucoseoligomere an den Aktivator, wird die Tran-skription von susA bis susG gesteigert (D’Elia &Salyers, 1996; Shipman et al., 2000). Auf dieseWeise wird verhindert, dass unnötig Energie zurGenexpression und Proteinbiosynthese aufge-bracht wird, wenn keine ausreichenden Substrat-konzentrationen vorliegen (Abb. 1.2).

Nicht-Stärke-Polysaccharide. Unter den Nicht-Stärke-Polysacchariden spielen insbesondere He-micellulosen und Pektine als Substrate für denbakteriellen Stoffwechsel eine Rolle. Sie kommen

Abb. 1.2 Das „starch utilization system“ (sus) von Bacte-roides thetaiotaomicron.Stärke wird durch äußere Membranproteine an der Zell-oberfläche fixiert und durch die membranständige Neopul-lulanase SusG gespalten. Die dabei entstehenden Malto-dextrine gelangen durch das Porin SusC in den periplasma-

tischen Raum, wo sie durch die Neopullulanse SusB weitergespalten werden. Der Abbau der Oligomere erfolgt imZytoplasma durch die α-Glucosidase SusB.Die Bindung von Glucoseoligomeren an das Regulatorpro-tein SusR führt zu einer gesteigerten Expression der Gene(nach Hooper et al. 2002).

susR susB susC susD susE susF susG

SusR

Promoter

Transkription

Zytoplasma

periplasmatischer Raum

äußere Membran der Zellwand

SusC

SusA

SusB

SusG

Chromosom

SusC–SusF

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Aufbau und Funktion der intestinalen Mikrobiota des Menschen 1


als pflanzliche Strukturpolysaccharide bzw. Zell-wandbestandteile vor und werden oft auch als Bal-laststoffe oder schlicht „Fasern“ bezeichnet. Hemi-cellulosen stellen eine heterogene Gruppe von Po-lysacchariden mit häufig verzweigten Pentose-und/oder Hexoseketten dar; β-glycosidische Bin-dungen sind charakteristisch. Pektine bestehendemgegenüber aus α-1,4-glycosidisch verknüpftenD-Galacturonsäuren, die teilweise auch alsMethylester vorliegen. Die Abbaubarkeit von Cel-lulose, die ebenfalls in größeren Mengen in pflanz-lichem Material vorkommt, ist im menschlichenKolon gering (Salyers & Leedle, 1983). Außer die-sen Zellwandbestandteilen gelangen Fructoseoli-gomere (z. B. Fructane, Inulin), die neben der Stär-ke zu den pflanzlichen Speicherkohlenhydratengehören, unverdaut in das Kolon.

Am Abbau komplexer Strukturpolysaccharidesind vor allem Bacteroides spp., Ruminococcusspp., Eubacterium spp. und Peptostreptococcusspp. beteiligt (Salyers et al., 1977). Einige Kohlen-hydrate werden bevorzugt durch bestimmte Spe-zies verstoffwechselt. Dazu gehören Fructoseoligo-mere, die ein besonders gut geeignetes Substratfür Bifidobakterien darstellen (Roberfroid, 2005).

Stickstoffverbindungen. Die Menge an Stick-stoffverbindungen, die unverdaut in das Kolon ge-langen, ist vergleichsweise gering. So stehen denca. 70 bis 80 g an unverdauten Kohlenhydratenetwa 12 bis 18 g an stickstoffhaltigen Verbindun-

gen, vor allem Proteine und Peptide, gegenüber.Wenigstens 50 % dieser Substanzen entstammender Nahrung, der Rest besteht aus endogenen Sub-straten, wie abgeschilferten Darmepithelzellen,Mukus und Verdauungssekreten (Tab. 1.3). Darm-bakterien verfügen über eine breite Palette vonProteasen, die teils extrazellulär und teils zellge-bunden vorliegen. Zu den quantitativ bedeutsa-men Spezies mit proteolytischer Aktivität gehörenVertreter der Bacteroides spp., Propionibacteriumspp., Clostridium spp., Fusobacterium spp., Strepto-coccus spp., und Lactobacillus spp. (Macfarlane &Cummings, 1991; Hughes et al., 2000).

Gärungstypen und wichtigeFermentationsprodukte

Die Glycolyse stellt auch für die meisten Darmbak-terien den zentralen Stoffwechselweg zur Energie-gewinnung dar. Unter den anaeroben Bedingun-gen im Darm kann jedoch, anders als bei der At-mung, molekularer Sauerstoff nicht als Elektro-nenakzeptor fungieren und die Darmbakteriensind folglich auf einen Gärungsstoffwechsel zurEnergieerzeugung angewiesen. Bei der Gärungmuss das Verhältnis zwischen reduzierten undoxidierten Verbindungen innerhalb der Reaktionausgeglichen sein und deswegen müssen reduzier-te Metabolite wie Ethanol, Propionat und Butyratund oxidierte Verbindungen wie CO2 oder Succinatin gleichen Verhältnissen gebildet werden. Die

Tab. 1.3 Substrate für den mikrobiellen Stoffwechsel im Darm.

Substrate Menge (g/Tag) Literatur

Kohlenhydrate resistente Stärke 8 – 40 Cummings 1994Nicht-Stärke-Polysaccharide (Hemi-cellulosen, Pektin, Inulin, Cellulose)

8 – 18

einfache Zucker, Zuckeralkohole 2 – 10Oligosaccharide (Kettenlänge3 – 10 Zuckereinheiten)

2 – 6

Chitin, Aminozucker 1 – 2synthetische KH (Lactulose, Lactilol,Polydextrose etc.)

ernährungsabhängigund stark variabel

N-Verbindungen Nahrungsproteine und -peptide 3 – 12Harnstoff, Nitrat 0,5

endogene Substrate Darmsekrete 10 – 30 Tannock 1995abgeschilferte Darmzellen 20 – 30Plasmaproteine 1 – 2

10



2 Aufbau und Funktion des Darmimmunsystems

U. Bode, R. Pabst

Einleitung

Das Immunsystem mit seinen Immunzellen istüber den ganzen Körper verteilt, um Pathogenezu identifizieren und eliminieren, wo auch immerdiese eindringen oder sich ausbreiten. Das Im-munsystem kann anatomisch unterteilt werden.Jedes dieser Subsysteme ist darauf spezialisiert,eine Immunantwort zu induzieren, um jeweiligetypische Pathogene des Gewebes zu beseitigen.Die Immunantwort gegen Pathogene, die durchVerletzung der Haut in das Gewebe eindringen,oder direkt wie z. B. durch einen Insektenstich indie Blutbahn gelangen, wird durch peripher gele-gene Lymphknoten bzw. die Milz induziert. DaSchleimhäute wegen ihrer physiologischen Funk-tion sehr dünn und permeabel sind, treten hier diemeisten Pathogene ein. Eines der besonderenMerkmale des Schleimhautimmunsystems „muco-sa-associated-lymphoid tissue“ (MALT) ist die Bil-dung und Sekretion von IgA-Antikörpern, umdiese Pathogene effizient zu beseitigen.

Eine spezielle Aufgabe hat das Darmimmunsys-tem an den Schleimhäuten des Darms zu leisten:Der Darm ist das Portal für den Eintritt der Nah-rungsbestandteile und somit Eintritt für einegroße Anzahl an Fremdantigenen. Im Laufe derEvolution entwickelten sich Mechanismen, dieeine Induktion einer Immunantwort gegen Nah-

rungsantigene verhindern (= Toleranz), aber aufder anderen Seite potenziell gefährliche Pathogeneim Darmlumen beseitigen. Im Darm befindet sichaußerdem eine enorme Anzahl an symbiotischenMikroorganismen, die für den Organismus nutz-bringend sind. Diese Mikroorganismen produzie-ren zum einen wichtige Substanzen für den Körperund zum anderen besiedeln sie die gleichen Orte,wo potenziell pathologische Keime sich ausbreitenkönnten. Das spezialisierte Darmimmunsystemmuss Mechanismen entwickelt haben, die Induk-tion einer Immunantwort gegen diese symbioti-schen Bakterien zu hemmen. Das Darmimmunsys-tem wird in ein spezifisches („erworbenes“) Im-munsystem und in ein unspezifisches („angebore-nes“) Immunsystem unterteilt. Das spezifische Im-munsystem wird im Wesentlichen durch Antigen-präsentierende Zellen, T- und B-Lymphozytensowie durch lymphatisches Gewebe repräsentiertund soll im Folgenden genau dargestellt werden.Auf das unspezifische Immunsystem, zu dem Gra-nulozyten, Makrophagen, Mastzellen und Epithel-zellen gehören, wird in Kap. 3 genau eingegangen.Aus neueren Studien wird immer deutlicher, dassbeide Systeme eng interagieren und einige Zellen,wie z. B. Mastzellen an spezifischen und unspezifi-schen Immunantworten, teilnehmen.

Der Darm als Ort der Induktion und Funktion von IgA-Antikörpern

Im Gegensatz zu einer induzierten Immunantwortin peripheren Organen findet man in der Darm-schleimhaut hauptsächlich eine IgA-vermittelteImmunantwort. Der protektive Immunschutzdurch diese Antikörper wird durch ein hoch undniedrig affines Bindungssystem vermittelt. Wäh-rend hoch affine IgA-Antikörper Toxine und Patho-gene neutralisieren, blockieren die niedrig affinenIgA-Moleküle die Adhäsion von symbiotischenBakterien am Darmepithel. Im Gegensatz zur

Maus wurden im Menschen 2 Subtypen des IgA-Antikörpers identifiziert. Im Dickdarm findet manhauptsächlich IgA2, welches resistenter gegen denVerdau durch Bakterien ist als IgA1 (Cerutti 2008).

Die besondere Struktur und Funktion von IgAinnerhalb des Darmimmunsystems erforderteinen gesonderten Ort der Induktion und Ausfüh-rung der Immunantwort, um unabhängig vomsonstigen Immunsystem zu agieren. Vier Stationenzur IgA-Synthese sind bekannt:

24



■ Induktion von IgA in Darm-B-Lymphozyten.■ Wanderung über die Lymphe in das Blut (Rezir-

kulation) und Wiederkehr dieser Zellen in denDarm („Homing“).

■ Terminale Differenzierung zu Plasmazellen miteinhergehender IgA-Produktion.

■ Export der polymeren IgA-Moleküle durch dasDarmepithel in das Darmlumen (Macpherson etal. 2008).

Die Antigenpräsentation und somit die Stimula-tion (Abb. 2.1) erfolgt in den Peyer’schen Plattenmit den spezialisierten M-Zellen, in der Appendix,vielleicht auch in den „Lymphozyten gefülltenVilli“ (LFV), in den „isolierten Lymphfollikeln“(ILF), in den Spezies abhängigen „Cryptopatches“(CP) und in den drainierenden Lymphknoten, denmesenterialen Lymphknoten (mLN) (Brandtzaeg u.Pabst 2004, Brandtzaeg et al. 2008). Antigene wer-den entweder von den dendritischen Zellen (DC)

Leber

V. portae

Truncusintestinalis

Lymphgefäß

efferenteLymphgefäße

afferenteLymphgefäße

mesenterialer Lymphknoten (mLN)

Appendix vermiformis

Peyer'sche Platten (PP)

isolierte Lymphfollikel (ILF)

M-Zelle

zusammenhängendePeyer'sche Platten

„Cryptopatches“ (CP)

Lymphocyte filled villi (LFV)

nurRatteund

Mensch

nurMaus

SchweinWiederkäuer

Hund

Lamina propria (LP)

intraepithelialeLymphozyten (LP)

intra- und subepithelialedendritische Zelle (DC)

indk

tutiv

ausf

ühre

nd

Abb. 2.1 Der Aufbau des Darmimmunsystems: Das Darm-immunsystem kann in eine induktive und ausführendeSeite unterteilt werden. In den Peyer’schen Platten, denisolierten Lymphfollikeln (ILF), Lymphozyten gefüllten Villi(LFV), den Cryptopatches (CP), der Appendix vermiformis,aber auch den mesenterialen Lymphknoten (mLN) werdenImmunantworten induziert. Im Schwein, Wiederkäuer undHund findet man zusammenhängende Peyer’sche Platten,die die Funktion eines primären lymphatischen Organshaben und deshalb an der B-Zellreifung beteiligt sind.Antigene werden über intra- und subepitheliale dendriti-sche Zellen (DC) und M-Zellen aufgenommen. In den

oben genannten lymphatischen Strukturen werden danndie Antigene den T-Lymphozyten präsentiert, die nach spe-zifischer Erkennung aktiviert und expandiert werden. DieseEffektor-T- und auch -B-Lymphozyten wandern durch denKörper und werden dann bevorzugt wieder im Darmbe-reich gefunden. B-Lymphozyten reifen zu Plasmazellen inder Lamina propria (LP) und sezernieren dort IgA. Auchintraepitheliale Lymphozyten (IEL) haben einen aktiviertenStatus. Die ausführende Seite des Darmimmunsystems istdeshalb die Lamina propria und die Oberflächenepithel-schicht des Darms (nach Brandtzaeg u. Pabst 2004).

25

Aufbau und Funktion des Darmimmunsystems 2


11 Taxonomie von Milchsäurebakterien mitprobiotischer Kapazität

W. Kneifel, K. J. Domig

Einleitung

Die Verwendung exakter Bezeichnungen ist nichtnur eine Grundvoraussetzung der Wissenschaft,sondern hat aufgrund aktueller Qualitätsanforde-rungen, wie z. B. die umfassende Deklaration vonInhaltsstoffen, auch bei Lebensmitteln und phar-mazeutischen Produkten einen hohen praktischenStellenwert erlangt. Bedingt durch die jahrzehnte-lange Entwicklung der Nomenklatur der Bakteriengab und gibt es auch bei der Gruppe der probioti-schen Bakterien immer wieder Änderungen beideren Zuordnung zu bestimmten Gattungen und

Arten. Berücksichtigt man die Tatsache, dass dieWirkung probiotischer Bakterien stammabhängigausgeprägt ist, erscheint es daher besonders wich-tig, diese Mikroorganismen möglichst vollständig,d.h. auf Gattungs-, Art- und Stammebene zu cha-rakterisieren, um deren besondere und individuel-le Funktion auch kontrollieren und bestätigen zukönnen. Aus dieser Notwendigkeit ergeben sichviele Aufgaben der Detektion, Differenzierungund Klassifizierung (FAO & WHO 2006, Pineiro u.Stanton 2007, Vankerckhoven et al. 2008).

Allgemeine Charakteristik probiotischer Milchsäurebakterien

Da die in Lebensmitteln verwendeten probioti-schen Bakterien ausnahmslos zur Gruppe derMilchsäurebakterien gezählt werden, sollen andieser Stelle primär deren grundlegende Eigen-schaften zusammengefasst werden. Auf eventuellfür andere Bereiche relevante probiotische Mikro-organismen wird in Kapitel 12, 13 und 14 einge-gangen.

Unter dem Begriff Milchsäurebakterien wirdeine heterogene Gruppe grampositiver, kokken-und stäbchenförmiger, unbeweglicher Bakterienzusammengefasst, die als wichtigstes fermentati-ves Stoffwechselprodukt Milchsäure produzieren,Katalase-negativ sind und keine Endosporen aus-bilden (Stiles u. Holzapfel, 1997). Artenabhängigbilden sie entweder rechtsdrehende (D-Lactat),linksdrehende (L-Lactat) oder aber ein razemi-sches Gemisch aus beiden optischen Isomeren die-ser organischen Säure. Auf Basis ihrer Fermenta-tionsendprodukte werden Milchsäurebakterienhäufig auch in homo- und heterofermentative Ver-treter eingeteilt. Während bei den homofermenta-tiven Vertretern Lactat als hauptsächliches Stoff-wechselendprodukt des Glucosestoffwechsels an-fällt, sind bei den heterofermentativen Vertreternauch CO2, Essigsäure und Ethanol sowie andere

minore Gärungsnebenprodukte möglich. Die Fä-higkeit der Bildung organischer Säuren bedingthäufig auch ein individuell unterschiedlich ausge-prägtes Säureresistenzverhalten, zum Teil sogarazidophile Eigenschaften, die. auch in der Nomen-klatur ihre Ausprägung gefunden haben (vgl. „Lac-tobacillus acidophilus“).

Das morphologische Erscheinungsbild der Lak-tobazillen reicht von kurzen, kokkoiden Stäbchenbis zu typischen Langstäbchen (Abb. 11.1). Diekokkenförmigen Milchsäurebakterien umfassenovale bis rundliche Zellen, mit Ausnahme der Pe-diokokken, vorwiegend in kettenförmiger Anord-nung Der Stoffwechsel der Milchsäurebakterien istauf mikroaerophiles bis anaerobes, chemoorgano-trophes Verhalten spezialisiert, wobei sie hohe bissehr hohe Nährstoffansprüche (Kohlenhydrate,Aminosäuren, Peptide, Fettsäureester, Salze, Nuk-leinsäurederivate und Vitamine) stellen und zu-meist nur in komplexen Nährmedien wachsen.

Milchsäurebakterien sind ubiquitär verbreitetund mit den verschiedensten Habitaten (Pflan-zen/Pflanzenteile, Silage, tierische Produkte wiez. B. Milch- und Fleischprodukte) assoziiert. Darü-ber hinaus besiedeln sie als physiologische, au-tochthone Mikroflora den Darm und andere

103

Taxonomie von Milchsäurebakterien mit probiotischer Kapazität 11


Schleimhautregionen bei Mensch und Tier. IhreBedeutung und ihr wirtschaftlicher Nutzen für Le-bensmittel sind vor allem auf ihre Funktion alsStarterkulturen im Rahmen der Herstellung fer-mentierter Milch- und Fleischprodukte sowiemilchsaurer, pflanzlicher Lebensmittel zurückzu-führen. Die Milchsäuregärung gilt als klassischesHaltbarmachungsverfahren und besitzt auch beider Produktion von Gärfutter (Silage) eine langeTradition (Stiles u. Holzapfel 1997, Axselsson u.Ahrné 2000).

In der Human- und Tierernährung kommt demEinsatz ausgewählter, klinisch getesteter Milch-säurebakterienstämme als Probiotika eine konti-nuierlich steigende Relevanz zu. Betrachtet manz. B. die in der Literaturdatenbank „Pubmed“ (vgl.http://www.ncbi.nlm.nih.gov) innerhalb der letz-ten zehn Jahre zitierte Anzahl an wissenschaftli-chen Arbeiten, die unter dem Suchbegriff „probio-tics“ gefunden werden, so erreicht man inzwi-schen eine Trefferquote von rund 4000 Publikatio-nen. Während jene probiotischen Stämme, die imLebensmittelbereich Anwendung finden, hinsicht-

lich bestimmter gesundheitsrelevanter Eigenschaf-ten untersucht sind (vgl. Kapitel 20 – 29), nimmtim Futtermittelbereich vor allem ihre Rolle alsLeistungs- und Wachstumsförderer bei Nutztiereneine dominierende Stellung ein (Metzler et al.2005). Sowohl das eingesetzte Artenspektrum, alsauch die eingesetzten Stämme selbst unterschei-den sich von jenen in der Humanernährung.

Außer den genannten positiven Eigenschaftenkönnen einige Milchsäurebakterien allerdingsauch nachteilige Effekte bewirken. Sie sind etwaam Verderb von Lebensmitteln (z. B. von Frucht-säften, Bier, Fleisch) beteiligt (Bernardeau et al.2007, Björkroth u. Holzapfel 2006, Hammes u. Her-tel 2006, Teuber u. Geis 2006). Zu einzelnen Ver-tretern gibt es überdies klinische Dokumentatio-nen, die diese als potenzielle Krankheitserregerbei Mensch (z. B. Karies, Endokarditis, Sepsis,Harnwegsinfekte) und Tier ausweisen (Bernardeauet al. 2006, Casalta u. Montel 2007, Devriese et al.2006, Meile et al. 2007, Ogier u. Serror 2007, Teu-ber u. Geis 2006).

Generelle Aspekte der Systematik

Begriffe

Im Vergleich zu den höheren Lebewesen könnenden Mikroorganismen generell nur wenige aussa-gekräftige phänotypische Eigenschaften (z. B. mor-phologische Merkmale) zugeschrieben werden,weshalb die Entwicklung der Bakterientaxonomiesehr stark mit dem Stand der analytischen Weiter-

entwicklung zusammenhängt. Der häufig verwen-dete Fachbegriff Taxonomie bzw. Systematik be-zeichnet allgemein die wissenschaftliche Katalogi-sierung der Biodiversität von Individuen (Schleiferu. Ludwig 1994). Dementsprechend sind Klassifi-zierung, Identifizierung und Nomenklatur als ge-trennte, jedoch zusammenhängende Unterdiszi-plinen der Taxonomie aufzufassen. Unter Klassifi-

Abb. 11.1 Rasterelektronenmikroskopi-sche Aufnahme von Lactobacillus para-casei (mit freundlicher Genehmigung:Dr. H. Neve, Max-Rubner-Institut, Kiel).

104

Taxonomie und Funktion von Probiotika, Präbiotika und Synbiotika11


biotischen, fermentierten Milchprodukten, wirddiese Gattung jedoch im vorliegenden Kapitelebenfalls behandelt. In Abb. 11.2 ist die aktuelletaxonomische Gliederung der Milchsäurebakteriendargestellt, während Abb. 11.3 die entsprechendeGliederung der Bifidobakterien aufzeigt (Euzéby1997).

Entwicklungen in der Taxonomieprobiotischer Milchsäurebakterien

Wie bereits erwähnt unterliegt die Bakteriensyste-matik insgesamt und somit auch die Einteilung derprobiotischen Milchsäurebakterien laufenden An-

passungen. Ein kurzer geschichtlicher Rückblickveranschaulicht vor allem die stark methodenab-hängige Entwicklung der Klassifizierung. In die-sem Zusammenhang zeigt Tab. 11.1 die wichtigs-ten historischen Meilensteine in der Nomenklaturder Milchsäurebakterien für ausgewählte Gattun-gen auf.

Obwohl laufend neue probiotische Stämme ent-deckt und isoliert, deren Eigenschaften in klini-schen Studien untersucht und in zahlreichen Pub-likationen beschrieben werden, ist innerhalb derVielzahl an bekannten Milchsäurebakteriengattun-gen und -arten die Liste probiotischer Bakterienrelativ begrenzt geblieben (Tab. 11.2).

Domäne: Bacteria (Clostridium- Zweig)

Abteilung: Firmicutes (grampositiv, niedriger GC-Gehalt)

Klasse: Bacilli

Ordnung: Lactobacilliales

Familie: Lactobacilliaceae

Gattung: Lactobacillus, Pediococcus,…

Art: Lactobacillus acidophilus

Familie: Enterococcaceae

Gattung: Enterococcus, Tetragenococcus,…

Art: Enterococcus faecium

Familie: Leuconostocaceae

Gattung: Leuconostoc, Oenococcus, Weissella

Art: Leuconostoc mesenteroides

Familie: Streptococcaceae

Gattung: Lactococcus, Streptococcus,…

Art: Lactococcus lactis

Abb. 11.2 Taxonomische Gliederungder Milchsäurebakterien (Beispiele far-big).

Domäne: Bacteria (Clostridium-Zweig)

Abteilung: Actinobacteria (grampositiv, hoher GC-Gehalt)

Klasse: Actinobacteria

Unterklasse: Actinobacteridae

Ordnung: Bifidobacteriales

Familie: Bifidobacteriaceae

Gattung: Bifidobacterium,…

Art: Bifidobacterium bifidum

Abb. 11.3 Taxonomische Gliederungder Bifidobakterien (Beispiele in far-biger Schrift).

106

Taxonomie und Funktion von Probiotika, Präbiotika und Synbiotika11


Tab. 11.1 Geschichtliche Entwicklung der Nomenklatur am Beispiel von Laktobazillen, Enterokokken und Bifidobak-terien – eine Kurzcharakteristik (siehe auch Kap. 10).

Laktobazillen Enterokokken Bifidobakterien Lactococcus lactis

Gattung Lactobacillus(Beijerinck 1901)

„Entérocoque“Intestinaler Ursprung(Thiercelin 1899)

„Bacillus bifidus“Isoliert aus Fäzes einesgestillten Säuglings(Tissier 1899)

„Bacterium lactis“(Lister 1873)

Einteilung in Gruppen aufBasis phänotypischerEigenschaften wie z. B.optimale Wachstumstem-peratur, Fermentation vonHexosen(Orla-Jensen 1919)

Streptococcus faecalis(Andrews u. Horder1906)

„Lactobacillus bifidus“(Holland 1920)

Unbenennung in„Streptococcus lactis“(Löhnis 1909, Orla-Jensen1919)

Einteilung in Gruppen aufBasis der Art der Milchsäu-regärung (obligat/fakultativhomo-/heterofermentativ)(Kandler u. Weiss 1986)

D-Streptokokken (Lance-field 1933)Beschreibung phäno-typi-scher Kriterien durchSherman (1937)

Beschreibung neuerArten der Gattung Bifido-bacterium(Reuter 1963, Mitsuoka1969), Scardovi u. Trova-telli 1969)

N-Streptokokken(Lancefield 1933)

Neugruppierung auf Basisder 16S rRNA Daten(Collins et al. 1991)Derzeit: Vermehrter Einsatzder „Polyphasic Taxonomy“und, damit verbunden, Re-klassifizierung von Stäm-men, Neueinführung vonArten, sowie Verschiebun-gen inner- und außerhalbder Gattung Lactobacillus

Neugruppierung auf Basisder 16S rRNA Daten(Schleifer u. Kilpper-Bälz1984)

Neugruppierung auf Basisder 16S rRNA Daten: Fa-milie Bifidobacteriaceaemit Gattungen Bifidobac-terium und Gardnerella(Stackebrandt et al.1997)

Gattung LactococcusAuf Basis der 16S rRNADaten ist eine eindeutigeAbgrenzung von patho-genen Streptokokkenmöglich (Schleifer et al.1985, Stackebrandt u.Teuber 1988)

145 Arten und 27 Unter-arten

39 Arten 36 Arten und 6 Unter-arten

3 Unterarten

Detaillierte Informationen

Bernardeau et al. 2007,Hammes u. Hertel 2006,Stiles u. Holzapfel 1997

Devriese et al. 2006,Ogier u. Serror 2007,Stiles u. Holzapfel 1997

Biavati u. Mattarelli 2006,Felis u. Dellaglio 2007

Stiles u. Holzapfel 1997,Teuber u. Geis 2006

* Die aktuellen Daten (Januar 2008) stammen von der Internetseite www.bacterio.net (Euzéby 1997).

107

Taxonomie von Milchsäurebakterien mit probiotischer Kapazität 11


18 Medizinische Bedeutung von Präbiotika undSynbiotika

R. Meier

Einleitung

Das synbiotische Konzept beruht auf der gemein-samen Verwendung von Prä- und Probiotika mitdem Ziel, die synergistischen Effekte der beiden zu

nutzen. Es gibt mehrere gute Gründe, Synbiotikain verschieden klinischen Situationen zu kombi-nieren.

Präbiotika

Präbiotika sind spezifische Substrate, welchedurch die Dünndarmenzyme nicht hydrolysiertwerden und so unverändert in den Dickdarm ge-langen. Im Dickdarm dienen sie als Substrate fürdie bakterielle Fermentation und stimulieren dieVermehrung von apathogenen Darmbakterien(Gibson u. Roberfroid 1995). Präbiotika gehörenwie auch Ballaststoffe zu den schwer verdaulichenKohlehydraten. Ballaststoffe sind vor allem Poly-saccharide, Präbiotika sind Oligosaccharide.

Präbiotika sind kurzkettige Kohlenhydrate, wel-che in Pflanzen und in der Muttermilch vorkom-men. Inulin, Fructo-Oligosaccharide (FOS) und Ga-lacto-Oligosaccharide (GOS) sind natürliche Nah-rungsmittelbestandteile. Inulin und FOS findetman in Chicorée, Artischocken, Lauch, Knoblauch,Zwiebeln, Weizen, Roggen und Bananen. Galacto-Oligosaccharide sind in hoher Konzentration inder Muttermilch vorhanden. Es gibt aber auch an-dere präbiotisch wirksame Substanzen wie z. B.Lactulose.

Präbiotisch wirksame Substanzen■ Fructo-Oligosaccharide■ Galacto-Oligosaccharide■ Inulin■ Soy-Oligosaccharide■ Beta-Glukan■ Guar■ Xylo-Oligosaccharide■ Lactulose

Das Gemeinsame dieser Substanzen besteht inihrer Unverdaulichkeit im Dünndarm. Die wesent-lichen heute verwendeten Präbiotika sind löslichepflanzliche Oligosaccharide (Inulin) und GOS. FürPräbotika wurden zahlreiche nützliche Effekte be-schrieben.

Präbiotische Effekte■ Selektive Wachstumsstimulation von Bifidobakte-

rien und Laktobazillen■ Produktion von kurzkettigen Fettsäuren,

CO2 und H2

■ Steigerung der intestinalen Biomasse■ Steigerung der fäkalen Energie■ Reduktion des Wachstums von Clostridium difficile■ Verminderung des Eindringens von pathologischen

Keimen in die Mukosa■ Steigerung der Calciumabsorption.

Im Dickdarm werden Präbiotika entweder gespal-ten oder fermentiert. Beide Prozesse sind wesent-lich für ein gesundes Milieu im Darm. Es ist be-kannt, dass Bifidobakterien und Laktobazillen spe-zielle Enzyme wie Beta-Fructofuranosidase undBeta-Galactosidase besitzen, welche in der Lagesind, Präbiotika zu spalten. Die Mono-, Di- oderTrisaccharide werden dann von apathogenen Bak-terien als Nährsubstrate aufgenommen. FOS be-wirkt eine Vermehrung der Bifidobakterien invitro, wie in Tiermodellen und in klinischen Stu-dien gezeigt (Wang u. Gibson 1993, Gibson et al.).Es ist bekannt, das GOS bei Säuglingen das Wachs-

186

Präventive und klinische Bedeutung von Probiotika, Präbiotika und Synbiotika18


tum von Bifidobakterien und Laktobazillen starkstimuliert (Moro et al. 2002). Bifidobakterien undLaktobazillen sind im Dickdarm entscheidend, dasie die Fähigkeit haben, sich an die Mukosa anzu-haften um so das Eindringen von pathogenen Kei-men in die Mukosa verhindern.

Durch die Reduktion des Stuhl-pHs wird auchdie Löslichkeit von Mineralstoffen und Spurenele-menten wie Calcium und Magnesium erhöht unddie Resorption gesteigert.

Die Fermentation von Präbiotika durch dieDarmbakterien ist ein weiterer lebensnotwendigerProzess. Die Fermentation der Präbiotika führt zurBildung von kurzkettigen Fettsäuren (KKFS) undGasen (CO2, H2). Alle Präbiotika produzieren Pro-pionat. Wenn Inulin oder FOS fermentiert wird,entstehen größere Mengen von Butyrat. Durchdie Fermentation wird der osmotische Gradientim Dickdarm erhöht und der Wassergehalt imDarmlumen nimmt zu. Damit steigt das Stuhl-gewicht an und die Stuhlkonsistenz wird weicher.

Effekte der KKFS■ Energiequelle für die Mukosa des Dickdarms■ Stimulation der Proliferation der Mukosazellen und

Differenzierung■ Stimulation des mukosalen Blutflusses■ Stimulation der Schleimproduktion■ Reduktion des pHs■ Antientzündliche Aktivität■ Stimulation der NaCl- und Wasserabsorption.

Die kurzkettigen Fettsäuren dienen als wesentli-che Energiequelle für die Darmschleimhaut desDickdarms. Sie stimulieren die Proliferation undDifferenzierung der Darmepithelzellen. Im Weite-

ren haben sie einen Effekt auf den mukosalen Blut-fluss und die Schleimproduktion. Durch die Re-duktion des intestinalen pHs wird auch dasWachstum von pathogenen Keimen gehemmt.Ebenfalls wurde für die KKFS eine Reihe von anti-entzündlichen Effekten nachgewiesen.

Antientzündliche Effekte der KKFS

1. Regulation der Genexpression für ICAM-1 und E-

Selectin in Endothelzellen

→ Reduktion der Entzündung.

2. Reduktion der Zyklogenase-2 Expression

→ Reduktion von inflammatorischen PG

[z. B. PGE2].

3. Reduktion der NF-κB Expression

→ Reduktion proinflammatorischer Zytokine.

4. Radikalenfänger

→ antioxidative Kapazität.

Die KKFS hemmen entzündliche Reaktionen durchdie Regulation der Genexpression für die intrazel-lulären Adhäsionsmoleküle (ICAM) und E-Selectinin den Endothelzellen. Im Weiteren reduzieren siedie Zyclooxygenase-2-Expression mit einer Reduk-tion des inflammatorischen Prostaglandin E2. Bu-tyrat hat auch eine hemmende Wirkung auf dieintrazelluläre Transkriptionsfaktor NF-κB-Expres-sion (Inan et al. 2000). Dadurch kann eine Reiheproinflammatorischer Zytokine (TNF-α, Interleu-kin-6) reduziert werden.

Somit sind die Stabilisierung der intestinalenDarmflora, die Verhinderung der Invasion von pa-thogenen Keimen und die vielfältigen Effekte derKKFS die häufigsten postulierten gesundheitsför-dernden Effekte der Präbiotika.

Probiotika

Als Probiotika werden Mikroorganismen definiert,die nach der Einnahme gesundheitsfördernde Ef-fekte ausüben, die über das Maß der grundlegen-den ernährungsphysiologischen Effekte hinausge-hen (Bengmark 2001, Adolfsson et al. 2004). Diemeistverwendeten Probiotika sind Laktobazillen,Bifidobakterien, E. coli Nissle 1917, Streptokokkenund die Hefe Saccharomyces boulardii. Probiotikawerden auch in verschiedenen Kombinationeneingesetzt.

Die probiotischen Wirkungsweisen wurden inden letzten Jahren in vielen experimentellen undauch einigen klinischen Studien intensiv unter-sucht (Bengmark et al. 2005).

Probiotische Effekte■ Wiederherstellung einer gestörten Darmmukosa-

barriere■ Verhinderung mikrobieller Translokation

187

Medizinische Bedeutung von Präbiotika und Synbiotika 18


24 Darmflora und Probiotika bei Adipositas undmetabolischem Syndrom

St. C. Bischoff

Einleitung

Probiotika als therapeutisches Konzept werdenvor allem mit gastrointestalen Infektionen und im-munologischen bzw. allergischen Erkrankungen inVerbindung gebracht. Bis vor wenigen Jahren hatman nicht daran gedacht, dass Probiotika auch beiÜbergewicht, Adipositas und Adipositas-Folgeer-krankungen wirksam sein könnten. Dies ändertesich schlagartig, als deutlich wurde, dass sich dieDarmflora von Übergewichtigen und Normalge-wichtigen unterscheidet und dass diese Unter-schiede funktionelle Bedeutung haben könnten.Inwieweit Veränderungen der Darmflora bei Adi-

pösen durch Probiotika „normalisiert“ werdenkönnen und dadurch der Verlauf der Erkrankun-gen positiv beeinflusst werden kann, lässt sichderzeit nicht eindeutig beantworten. Dennochsoll das neue Forschungsgebiet im Folgenden dar-gestellt werden, weil es großes Potenzial für zu-künftige Präventions- und Therapiestrategien füreine der wichtigsten medizinischen Herausforde-rungen unserer Zeit, Adipositas und die damit as-soziierten Folgeerkrankungen, wie Typ-2-Diabetes,kardiovaskuläre Erkrankungen, Fettstoffwechsel-störungen und Steatohepatitis, besitzt.

Metabolische Bedeutung der Darmflora

Aus Experimenten an gnotiobotischen Tieren, diesteril, d. h. ohne Darmflora aufgezogen wurden(„germ-free animals“), ist deutlich geworden,dass die Darmflora nicht nur für die Homöostasedes Gallensäurenmetabolismus und der Choleste-rinsynthese, der Entwicklung des Herzens und desmukosalen Immunsystems sowie der adäquatenVitaminabsorbtion, sondern auch für die Energie-gewinnung aus der Nahrung eine zentrale Rollespielt (Bäckhed et al. 2005). Tatsächlich trägt dasKolon zu etwa 10 % unserer Energieversorgung bei(Bergman 1990), was dadurch bestätigt wird, dasskonventionelle Tiere im Vergleich zu keimfreienTieren 40 % mehr Körperfett entwickeln und eineerhöhte Insulinresistenz aufweisen, obwohl sievergleichsweise weniger Nahrung konsumieren(Bäckhed et al. 2004). Ursachen könnten eine ge-steigerte Aufnahme von Monosacchariden bzw.eine Supression des Lipase-Inhibitors Fiaf (fast-ing-induced adipocyte factor) sein, wie im Tiermo-dell gezeigt wurde.

Aus früheren Untersuchungen ist bereits be-kannt, dass Veränderungen der Darmflora die epi-theliale Funktion, die Motilität des Darmes undsomit generell die Resorption aller Nahrungsstoffebeeinflussen können. Es gibt also direkte und indi-rekte Mechanismen, wie die Darmflora die Ener-gieaufnahme beeinflussen kann. Somit kommtdem Kolon eine Rolle als Kontrollstelle für dieEnergiebalance des Körpers zu. Der Darm als Sen-sing- und Signalorgan, die pankreatischen Langer-hanszellen, die Portalvene und die viszeralen Fett-zellen kommunizieren mittels neuronaler und en-dokriner Signale untereinander und mit den Regu-lationszentren für Appetit und Energiebalance imZNS, die ohne viszeralen Input keine Regulations-mechanismen entwickeln können (Badman u. Flier2005). Wenngleich zahlreiche Fragen zu den mo-lekularen Mechanismen dieses Regelwerks offensind, ist vorstellbar, dass der Darmflora bei derGewichtsregulation eine wichtige Rolle zukom-men könnte.

252



Veränderung der Darmflora bei Adipositas

In diesem Kontext sind die Arbeiten der Gruppeum J. I. Gordon, die sich mit der Diversivität derDarmflora beschäftigt (Bäckhed et al. 2005) vonzentraler Bedeutung, weil sie erstmals zeigten,dass übergewichtige Mäuse, denen das Leptin-Gen fehlt (ob/ob-Mäuse), eine andere Zusammen-setzung der Darmflora aufweisen als normalge-wichtige Kontrolltiere (Ley et al. 2005). Folge desMangels an Leptin, das im Fettgebe gebildet wird,sind Hyperphagie, Hypothermie, neuroendokrineund immunologische Störungen sowie Bewe-gungsarmut, was zu einer deutlichen Gewichtszu-

nahme führt. Während die Bakteriengruppe derFirmicutes bei übergewichtigen ob/ob-Mäusen na-hezu 80 % der Bakteriensequenzen ausmachte(Kontrollmäuse 60 %), war die Gruppe der Bacte-roides halbiert (von ca. 40 % auf ca. 20 %). Trotzaller Limitationen, bedingt durch die Quantifizie-rungstechnik bzw. fragliche Übertragbarkeit aufden Menschen, dessen Flora sich gegenüber dervon Nagern deutlich unterscheidet, hat dieser Be-fund die Spekulationen über eine funktionelle Be-deutung der Darmflora beflügelt und weitere Stu-dien initiiert.

BakterielleDarmflora

Verdauung von diätetischen

Poysacchariden

Hepatische Lipogenese↑

(ChREBP/SREBP-1)

Suppressionvon Fiaf im Darmepithel

LPL-Aktivität↑Triglyzerid-

Speicherungin Adipozyten

Abb. 24.1 Mechanismen der vermehr-ten Fettablagerung und der Gewichts-zunahme durch eine modifizierte Darm-flora (nach Bäckhed et al. 2004). Abkür-zungen: LPL, Lipoproteinlipase; Fiaf,fasting-induced adipocyte factor.

Bakterien-gruppen (Phylum) im Zökum

KurzkettigeFettsäuren(SCFA) im Zökum

Firmicutes

Bacteroides

Acetat

Butyrat

Normalgewicht(Ausgangslage)

Adipositas(ob/ob Mäuse)

++

+

+

++

↑↑

↑

↑

↓↓

Abb. 24.2 Adipositas-assoziierte Verän-derung der Darmflora. Veränderungender Zusammensetzung der Darmfloraund der Menge an kurzkettigen Fett-säuren im Dünndarm von adipösen ob/ob-Mäusen mit Leptin-Gendefekt imVergleich zu normalgewichtigen Kont-rolltieren (nach Ley et al. 2005 u. Turn-baugh et al. 2006). Die Daten zurDarmflora konnten bei adipösen bzw.normalgewichtigen Menschen bestätigtwerden (Ley 2006).

253

Darmflora und Probiotika bei Adipositas und metabolischem Syndrom 24


Pathophysiologische Bedeutung der Veränderung der Darmflora

Dieselbe Arbeitsgruppe konnte keine zwei Jahrespäter zeigen, dass die Änderungen der Darmflorabei adipösen Mäusen tatsächlich funktionelle Be-deutung haben könnte, da sie die Energieausbeuteaus verzehrten Nahrungsmittel beeinflusst (Turn-baugh et al. 2006), und dass es wahrscheinlichauch beim Menschen Unterschiede in der Darm-flora zwischen Übergewichtigen und Normalge-wichtigen gibt, die analog zu den Tierdaten sind(Ley et al. 2006). In der Humanstudie wurden 12adipöse Menschen vor und im Verlauf von Diätenüber 12 Monate untersucht. Im Verlauf der Ge-wichtsreduktion stieg der Anteil an Bacteroidesan, wobei der Anstieg pro kg Gewichtsreduktionunter Kohlenhydrat-restriktiver Diät ausgeprägterwar als unter fettreduzierter Diät und interessan-terweise unabhängig von der zeitabhängigen Än-derung der Energieaufnahme auftrat. In der Tier-studie wurden Daten gezeigt, nach denen die obengenannten Änderungen der Darmflora deren me-tabolisches Potenzial dahingehend verändern, dassmehr Energie aus der Nahrung gewonnen werdenkann. Dies könnte eine Erklärung sein, warumkeimfreie Tiere nach Kolonisierung mit einer Bac-teroides-armen Flora („obese microbiota“) einegrößere Ganzkörperfettmasse entwickeln als nachKolonisierung mit Bacteroides-reicher Flora („leanmicrobiota“).

Mittels Bakteriengenomanalyse konnte gezeigtwerden, dass die obese microbiota vermehrt Se-quenzen für Enzyme wie Glykosidhydrolasen (dieStärke und andere Polysaccharide degradieren),Galaktosidasen (die die Produkte der Hydrolasenmetabolisieren) und Pyruvat-Format-Lyase (dieEndprodukte wie Acetat und Butyrat generieren)enthält. Tatsächlich waren nach Kolonisierung mit

obese microbiota höhere Konzentrationen vonkurzkettigen Fettsäuren (SCFA) in der Zökalflüssig-keit nachweisbar. Diese Daten lassen nicht nurvermuten, dass Adipositas die Darmflora verän-dert, sondern auch, dass die veränderte Darmfloraeine Ursache der Adipositas sein könnte.

Allerdings bleibt unklar, ob die verändertenfunktionellen Eigenschaften der Darmflora ausrei-chen, um die erhebliche Gewichtsveränderung beiAdipositas zu erklären. Zweitens wurden die Effek-te der Darmflora von ob/ob-Mäusen untersucht,deren Übergewicht allein durch Leptindefizienzverursacht ist – eine Kondition, die nicht mit derüblichen Adipositas des Menschen vergleichbarist. Drittens bleibt unklar, wie und warum Adipo-sitas die Darmflora in der beschriebenen Weiseverändert, denn eine Steigerung der Kalorienex-traktion aus der Nahrung würde phylogenetischbetrachtet eher beim Schlanken als beim AdipösenSinn machen (Baijzer u. Seeley 2006). Trotz dieseroffenen Fragen haben die Daten der Gordon-Grup-pe unser Verständnis der Zusammenhänge zwi-schen Adipositas und Gastrointestinaltrakt ent-scheidend bereichert und bieten neue Zielstruktu-ren zur Prävention von Adipositas-assoziiertenKrankheiten wie Steatosis und Typ-2-Diabetes an.

Die Bedeutung der Darmflora für die Pathoge-nese der Adipositas und ihrer Folgeerkrankungenwird unterstrichen durch kürzliche Befunde, nachdenen Unterschiede in der Zusammensetzung derDarmflora zwischen normalgewichtigen und über-gewichtigen Kindern bestehen (Kalliomäki et al.2008). Nach dieser Kohortenstudie scheinen höhe-re Bifidobakterien-Anteile in der Darmflora mitGewichtsstabilität assoziiert zu sein.

Rolle der Darmbarriere und der bakteriellen Translokation bei Adipositasund metabolischem Syndrom

Die Darmbarriere kontrolliert das Ausmaß derDarmflora und verhindert die bakterielle Translo-kation im Gastrointestinaltrakt. Für den Erhalt derDarmgesundheit ist eine intakte Darmbarrieresomit essenziell. Sie setzt sich zusammen auseiner mechanischen Barriere (Epithelverband,Mukus), einer immunologischen Barriere (Effekteund Produkte des angeborenen und des spezifi-

schen Immunsystems), einer muskulären Barriere(Tonus, Motilität) und einer neuronalen Barriere(enterisches Nervensystem). Nur das koordinierteZusammenwirken der Einzelkomponenten dieserBarriere garantiert suffiziente Abwehr von Schad-stoffen und bakterielle Translokation (Pédron u.Sansonetti 2008, Bischoff u. Krämer 2007, Wood2007). Umgekehrt wird eine gestörte Barriere un-

254



abhängig von der Ursache (Stress, Virusinfekt, An-tibiotika, Durchblutungsstörung etc.) als Wegbe-reiter für die Entstehung zahlreicher Krankheits-bilder vermutet, darunter Darmentzündungen, Le-berentzündungen, Gelenksentzündungen bis hinzu schweren Systementzündungen und bakteriel-ler Sepsis (Xavier u. Podolsky 2007, Mankertz u.Schulzke 2007, Gatt et al. 2007, Sartor 2008, Iso-lauri et al. 2008). Die Entstehung solcher Entzün-dungsprozesse kann durch ausgewählte Probiotikareduziert werden (Hatakka u. Saxelin 2008, Lut-gendorff et al. 2008, Gionchetti et al. 2005, Boiri-vant u. Strober 2007).

Neuere tierexperimentelle und Humanstudienzeigen, dass Adipositas und Folgeerkrankungenwie Arteriosklerose, Steatohepatitis oder Typ-2-Diabetes durch eine subklinische Entzündung ge-kennzeichnet sind, welche die Entwicklung vonFolgeerkrankungen verursachen oder zumindestbegünstigen (Cani et al. 2008). Zunächst vermute-te man, dass die Entzündungsmediatoren von denvermehrt vorhandenen bzw. vermehrt aktivenAdipozyten, insbesondere Adipozyten des Abdo-minialfetts, gebildet werden. Kürzliche Studien be-

legen allerdings, dass diese für Adipöse relevantesubklinische Entzündung auch durch eine gestei-gerte intestinale bakterielle Translokation zustan-de kommt, die weniger durch invasive Darmkeime,sondern eher durch eine gestörte Darmbarriereverursacht wird. Inwiefern die vermehrte bakte-rielle Translokation bei Adipösen mit den be-schriebenen Veränderungen der Komposition derDarmflora in Zusammenhang steht, ist nicht ge-klärt.

In Tiermodellen konnten einige Nahrungsstoffeidentifiziert werden, die die Darmbarriere gezieltbeeinträchtigen, die subklinische Entzündung för-dern und somit zur Entwicklung des Krankheits-bildes bzw. seiner Folgen wie beispielsweise Leber-verfettung und Leberentzündung, aber auch Dia-betes und KHK, beitragen. Dazu gehören fettreicheDiät (Cani et al. 2008) und fruktosereiche Diät(Bergheim et al. 2008), die zu einer Endotoxinämieführen, welche die Entwicklung metabolischerFolgeerkrankungen begünstigen. Diese wichtigenBefunde konnten teilweise in Humanstudien be-stätigt werden (Thuy et al. 2008, Gubern et al.2006).

Therapeutische Konsequenzen

Die bakterielle Darmflora und die gastrointestinaleBarriere sind neue Zielstrukturen für zukünftige,innovative Therapieansätze zur Behandlung oderPrävention von Adipositas und Adipositas-asso-ziierten Folgeerkrankungen (Bischoff u. Krämer2007, Raoult 2008). Probiotika, Präbiotika undSynbiotika sind neben anderen diätetischen Ansät-zen grundsätzlich geeignete Therapeutika, derenklinische Wertigkeit in Interventionsstudien getes-tet werden muss. Erste Studien in Mäusen zeigen,dass Probiotika zur Behandlung von Adipositasund Folgeerkrankungen tatsächlich wirksam seinkönnten. In Mäusen mit Diät-induzierter Adiposi-tas konnten die Blutglukosespiegel, das Körperge-wicht sowie die Körperfettmenge durch Behand-lung mit Lactobacillus plantarum PL 62, welchestrans-10,cis-12-konjugierte Linolsäure (CLA) pro-duziert, signifikant reduziert werden (Lee et al.2007). In einer anderen Arbeit konnte gezeigt wer-den, dass VSL#3, ein Probiotikagemisch, sowieanti-TNF-Antikörper in ob/ob-Mäusen dieFettlebererkrankung (NAFLD) reduziert, indemder Leberfettgehalt vermindert, die Leberhistolo-gie verbessert und die Serumtransaminasen ge-

senkt werden (Li et al. 2003). Beide Therapieansät-ze reduzierten die Aktivität der Jun N-terminalkinase (JNK), und die Bindungsaktivität von NF-κB, die Zielstruktur von IKKβ (IκB kinase). SowohlJNK als auch IKKβ sind TNF-regulierte Enzyme,welche die Entwicklung einer Insulinresistenz för-dern.

Indirekte Mechanismen könntern bei der Pro-biotika-Wirkung auf Adipositas beteiligt sein.Kürzlich wurde gezeigt, dass Bifidobacteriumbreve (KFRI 00 744) durch Deglycosilierung vonIsoflavonen aus Soja diese in ihre biologisch akti-vere Aglycon-Form bringen, welche effektiver alsdie Glycoside die Pankreaslipase-Aktivität und dieAdipozytendifferenzierung in vitro als auch die Li-pidabsorption im Darm von Ratten in vivo hem-men (Choi et al. 2007). Dieser Effekt könntestammspezifisch sein, denn in einer anderen Ar-beit, in der statt B. breve eine Mixtur aus Lactoba-cillus acidophilus (LA140), L. casei subsp. casei(LC 107) und B. bifidum (BBL 730) verwendetwurde, konnte die potenzierende Wirkung vonProbiotika auf metabolische Protektion durch Fla-vonoide nicht bestätigt werden (Ali et al. 2005).

255

Darmflora und Probiotika bei Adipositas und metabolischem Syndrom 24


Diese präliminären Daten zur Wirksamkeit ein-zelner Probiotikapräparationen bei Adipositas undihren Folgeerkrankungen zeigen, dass umfangrei-che Studien erforderlich sind, um zentrale Fragenwie Auswahl der effektivsten Stämme, Art der Ad-ministration, Dosis-Wirkungskurven, Nebenwir-kungsrisiko etc. zu beantworten. Neue mikrobio-logische Analysetechniken wie Genomics und Me-tabolomics können dabei hilfreich sein, die zu-grunde liegenden Mechanismen der Wechselwir-

kung zwischen Probiotika, Darmflora und Darm-immunsystem genauer zu beleuchten und, entwe-der populationsbasiert oder sogar individuell fürjeden einzelnen Menschen ausgerichtet auf dessenDarmflora, die geeigneten Probiotika-Stämme undDiäten auszuwählen (O’Sullivan 2008, Wolowczuket al. 2008, DiBase et al. 2008, Marchesi u. Shanan-han 2007, Egert et al. 2006, Ordovas u. Mooser2006).

Adipositaschirurgie und Darmflora

Bereits in der 1970er und 1980er Jahren wurde dieDarmflora bei adipösen Patienten nach chirurgi-scher Intervention untersucht. Es konnte gezeigtwerden, dass sich die Dünndarmflora nach intesti-naler Bypass-Chirurgie sowohl im Funktionsteil alsauch im aus der Passage ausgeschlossenen Loopgegenüber der normalen Dünndarmflora deutlichändert. Die Anzahl der Keime steigt nach Opera-tion auf ca. 105– 108 KBE/ml im Funktionalsteilbzw. auf 106– 1010/ml im exkludierten Teil desDünndarms und die Zusammensetzung der Floragleicht sich dem aus dem Kolon bekannten Musteran (Corrodi et al. 1978, Prakash et al. 1987). DieseForm der „Darmfehlbesiedlung“ bestätigt sich inpathologischen H2-Atemtests nach oraler Gluko-se-Belastung (Bjorneklett et al 1981).

Kürzlich wurden entsprechende Untersuchun-gen zum Roux-en-Y Gastric Bypass (RYGBP) publi-

ziert (Ishida et al. 2007), die zeigen, dass die An-zahl der Bakterien sowohl im proximalen Magen-pouch, der einen neutralen pH aufweist, als auchim distalen Magen mit saurem pH, wenngleichweniger ausgeprägt als im proximalen Teil, steigt.Auch nach dieser Intervention fallen in über 40 %der Patienten die Atemtests positiv aus, ohne dassdieser Befund mit einer auffälligen klinischenSymptomatik einhergehen muss. Die therapeuti-schen Konsequenzen aus diesen Untersuchungensind derzeit unklar. Es wäre aber vorstellbar, nega-tive Effekte der am ehesten durch die chirurgi-schen Eingriffe verursachten bakteriellen Fehlbe-siedlung mittels Probiotika auszugleichen, wobeigeklärt werden muss, inwieweit sich ein solcherEffekt auf die der Nahrungspassage zugänglichenAbschnitte beschränken oder auch blind loops ein-schließen würde.

256


Sachverzeichnis

A

AAD s. Diarrhö, Antibiotika-assoziierte

Acetat 8, 11 ff– Wirkung auf den Wirtsorga-

nismus 15 fAcetyl-CoA 13 ffAcetyl-Phosphat 15Acidophilusmilch 97Actinobacteria, Fermentations-

produkte 11Adhäsin 138Adhesin to collagen of E. faecalis

or E. faecium 127Adipositas 68, 252– Darmbarrierenfunktion 254 f– Darmfloraveränderung 253 f– – funktionelle Bedeutung

254, 307– Probiotikawirkung 255 fAdipositaschirurgie 256 fAdlercreutzig equolifaciens 16Aggregationssubstanz 127Alaninoxidation 14 fAlkoholbedingte Organerkran-

kung 68Alkoholkonsum– akuter 69– chronischer 69 fAllergie– Darmflora 276– Probiotikaeinsatz 276 f– Vorbeugung 154 fAllergische Erkrankung, Präven-

tion, Studien 277 ffγ-Aminobuttersäure 184Aminosäurenvergärung 14 fAmoxicillin-Clavulansäure,

assoziierte Diarrhö 206Ampicillin, assoziierte Diarrhö

206

Amplified ribosomal restrictionanalysis 112

Anergie 57 fAngiotensin 38, 41Antibiotikaresistenz 91Antibiotikasynthese 80, 84Antigen– exogenes, Toleranz, intesti-

nale 55 f– oral zugeführtes 24– – Toleranz 24, 29, 33, 56 fAntigenaufnahme 58Antigene, mikrobielle, luminale,

Immunantwortstörung 217 fAntigenpräsentation 25, 58Antigensampling 39Antigentransport 58Antigenverabreichung mit

Lactococcus lactis 160Antikarzinogene Effekte 83 ffAntikörper– spezifische, erhöhte Produk-

tion 178– Verabreichung durch Strepto-

coccus gordonii 165anti-TNF-Antikörper bei Adipo-

sitas 255Appendix vermiformis 25, 27Arbutin 18ARDRA (Amplified ribosomal

restriction analysis) 112Art, Definition 105Arzneimittelsektor 100Asthma bronchiale 274– Vorbeugung 154 fAtemwegserkrankung 273 ff– allergische 274Atemwegsinfekt 182, 274Atopische Erkrankung (s. auch

Dermatitis, atopische) 154ATP 12 fATP-Synthese 15

Attaching and Effacing-Läsionen136

Autotransporterproteine 137

B

Bacillus– acidophilus 96– bifidus communis 96– cereus toyoi 89– mesentericus 223Bactericidal/permeability-

increasing protein 38, 66 fBacterium coli commune 96Bacteroides– Fermentationsprodukte 11– fragilis 41, 52– Propionsäuregärung 13– thetaiotaomicron 6– – Stärkefermentation 8 f– vulgatus 42 fBakterien– anaerobe, kommensale 34,

36 f– apathogene 33– darmrelevante 3– gramnegative 62– grampositive 62– kommensale 39– – Kolitisinduktion 42– pathogene 33– probiotische 48 f– – antiadhäsive Effekte 80– – Antibiotikaresistenz 91– – antiinvasive Effekte 81– – Antitoxin-Effekt 82 f– – Eigenschaften der Stämme

91– – Pathogenität 92– – Virulenzfaktoren 91Bakterienaspiration, Sepsis-

entstehung 290

312

Sachverzeichnis


Bakterienbestandteile, intra-hepatische Effekte 260 f

Bakterientherapie 95– fäkale, humane, bei Colitis-

ulcerosa-Schub 224– Substitutionsprinzip 97 ffBakteriozine 79 f, 84, 110, 188Ballaststoffe 10Balsalazid mit VSL#3 bei Colitis-

ulcerosa-Schub 223Barriere, intestinale 37 f, 62 ff,

66 f– bei Adipositas 254 f– Dysfunktion 263– – Sepsisenstehung 290– Epithelzellenfunktion 45 f– gestörte 255– Wiederherstellung 187 fBeta-Glukan 186Bifidobacterium 76, 105, 108– animalis 89, 109– – Darmflorabeeinflussung– – – bei Obstipation 238– – – bei Reizdarmsyndrom

236 f– – subsp. lactis 109, 176– antimutagene Wirkung 83– bifidum 89– bifidum Stamm Bb-12 81– breve 5, 176– – Kombinationspräparat 237– – Pankreaslipase-Aktivität

255– – Synbiotikum 188– breve Yakult 89– Colitis-ulcerosa-Remissions-

behandlung 222– infantis 5, 89, 109– – Darmflorabeeinflussung bei

Reizdarmsyndrom 236– bei infektiöser Diarrhö beim

Kind 195– mit Inulin 247– Kombinationspräparat 237– lactis 89, 109, 176– – bei infektiöser Diarrhö

beim Kind 196 f– – mit Lactobacillus rhamno-

sus 247– – mit Streptococcus thermo-

philus 197 ff– – Synbiotikum 189

– lactis BB12 52, 82– Lebensmittel 175 f– longum 5, 89, 109, 176– – Colitis-ulcerosa-Behand-

lung im Schub 223– – Colitis-ulcerosa-Remis-

sionsbehandlung 222– – Einfluss auf die Kolonkarzi-

nogenese 247– – mit Lactulose 247– – Prävention Antibiotika-

assoziierter Diarrhö 208– pseudocatenulatum 89– Pulsfeld-Gelelektrophorese

113– suis 109– therapeutischer Einsatz, Ent-

wicklung 99– Wachstumsstimulation 186Bifidobacterium-Stämme,

probiotische 89Bifidobakterien 5 f– Fermentationsprodukte 5, 11– Hexosenabbau 12 f– Merkmale 108 f– Nomenklaturentwicklung 107– Stärkefermentation 8– Stoffwechsel 109– taxonomische Gliederung

106, 109– Zählmethode 114BIO-THREE, Colitis-ulcerosa-

Behandlung im Schub 223Biomasse, intestinale, Steige-

rung 186Blutdrucksenkung 183 fBlutlipide 183B-Lymphozyten 24– Migration zur Lamina propria

30Bodymed Probiotika 152Boulard, Henri 144BPI (Bactericidal/permeability-

increasing protein) 38, 66 fBundle forming pili 20Buttersäuregärung 13 fButyrat 8, 11– Wirkung auf den Wirts-

organismus 15Butyratproduzenten 6, 13Bypass-Operation– bei Adipositas 257

– jejunoileale 70 fB-Zell-Antwort, antigenspezifi-

sche 40

C

Caecum-Vergrößerung 18Calciumabsorptionssteigerung

186Campylobacter jejuni 20Campylobacter-Enteritis 234Campylobacter-Infektion 19 fCandida albicans 38Candida-albicans-Infektion, An-

tikörperverabreichung durchStreptococcus gordonii 165

Carasso, Isaac 174Carnobacterium 105Cathelicidin 38, 66CDAD (Clostridium-difficile-

associated Disease) 206 fCDAI s. Crohn, Morbus, Aktivi-

tätsindexCD 4+-T-Lymphozyten in der

Lamina propria 31CDT-V (Cytolethal distending

toxin) 137Cephalosporine, assoziierte

Diarrhö 206Charakterisierung, individuelle

111 ffChemokin 26, 30, 38Chemokinrezeptor 30 fChenodesoxycholsäure 16Chirurgie, bariatrische 257Chirurgischer Patient, Synbioti-

ka-Wirkung 189 ffChlamydieninfektion bei

Schweinen 124Choleratoxin 20Cholsäure 16– 7-α-Dehydroxylierung 16 fCiprofloxacin 225Cisaprid 71Clindamycin, assoziierte Diarrhö

206Clostridien 6– Fermentationsprodukte 11– proteolytische 14

313

Sachverzeichnis


Clostridium– butyricum 223– difficile 206– – Fluorquinolon-resistenter

Stamm 206– – Schutz durch Saccharomy-

ces boulardii 82, 85, 147– – Wachstumsreduktion 186– spp. 6Clostridium-difficile-associated

Disease 206 fClostridium-difficile-Infektion

206 f– Intensivpatient 298– Therapie 207– Wirkung von Saccharomyces

boulardii 82, 85, 147Clostridium-difficile-Toxine 20,

145– Wirkung von Saccharomyces

boulardii 147Coli surface antigen 138Colitis ulcerosa 42 f, 47– Aktivitätsindex, klinischer

221 ff– Darmflora 216 f– Humane-fäkale-Bakterien-

Therapie 224– Probiotikaeinsatz, Studien

219– Probiotikaindikation 228– Probiotikawirkung 181– Remissionsbehandlung 221 f– Schub-Behandlung 222 ff– Wirkung von Escherichia coli

Nissle 1917 139CpG-DNA, hypomethylierte 65Crohn, Morbus 42 f, 47, 56, 163– Aktivitätsindex 220, 226– Darmflora 216 f– Lactococcus lactis, IL-10-

sezernierende 163– Präbiotikaeinsatz, Studien 220– Probiotikaeinsatz, Studien

220– Probiotikaindikation 228– Remission– – chirurgisch erzielte 227– – medikamentös induzierte

227– Remissionserhaltung 226 f– Schub-Behandlung 227 f

– Synbiotikaeinsatz, Studien220

– Synbiotikawirkung 189Cryptopatches 25, 28C-Type lectin-Rezeptoren 62Cytolethal distending toxin 137Cytolysin 127Cytosin 110

D

DAEC (diffus adhärierendeEscherichia coli) 134, 138 f

Daidzein 16 fDarmbakterien 2– Kultivierung 3 f– Präbiotikafermentation 187– Probiotikawirkung 79, 84Darmbesiedelung, bakterielle

283Darmerkrankung– chronisch entzündliche 38,

47, 67, 162– – Darmflora 216 f– – experimentelle Saccharo-

myces-boulardii-Anwen-dung 146 f

– – Lactococcus lactis, IL-10-sezernierende 162 f

– – Probiotikaeinsatz 218 ff– – – Studien 219 ff– – Probiotikaindikation 228– – Probiotikawirksamkeit 50 ff– – Synbiotikaeinsatz, Studien

219– – Tiermodell 42 f– – Trefoil-Faktoren-Verabrei-

chung durch Lactococcuslactis 164 f

– entzündliche, Probiotikawir-kung 181

Darmflora 290– Adipositas 253 f– nach Adipositaschirurgie 256 f– Allergiker 276– Bacteroides-arme 254– Bacteroides-reiche 254– chronisch entzündliche

Darmerkrankung 216 f– dysbiotische 179, 181– Einfluss fermentierter Milch-

produkte 178

– Funktion 33– metabolische Bedeutung 252– Neugeborenes 283– normale, Probiotikawirkung

152– probiotische Beeinflussung– – bei kritisch Kranken 290– – bei Obstipation 238 f– – bei Reizdarmsyndrom

235 ff– Reizdarmsyndrom 232, 234– Toleranz 58 f– Überwucherung durch patho-

gene Mikroorganismen 195Darmflora-GALT-Interaktion 43Darmflora-Immunsystem-

Wechselwirkung 33 ff, 217 fDarmflora-Wirt-Interaktion

303 ff, 308Darmimmunsystem 24 ff– angeborenes 24, 34– erworbenes 24– Mikroorganismenerkennung

24, 33 f– spezialisiertes 24– unspezifisches 24Darmimmunsystem-Darmflora-

Wechselwirkung 33 ff, 217 fDarminhalt plötzlich Verstor-

bener 2Darmmotilität 66Darmmukosabarriere s. Barriere,

intestinaleDC s. Zellen, dendritischeDectin-1 36Defensine 38, 66 fDehnert, Johannes 96Dehydration 1947-α-Dehydroxylierung von

Cholsäure 16 fDelayed Type Hypersensitivity-

Reaktion, T-Zell-vermittelte57

Dermatitis, atopische 277– Behandlung 280 fDesigner-Probiotika 82Diarrhö 120 f– akute– – Präventionswirkung von

Probiotika 199– – Wirkung von Saccharomy-

ces boulardii 145

314

Sachverzeichnis


– Antibiotika-assoziierte 121,148, 176, 206 ff

– – Forschungsbeschränkungen213 f

– – Intensivpatient 298– – beim Kind 202 f– – Prävention 202 f, 207 ff– – Probiotikawirkung 179– – Prophylaxe 145– – Therapie 207– – Wirkung von Saccharomy-

ces boulardii 145– Definition 213– Escherichia-coli-bedingte

132 ff– HIV-assoziierte, experimen-

telle Saccharomyces-boular-dii-Anwendung 147

– infektiöse 194 ff– – in der Gemeinschaft erwor-

bene 195 f– – Inzidenz in Tageseinrich-

tungen 195– – beim Kind 194 ff– – Prävention 194 ff– nosokomiale 179, 197– – Prävention 197– Probiotikawirkung 179– Reizdarmsyndrom 232– Rotavirus-induzierte 176– sekretorische 20– unter Sondenernährung 146– Wirkung von Saccharomyces

boulardii 144 ffDiarrhödauer 196– beim Kind 199 ffDiät– fettreiche 255– fruktosereiche 255Dickdarm s. KolonDifferenzierungsmethode 114DNA, GC-Gehalt 110DNA-DNA-Hybridisierung 111Döderlein, Albert 96Dünndarm, Mikrobiota 6 fDünndarmschleimhautverände-

rung, alkoholbedingte 69 fDysbiose 217– nach Proktokolektomie 225

E

EAEC (enteroaggregativeEscherichia coli) 133, 137 f

Ecologic PANDA 152E. faecium secreted antigen 127EHEC (enterohämorrhagische

Escherichia coli) 132 f, 136 fEIEC (enteroinvasive Escherichia

coli) 133, 138EIET (enteroinvasives Enteroto-

xin) 138Eisen 83Endocarditis antigen from E.

faecalis or E. faecium 127Endotoxin 34– Lebererkrankung 69 ff– Rezeptoren 63 fEndotoxinämie 68, 255, 261– Probiotikawirkung 265– Synbiotikawirkung 265Energiebalance 252Energiegewinnung 252Enterobakterien 5 f– fakultativ anaerobe 13Enterococcal surface protein 127Enterococcus 105, 108, 118 ff– faecalis 89, 97, 118 ff– – mit Escherichia coli 237– faecalis Symbioflor 127 f– faecium 89, 97, 118 ff– – Sauermilchprodukt 176– faecium SF68 128– Kombinationspräparat 237Enterococcus T-110, BIO-THREE

223Enterococcus-avium-Gruppe

119Enterococcus-cecorum-Gruppe

119Enterococcus-dispar-Gruppe

119Enterococcus-faecalis-Gruppe

119Enterococcus-faecium-Gruppe

119Enterococcus-gallinarum-Grup-

pe 119Enterococcus-saccharolyticus-

Gruppe 119Enterodiol 17

Enterokokken 118 ff– Nomenklaturentwicklung 107– opportunistische Human-

pathogenität 125 f– probiotische 120 ff– – Sicherheit 125 ff– Vancomycin-Resistenz 126– Virulenzfaktoren 126 f– Vorkommen 119Enterokokken-Oberflächen-

protein 127Enterokokkenpräparat 99Enterokolitis, nekrotisierende

38, 67, 284 ff– Pathogenese 284– Prävention 285– Therapie 285Enterolacton 17Enteropathie, Clostridium-diffi-

cile-assoziierte 145Enteropathogene, Antibiotika-

assoziierte Diarrhö 206Enterotoxin 20– enteroinvasives 138– hitzestabiles 137Enterozyten, Antigentransport

39Entzündung– intestinale 217– physiologische 52– subklinische, Adipositas 255Entzündungsmediatoren 63,

255Entzündungsprozess– Nahrungsfaktoreneinfluss 51– Regulation 47 ff– Symptome 63– Wirkung probiotischer Bakte-

rien 48 fEnzephalopathie, hepatische

262 fEPEC (enteropathogene

Escherichia coli) 20, 133, 136Epithel, follikelassoziiertes 39Epithelialzellen, membranöse s.

M-ZellenEpithelzellen, intestinale 45 f– Immunmediatoren-Einfluss

48– Interaktion mit Escherichia

coli Nissle 1917 139 f– interzelluläre Kontakte 37

315

Sachverzeichnis


Epithelzellen, Wirkung– – probiotischer Bakterien 78– – von Saccharomyces boular-

dii 147 fEpithelzellstoffwechsel, Darm-

floraeinfluss 33Equol 16 fErkältung 182Erkennungsstrukturen, bak-

terielle 62 ff– Rezeptoren 63 fEscherich, Theodor 96Escherichia coli 4 f, 38, 97, 132 ff– diffus adhärierende 134, 138 f– Eigenschaften 132– enteroaggregative 133, 137 f– mit Enterococcus faecalis 237– enterohämorrhagische 132 f,

136 f– – Serotyp O157:H7 137, 152– – Übertragungsweg 137– enteroinvasive 133, 138– enteropathogene 20, 133, 136– enterotoxische 133, 138– Evolution 135– extraintestinale 134 ff– Fermentationsprodukte 11– intestinale 136 ff– Meningitis-verursachende

133, 135 f– Nissle 1917 50, 76, 78, 89,

134 f, 139 ff– – antimutagene Wirkung 83– – Colitis-ulcerosa-Remis-

sionsbehandlung 221 f– – bei Colitis-ulcerosa-Schub

224– – Darmflorabeeinflussung bei

Obstipation 238– – Eisenaufnahmesystem 83– – Interaktion mit intestinalen

Epithelzellen 139 f– – Kolonisationseigenschaften

141– – Kompatibilität mit Mesala-

zin 224 f– – kryptische Plasmide 140– – PCR 140– – probiotisches Potenzial

140 f– – Remissionserhaltung bei

Morbus Crohn 226 f

– – Stammcharakteristika 139 f– – Wirkmechanismus 140 f– – Zellulosesynthese 139– pathogene 132 ff– probiotische 139 ff– Sepsis-verursachende 133,

135– mit Toxinrezeptoren 82– uropathogene 133 ffETEC (enterotoxische Escheri-

chia coli) 133, 138Ethanol 8, 12EU-Gesetzgebung 128 fEubacterium ramulus 16, 18Exopolysaccharide 184

F

Fäkale-Bakterien-Therapie beiColitis-ulcerosa-Schub 224

Fasting-induced adipocyteFactor 46

– Suppression 252 fFehlbesiedlung, bakterielle,

intestinale 70Fentonreaktion 83Fermentation, mikrobielle 7 ffFermentationsprodukte, mikro-

bielle 2Fettablagerung, vermehrte 253Fettlebererkrankung 255– alkoholbedingte 69 ff, 268– – Probiotikawirkung 267 f,

268– nicht-alkoholbedingte 70 ff,

267 fFettsäuren, kurzkettige 7, 15– Adipositas 253– Effekte 187– – antientzündliche 187– Produktion 186– verminderte 234Fettverdauung 16Fiaf (Fasting-induced adipocyte

Factor) 46– Suppression 252 fFingerabdruck-Verfahren 111Firmicutes 6, 68– Fermentationsprodukte 11– Stärkefermentation 8Flagellin 62, 65

Flatulenz 14Flavonoide 255Flora, intestinale s. DarmflorafMLP 65Formiat 8, 11FOS s. Fructo-OligosaccharideFructane, Einfluss auf die

Kolonkarzinogenese 245 fFructo-Oligosaccharide 77, 101,

186– Colitis-ulcerosa-Behandlung

im Schub 223– Schub-Behandlung bei Mor-

bus Crohn 227 fFructo-Oligosaccharid-Inulin-

Gemisch– Colitis-ulcerosa-Behandlung

im Schub 223– Einfluss auf die Kolonkarzi-

nogenese 245 fFructose-6-phosphat-Phospho-

ketolase 12 fFrühgeborenes 283 ff– Probiotikasicherheit 286Fucoseabbau 19

G

Galacto-Oligosaccharid 77– Einfluss auf die Kolonkarzi-

nogenese 246– medizinische Bedeutung 186 f– Synbiotikum 188β-Galactosidase 180Gallekomponenten 67Gallensalzverträglichkeit 114Gallensäure, dekonjugierte 80Gallensäuremetabolismus 16Gallensäurendekonjugation 16GALT (darmassoziiertes lym-

phatisches Gewebe) 39 fGALT-Darmflora-Interaktion 43Gärfutter 109Gärungsstoffwechsel 10 ffGasexkretion, erhöhte 234Gastrektomie, vertikale 257Gastric Bypass 257Gastroenteritis 19 f– akute– – beim Kind 194 ff, 199 ff– – Therapie 199 ff

316

Sachverzeichnis


– bakterielle, Reizdarmsyndrom232 ff

Gastrointestinales Wohlbefin-den 181

Gastrointestinaltrakt, Entero-kokken 119 f

GC-Gehalt der DNA 110Geflügel, Enterococcus-faecium-

Anwendung 125Gelatinase 127Gemisch, probiotisches s. auch

VSL#3– Colitis-ulcerosa-Behandlung

im Schub 223Gemüse, stärkehaltiges, Krebs-

erkrankungsrisiko 243Genomsequenzierung 111Getreide, Oligofructose-angerei-

chertes 201 fGlucose, Lactatbildung 12Glycinoxidation 15Glycinreduktion 14 fGlycolyse 10, 12Gnotobiologie 18 fGnotobionten 18 fGOS s. Galacto-OligosaccharidGuanin 110Guar 186Gut-Sepsis-Hypothese 289 f

H

Haferfasern 188Hämolytisch-urämisches Syn-

drom 136Harnblasenkrebs, Probiotikaef-

fekt 248Harnwegsdesinfizienzen 18Harnwegsinfektion, Escherichia-

coli-bedingte 132 ffHarvey Bradshaw Index 220,

228Haupthistokompatibilitäts-

moleküle 46Haustiere, Enterococcus-

faecium-Anwendung 125HBI (Harvey Bradshaw Index)

220, 228Health Claims 176 f, 179– genetische 177– individuelle 177

– Zulassung 177Hefen, probiotische 62, 65,

144 ffHefepilz-Killertoxin, Streptococ-

cus gordonii 165Helfer-T-Zell-Response, Polari-

sierung 160Helicobacter pylori 6, 19Helicobacter-pylori-Aktivität,

Hemmung 179 fHelicobacter-pylori-Infektion,

Probiotikawirkung 179 fHemicellulosen, Fermentation,

mikrobielle 9 fHepatic Growth Factor 70, 72Hepatopulmonales Syndrom

262 fHepatorenales Syndrom 262Hexose 8– Fermentationsprodukte,

mikrobielle 11HGF (Hepatic Growth Factor) 70,

72HMO (Human milk oligosaccha-

rides) 5Homing der Lymphozyten 25 f,

29Human milk oligosaccharides 5Humane-fäkale-Bakterien-The-

rapie bei Colitis-ulcerosa-Schub 224

HUS (Hämolytisch-urämischesSyndrom) 136

Hyaluronidase 127Hydroquinon 18Hygiene-Hypothese der Aller-

gieentstehung 155Hyperdyname-Zirkulation-Syn-

drom 261 fHypertension, portale 261 f

I

Identifizierung 104 f– Definition 104IFN s. InterferonIgA (Immunglobulin A)– Mikroflorakontrolle 59– sekretorisches 5, 67IgA-Antikörper 24IgA-Induktion 24 f

IgA-Produktion 25 f, 40Immunabwehr, verminderte

263 fImmunantwort– antigenspezifische 40– ausgeglichene 161– IgA-vermittelte 24Immunantwortsteigerung mit

Antitumor-Wirkung 83Immunglobulin A s. IgAImmunmediatoren 48Immunmodulation 77 ff, 188,

273– durch Milchinhaltsstoffe 182– Milchprodukte, fermentierte

178Immunreaktion, Drosselung 60Immunregulation 124– Defekt 218Immunschwäche 177Immunstimulation 176Immunsystem– angeborenes 55– erworbenes 55– gastrointestinales 291– Gendefekt 217 f– Probiotikawirkung 273, 291– Zellteilungsrate 178Immunzellen, Wirkung probio-

tischer Bakterien 79Impfung, nicht parenterale 160Infektion– bakterielle– – nach Leberresektion 296– – nach Lebertransplantation

297– – nosokomiale 289– – prädisponierende Faktoren

289– – Prophylaxe bei Leberzir-

rhose 266 f– gastrointestinale 195– – Prävention mit Präbiotika

201 f– postoperative, Synbiotikum-

wirkung 189 f– posttraumatische, Synbioti-

kumwirkung 191– Prophylaxe 291 ff– urogenitale, Probiotika-

wirkung 181Insulinresistenz 68, 267

317

Sachverzeichnis


Intensivpatient– chirurgischer, Infektionspro-

phylaxe 291 ff– Clostridium-difficile-Infektion

298– Diarrhö, Antibiotika-assoziier-

te 298– Probiotikasicherheit 298 f– Probiotikawirkung 290 ff– Synbiotika-Wirkung 189 ffInterferon-γ 37, 276Interferon-regulierte Faktoren

47Interleukin-10 59 f, 277Intimin 20Inulin 77, 101, 178– Colitis-ulcerosa-Remissions-

behandlung 222– medizinische Bedeutung 186 f– mit Oligofructose 202 f– bei Reizdarmsyndrom 239– Wirkungssteigerung 177Isoflavone 16

J

JNK (Jun N-terminal kinase) 255Joghurt, probiotischer 174 ff– Wirkungsweise 177Joghurt mild 174Joghurtflora 110, 243Joghurtkultur 95, 174Jun N-terminal kinase 255

K

Kanzerogenbindung 84Kapsel bei Enterokokken 127Karies 165Käse, Enterokokken 122 fKäseherstellung 158Killerzellen, natürliche, Stimula-

tion 178Klassifizierung, Definition 104Kohlenhydrate– Abbau, bakterieller 7– unverdauliche 7, 178Koli-Antagonismus 139Kolitis– hämorrhagische 136

– pseudomembranöse 206– Trinitrobenzensulfonat-indu-

zierte 163Kolitisinduktion, Einfluss kom-

mensaler Bakterien 42Kolon, Mikrobiota 6 fKolonadenom, Rezidivrate 244Kolonkarzinogenese– erhöhtes Risiko 246 f– humane Interventionsstudien

246 f– Präbiotikaeinfluss 245 fKolontransitzeit, VSL#3-Einfluss

238Kolontumor 243 ff– Chemoprävention 247– Präbiotikaeffekt 243 f– Probiotikaeffekt 243 fKommensalen– Toleranz 305– überschießende Reaktion

305 fKommensalismus 15Konservierung 108Konzept der qualifizierten

Sicherheitsannahme 158Kost, faserreiche, Krebserkran-

kungsrisiko 243Krankheitsprozess 302Krebserkrankungsrisiko– Lebensmitteleinfluss 243– Präbiotikaeffekt 244 ff– Probiotikaeffekte 243 fKupffer-Zellen, Endotoxin-

wirkung 69 f

L

Lactase 180Lactat 8, 11– Propionatbildung 13Lactat-Dehydrogenat 13Lactatbildung 12 fLactobacillus (s. auch Lakto-

bazillen) 76, 105, 108– acidophilus 5, 51, 84, 89, 96,

176– – antimutagene Wirkung 244– – Darmflorabeeinflussung bei

Reizdarmsyndrom 236– – Eisenhydroxidbindung 83

– – gallensäuretolerante Ver-treter 183

– – Prävention Antibiotika-assoziierter Diarrhö 208

– – Substitution 97 f– – Synbiotikum 189– – Zählmethode 114– bifidus 96– bulgaricus– – Prävention Antibiotika-

assoziierter Diarrhö 208– – Synbiotikum 189– casei 98, 176– – antimutagene Wirkung 244– – immunitas 176– casei Shirota 78, 84, 89, 176– – Darmflorabeeinflussung bei

Obstipation 239– – Synbiotikum 188– confusus, antimutagene Wir-

kung 244– crispatus 89– delbrueckii 176– – Joghurtkultur 174– – Subsp. bulgaricus 176– – – Eisenhydroxidbindung 83– fermentum 5, 89– – beim Intensivpatienten 189– gasseri 89, 96– helveticus 184– johnsonii 89, 176– kefir 81– paracasei 89– – Rasterelektronen-

mikroskopie 104– – Synbiotikum 188– plantarum 51, 78, 89, 160– – bei Adipositas 255– – beim chirurgischen Patien-

ten 190– – Darmflorabeeinflussung bei

Reizdarmsyndrom 235 f– – mit Fruchtsaft 189– – mit Haferfasern 188– reuteri 52, 89, 98, 176– – Darmflorabeeinflussung bei

Reizdarmsyndrom 236– rhamnosus 78, 82, 89, 98, 176– – bei infektiöser Diarrhö

beim Kind 196– – Kombinationspräparat 237

318

Sachverzeichnis


– – Pouchitis-Primärprävention226

– – Prävention– – – Antibiotika-assoziierter

Diarrhö 208 f– – – der Clostridium-difficile-

Diarrhö 212– – Wirkungsspektrum 151– salivarius 5, 89– – Darmflorabeeinflussung bei

Reizdarmsyndrom 236– – Schub-Behandlung bei

Morbus Crohn 227Lactobacillus-Stämme 89Lactobact Premium 152Lactococcus 105, 108– Arten 110– lactis 110, 158– – Antigenverabreichung 160 f– – IL-10-sezernierende 162 ff– – Lebensmittel 176– – Nomenklaturentwicklung

107– – Stamm Thy 12 166 f– – therapeutischer Einsatz,

Umwelt-Sicherheit 166– – Trefoil-Faktoren-Verabrei-

chung 164 f– – Zytokinverabreichung 161 fLactococcus-lactis-Fermenta-

tionskulturen 110Lactoseintoleranz 174, 176, 180Lactosemalabsorber 180Lactulose 186– mit Bifidobacterium longum

247– Einfluss auf die Kolonkarzi-

nogenese 246Lactyl-CoA 13Laktobazillen (s. auch Lacto-

bacillus) 5 f, 103 f– bei akuter Gastroenteritis

beim Kind 199 ff– bei atopischer Dermatitis

280 f– Colitis-ulcerosa-Remissions-

behandlung 221 f– Effekt bei gesteigerter bakte-

rieller Translokation 265– Fermentationsprodukte 11– bei infektiöser Diarrhö beim

Kind 195 f

– Kombinationspräparat 237– Lebensmittel 175 f– Merkmale 108– Nomenklaturentwicklung 107– Prävention nosokomialer

Diarrhöen beim Kind 197 ff– Repetitive genomic element

PCR 113– Schub-Behandlung bei Mor-

bus Crohn 227– Taxonomie 108– vaginale 96– Wachstumsstimulation 186Laktobazillen-Bifidobakterien-

Mischkultur, Einfluss aufAtemwegsinfekte 182

Lamina propria 25, 30 f– Lymphozyten-Gedächtnis-

Status 31– Lymphozyten-Reaktivierung,

antigenbedingte 31Lamina-propria-Lymphozyten

31, 46Lean microbiota 254Lebensmittel– Darmbarrierenschädigung

255– Enterokokken 119 f– fäkal kontaminierte 138– fermentierte 109, 158– funktionelle 175, 302– Krebserkrankungsrisiko 243– probiotische– – Definition 174 f– – matrixspezifischer Gesund-

heitseffekt 177– – Sicherheit 175– – Wirkungsnachweis 177– – Wirkungsweise 177Lebensmittelallergie 67 fLebensmittelwerbung– gesundheitsbezogene 176 f– krankheitsbezogene 176– nährwertbezogene 176Lebererkrankung 260 ff– alkoholbedingte 69 f– bakterielle Translokation

260 ff– chronische 69 ff– – Synbiotika-Wirkung 189Leberfettgehalt, Probiotikawir-

kung 255

Leberresektion– bakterielle Infektion 296– Synbiotikawirkung 296Leberschädigung bei Sepsis 268Lebersteatose 69Lebertransplantation– bakterielle Infektion 297– Synbiotika-Wirkung 189Leberzirrhose 69, 261 f– Infektionsprophylaxe 266 f– Probiotikaeinsatz 265 f– Synbiotikaeinsatz 189, 265 fLEE (Locus of enterocyte effac-

ment) 136 ffLeuconostoc 105, 108 ff– Arten 109– Eigenschaften 109– mesenteroides 89, 109– – Synbiotikum 188LFV (Lymphocyte filled villi) 25 fLignane 16Lipidakkumulation, hepatische

69Lipogenese, hepatische 253Lipopolysaccharid 34Lipoproteine 62 f– Rezeptoren 64Lipoproteinlipase-Aktivität 253Lipoteichonsäure 62 f– Rezeptoren 65Listeria monocytogenes 38Locus of enterocyte effacment

136 ffLungenerkrankung 273 fLymphe, pseudoafferente 28Lymphfollikel, isolierte 25, 28– zelluläre Zusammensetzung

28Lymphknoten, mesenteriale 25,

28 f– Zytokinmuster 29Lymphocyte filled villi 25 fLymphozyten 55– intraepitheliale 25, 30, 40 f, 46Lysozym 38

319

Sachverzeichnis


M

Magen, Mikrobiota, intestinale5 ff

Magenbypass 257Magen-Darm-Sekrete 66Magensaftverdauung 114Maisstärke 191Makrophagenstimulation 178MALT (Mucosa-associated

lymphoid Tissue) 24, 31Maltodextrin 191MAMP (Microbe-associate

molecular patterns) 34MDP s. MuramyldipeptidMedikamente 302Megaspaera elsdenii 13Meningitis 133, 135MENRC (Meningitis-verursa-

chende Escherichia coli) 133,135 f

Mesalazin 221 ff– Kompatibilität mit Escherichia

coli Nissle 1917 224 fMetabolisches Syndrom 252Metchnikoff, Elie (Ilja) 174Meteorismus 234– Reduktion, VSL#3-bedingte

238Methanbildung 14Methanobrevibacter smithii 2 f,

6– Wasserstoffmetabolismus 14Methoden, mikrobiologische 4MHC (Haupthistokompatibili-

tätsmoleküle) 46Microbe-associate molecular

patterns 34Mikrobiom 4Mikrobiota, intestinale 2 ff– Darmepitheldurchdringung

307– Entwicklung 4 ff– Erwachsener 5 ff– im Alter 6– individuelle 307– metabolischer Austausch mit

dem Wirt 306 f– Säugling 5Mikrobiota-Wirt-Interaktion

15 ff

Mikroflora– kommensale, Immunsystem-

reaktion 60– Kontrolle durch IgA 59– lokale, Wiederherstellung 181– Toleranz, intestinale 55 fMikronährstoffe 101Mikroorganismen– darmpathogene 19 f– – Überwucherung der Darm-

flora 195– darmrelevante 3– lebende 175– probiotische 76, 89– QPS-Status 92 f– symbiotische 24Mikrozine 84– Escherichia coli Nissle 1917

140Milch, mit Lactobacillus acido-

philus fermentierte, bei Coli-tis-ulcerosa-Schub 223

Milcherzeugnisse 98Milchfaktor, hypocholesterol-

ämischer 183Milchformula, hypoallergene

281Milchinhaltsstoffe, natürliche

177, 182Milchprodukte– fermentierte 174 ff– – Gesundheitseffekte 178 ff,

183– – bei Helicobacter-pylori-

Infektion 179 f– – immunmodulatorische

Eigenschaften 178– gesäuerte 174– Krebserkrankungsrisiko 243Milchsäurebakterien 12 f– antimutagene Wirkung 243 f– Gattungen 105– nachteilige Effekte 104– probiotische 89, 108– – Charakteristik 103 f– – Selektionskriterien,

qualitative 114 f– – Taxonomie 103 ff– Stoffwechsel 158– Systematik 95– taxonomische Gliederung 106Milchsäuregärung 12 f

Milch-Streptokokken 96Milieu, intestinales, Einfluss

fermentierter Milchprodukte178

Mischpräparat, probiotisches s.auch VSL#3

– antimutagene Wirkung 244Moro, Ernst 96Mukus 66Mukusproduktion, bakterielle

137Multi-Spezies-Konzept 151 ffMulti-Spezies-Probiotika– gesundheitsfördernde Wir-

kung 153– optimale Kombination 155– pH-Bereich 152– Schleimhautbesiedlung 152 f– Synergismen 152 ff– Wachstumsförderung, gegen-

seitige 153 f– Wirkungsmechanismus 152 ffMuramyldipeptid 304– Rezeptoren 64 fMustererkennungsrezeptoren

34 ff, 46 f, 62, 303, 306Mutaflor 139Mutation, Probiotikaeffekt 243 fM-Zellen (mebranöse Epithelial-

zellen) 26 f– Antigentransport 39

N

Nahrungsantigene 24, 33, 40 fNahrungsergänzungsmittel 101Nahrungsmittelallergie 164– Lactococcus lactis, IL-10-

sezernierende 164Nahrungssubstanzen, bakte-

rielle Transformation 15Nahrungstoffresorption 252NAIP-Proteinfamilie 36NALP-Proteinfamilie 36, 305NDR (NOD-like-Rezeptoren) 62NEC s. Enterokolitis, nekrotisie-

rendeNeosugar 247Neugeborenes 283 ff– Probiotikasicherheit 286NF-κB 47, 71, 73, 303 ff

320

Sachverzeichnis


NF-κB-Aktivierung 36NF-κB-Expression, Reduktion

187Nicht-Milchsäurebakterien, pro-

biotische 89Nicht-Stärke-Polysaccharide,

Fermentation, mikrobielle 9 fNissle, Alfred 139, 218NLR (NOD-like-Rezeptoren) 62,

303 ffNOD-like-Rezeptoren 62, 303 ffNomenklatur, Definition 104Nutztiere– Enterococcus-faecium-An-

wendung 124– Probiotikaeinsatz, EU-Gesetz-

gebung 128 f

O

Obese microbiota 254Obstipation– Probiotikawirkung 181, 238 f– Reizdarmsyndrom 232O-Desmethylangolensin 16Oenococcus 110Oligofructose 178– mit Inulin 202 f, 247– Prävention gastrointestinaler

Infektionen 201– bei Reizdarmsyndrom 239– Synbiotikum 189– Therapie akuter infektiöser

Diarrhö 202– Wirkungssteigerung 177Oligosaccharide 5– präbiotische, Wirkungssteige-

rung 177Organerkrankung, alkohol-

bedingte 68Organresektion, Synbiotika-Wir-

kung 189 fOrganversagen, multiples 298ORL (orale Rehydrationslösung)

194Orla-Jensen, Sigurd 95, 97Orthomol Immun pro 152

P

PAIs (Pathogenitätsinseln) 135 fPAMP (Pathogen-associate

molecular patterns) 34, 63, 65Paneth-Zellen 38Pankreaslipase-Aktivität 255Pankreasresektion, Infektions-

prophylaxe 295Pankreatitis, akute, Synbiotika-

Wirkung 191, 297Pathogen-associate molecular

patterns 34, 62 f, 65Pathogenitätsinseln 135 fPattern Recognition Receptors

34 ff, 46 f, 62, 303, 306PCR (Polymerase chain reaction)

s. PolymerasekettenreaktionPDAI (Pouchitis Disease Activity

Index) 225 fPediacoccus pentosaceus 188Pediococcus 105– clausenii 109– Merkmale 109Pektine 77– Fermentation, mikrobielle 9 ff– Synbiotikum 188Peptide– ACE-inhibitorische 184– antimikrobielle 38, 66 f, 79 f– – Induktion 80Peptidoglykan 62 f– Rezeptoren 64Peptidsynthese, bakterielle 158 fPeritonitis, bakterielle, spontane

262Permeabilität, intestinale 70, 72– gesteigerte 263– Lactobacillus-plantarum-Wir-

kung 189Peyer-Platten 25 ff, 29– Antigenaufnahme 26PFGE (Pulsfeld-Gelelektropho-

rese) 112 fPflanzen, arbutinreiche 18pH-Wert, intestinaler, Senkung

188Phagozytenstimulation 178Pheromone 127Phospholipase A2 38Phytoöstrogene 16

Pilzinfektionsabwehr 36Pneumonie, posttraumatische,

Synbiotikumwirkung 191Polymerasekettenreaktion 4,

111 f– Escherichia coli Nissle 1917

140Polyphenole 16 ffPolysaccharide, zwitterionische

41Polytrauma 298Pouchanastomose, ileoanale 225Pouchitis 225 f– Aktivitätsindex 225 f– chronisch rezidivierende 225– Darmflora 216 f– Probiotikaeinsatz, Studien

220– Probiotikaindikation 228– refraktäre 225– Rezidivprophylaxe 225– Therapie 226Pouchitis Disease Activity Index

225 fPräbiotika 178– Definition 76 f, 186– Effekte 186– Fermentation durch Darm-

bakterien 187– Krebserkrankungsrisiko 244 ff– künftige Anwendung 308 f– medizinische Bedeutung 186 f– bei Morbus Crohn, Studien

220– Prävention gastrointestinaler

Infektionen 201 f– bei Reizdarmsyndrom 239– Schub-Behandlung bei

Morbus Crohn 227 f– Substanzen 186– Wirksamkeit 85– Wirkungsweise 201Präbiotikum-Prinzip, Einfüh-

rung 100 fProbenmaterialgewinnung 3Probio AB 189 ffproBiotik 152Probiotika 255– bei akuter Pankreatitis 297 f– bei alkoholbedingter Fett-

lebererkrankung 268– bei Allergie 276 f

321

Sachverzeichnis


Probiotika, antimutageneWirkung 243 f

– bei atopischer Dermatitis280 f

– bei Colitis ulcerosa, Studien219

– Darmflorabeeinflussung beiReizdarmsyndrom 235 ff

– Definition 76, 175, 187– Effekte 187 f– – bei gesteigerter bakterieller

Translokation 264 f– – auf Harnblasenkrebs 248– einfache 151– – gesundheitsfördernde Wir-

kung 153– – Schleimhautbesiedlung 153– Einsatzziel 92– genetisch modifizierte 158 ff– – Umwelt-Sicherheit 166– gesetzliche Regelungen 88 f– Infektionsprophylaxe 291 ff– Kombinationspräparat– – bei Reizdarmsyndrom 237 f– krankheitsspezifische 154 f– Krebserkrankungsrisiko 243 f– künftige Anwendung 308 f– bei Leberschädigung 268– bei Leberzirrhose 265– medizinische Bedeutung 187 f– mehrstämmige 151– bei Morbus Crohn, Studien

220, 226 ff– NEC-Prävention 285 f– bei nicht-alkoholbedingter

Fettlebererkrankung 267 f– Pathogenität 92– Pharmakokinetik 90 f– Pouchitis-Primärprävention

225 f– Pouchitis-Rezidivprophylaxe

225– bei Pouchitis, Studien 220– Pouchitis-Therapie 226– Prävention– – Antibiotika-assoziierter

Diarrhö 207 ff– – – Studien 207 ff, 210 f– – der Clostridium-difficile-

Diarrhö 212– Remissionserhaltung bei Mor-

bus Crohn 226 f

– Schub-Behandlung bei Mor-bus Crohn 227 f

– in der Schwangerschaft 277 f– Selektionskriterien, qualita-

tive 114 f– Sicherheit 89 f, 213– – Beurteilungskriterien 91 f– – beim Früh-/Neugeborenen

286– – beim Intensivpatienten

298 f– bei Steatohepatitis 267 f– stillende Mutter 277 f– Taxonomie 114 f– Umgebungsbedingungen 114– Vertrautheit 92– Virulenzfaktoren 91– Wachstumsprüfung 114– Wechselwirkung mit dem

Wirt 92– Wirkmechanismus 51 f, 77 ff– Wirkstrukturen 51– Wirkung– – bei Adipositas 255– – bei CED 50 ff– – immunmodulatorische 273– – metabolische 273– – bei normaler Darmflora

152– – nutritive 273– – protektive 273– Wirkungsspektrum 151Probiotikum-Prinzip, Einfüh-

rung 99 fProktokolektomie 225 fPropionat 8, 11Propionibacterium freudenrei-

chii 89– Kombinationspräparat 237Propionsäuregärung 13Proteine– heterologe, Sekretion durch

Lactococcus lactis 159– Peptidoglykan-bindende 66 fProteinkinasen, Mitogen-akti-

vierte 47Proteinsynthese, bakterielle

158 fProteobacteria, Fermentations-

produkte 11PRR (Pattern Recognition Re-

ceptors) 34 ff, 62, 303, 306

Publication bias, Studien zurPrävention Antibiotika-asso-ziierter Diarrhö 209

Pulsfeld-Gelelektrophorese 112 fpur Pulver 152Pyruvat 12 fPyruvat-Formiat-Lyase 13

Q

QPS (qualifizierten Sicherheits-annahme) 158

QPS-Konzept 92 f

R

Radikalenfänger 187Randomly amplified polymor-

phic DNA 112RAPD (Randomly amplified

polymorphic DNA) 112Rehydrationslösung, orale 194Reisediarrhö 138, 176– Probiotikawirkung 179– Prophylaxe 146Reizdarmsyndrom 121– Darmflora 232, 234– – probiotische Beeinflussung

235 ff– Definition 232– Diarrhö-dominantes 234– postinfektiöses 232 ff– Probiotikaeinsatz 235 ff– – Kombinationspräparat 237 f– Probiotikawirkung 181– Therapie 239Repetitive genomic element PCR

112 ffrepPCR (Repetitive genomic

element PCR) 112 fResistenzsteigerung 178Retinolsäure 26Ribosomen, bakterielle, Unter-

einheiten 4Rifaximin 225RNA– doppelsträngige 65– ribosomale 4– – Gene 4rRNA (ribosomale RNA) 4Ruhr, bakterielle 138

322

Sachverzeichnis


S

Saccharase-Isomaltase-Mangel– experimentelle Saccharomy-

ces-boulardii-Anwendung147

Saccharomyces– boulardii 76, 89, 144 ff– – Antitoxin-Effekt 82– – bei Colitis-ulcerosa-Schub

222– – experimentelle Anwendung

146 f– – bei infektiöser Diarrhö

beim Kind 195– – klinische Anwendung 144 ff– – Pharmakokinetik 144– – Prävention– – – Antibiotika-assoziierter

Diarrhö 208 f– – – der Clostridium-difficile-

Diarrhö 212– – Proteasesekretion 85– – Remissionserhaltung bei

Morbus Crohn 227– – Wirkung– – – antisekretorische 147 f– – – auf zellulärer Ebene 147 f– cerevisiae CBS 5926 144Salmonella– enterica, Servovar Enteritidis,

Invasionshemmung 81– typhimurium 38Salmonellainfektion 19 fSalmonella-Mutagenitätstest

243 fSauerstoffverbrauch, bakteriel-

ler 5Säugling– gestillter 5– nicht gestillter 5Säuregärung, gemischte 13Schädel-Hirn-Trauma 298Schleimhautimmunsystem,

integriertes 24, 31SDG (Secoisolariciresinoldiglu-

cosid) 17 fSecoisolariciresinoldiglucosid

17 fSecond-Messenger-Reaktions-

wege, intrazelluläre, Wirkung

von Saccharomyces boulardii147 f

Selbstantigen, Toleranz 55SEPEC (Sepsis-verursachende

Escherichia coli) 133, 135Sepsis 289 f– nach Leberresektion 296– nach Lebertransplantation

297– neonatale 133, 135Serumcholesterinspiegel-Sen-

kung 121, 124Shiga-Toxin 137Shigella spp. 138Shirota, Minoru 98Sicherheitsannahme, qualifizier-

te 158Sicherungssystem– aktives 166– passives 166sIgA (sekretorisches Immunglo-

bulin A) 5Slackia isoflavoni convertens 16Sondenernährung, Diarrhöprä-

vention 146Soy-Oligosaccharide 186Sporolactobacillus inulinus 8916S-rRNA-Gen 416S-rRNA-Gensequenzierung

111Stamm, Definition 105Staphylokokken 5 fStarch utilization system 9Stärke– Fermentation, mikrobielle 7 ff– resistente– – Einfluss auf die Kolonkarzi-

nogenese 246– – Synbiotikum 188Steatohepatitis 69 f, 267– Probiotikawirkung 267 fSteatorrhoe 7Stickland-Gärung 14 ffStickstoffmonoxid 262Stickstoffverbindungen, Fer-

mentation, mikrobielle 10Stoffwechsel, bakterieller 7 ff– Intermediate 11– Metabolitenwirkung auf den

Wirtsorganismus 15– schädliche Produkte 16– Substrate 7 ff

Streptococcus 108– faecium, Darmflorabeeinflus-

sung bei Reizdarmsyndrom237

– gordonii, Antikörperverabrei-chung 165

– lactis 96– mutans 165– thermophilus 51, 83, 96, 176– – mit Bifidobacterium lactis

197 ff– – Eigenschaften 110– – Joghurtkultur 174– – Prävention Antibiotika-

assoziierter Diarrhö 209– – Synbiotikum 189– – Taxonomie 110Streptokokken 5 f, 96 fStressmechanismus, zellulärer,

Regulation 48Stuhl-pH, Reduktion 187Substitutionsprinzip 97 ffSuccinat 8, 11Superoxidbildung 127Symbioflor 127 fSymbioflor 2 141Symbiose 15Synbiotic 2000 189 ff– ohne Probiotika 190Synbiotik Forte 191Synbiotika 100 f, 177– bei akutem Trauma 190 f– bei akuter Pankreatitis 191,

297 f– bei Colitis ulcerosa, Studien

219– Definition 77– Einfluss auf die Kolonkarzi-

nogenese 247– beim Intensivpatienten 189 ff– klinische Studien 188 ff– nach Leberresektion 296– bei Leberschädigung 268– nach Lebertransplantation

297– bei Leberzirrhose 265– medizinische Bedeutung

188 ff– bei Morbus Crohn, Studien

220– Wirkungsweise 81Synergy 1, Colitis-ulcerosa-

Behandlung im Schub 223

323

Sachverzeichnis


T

Tageseinrichtung, Diarrhöinzi-denz 195

Taxonomie 92– Definition 104– molekularbiologische Metho-

den 110 ff– Stufen 105Tetanus-Toxin-Fragment C,

Lactococcus lactis 162TFF s. Trefoil-FaktorenTGF-β (Transforming Growth

Factor-β) 59 fTh 1/Th 2-Gleichgewicht, Ver-

schiebung 178Tierernährung 99 f, 104, 109– Probiotikaeinsatz, EU-Gesetz-

gebung 128 fTiermodell, gnotobiotisches 41 fTight junctions 37, 50 f, 63, 66,

141Tissier, Henry 96TLR (Toll-like-Rezeptoren) 35 f,

62 f, 303 f, 307T-Lymphozyten 24– Migration zur Lamina propria

30– regulatorische 276TNF-α 37, 70 f– Fettlebererkrankung, nicht-

alkoholbedingte 267Toleranz– immunologische 55– intestinale 55 f– – versagende 56– orale 24, 29, 33, 40 f, 56 f– – Definition 56– – Effektor-Mechanismen 57– – Induktion 58– – therapeutische Nutzung 57– – Tiermodell 56 f– periphere 56– zentrale 55Toll-like-Rezeptoren 35 f, 62 f,

303, 307Toxin ShET 2 138Toxinbildung 137Toxineliminierung 188Toxininhibierung 81Toxinproduktion, bakterielle 20

Transforming Growth Factor-β59 f

Transitzeit, gastrointestinale181

Translokation, bakterielle 178– bei Adipositas 254 f– Fettlebererkrankung, nicht-

alkoholbedingte 267– gesteigerte 260 ff– – Pathophysiologie 263 f– – Probiotikaeffekt 264 f– Lebererkrankung 260 ff– nach Pankreasresektion 295– postoperative 289– Sepsisentstehung 289 f– Steatohepatitis 267– Verhinderung 187 fTranszytose 26Trauma, akutes, Synbiotika-Wir-

kung 190 fTrefoil-Faktoren 164– Verabreichung durch Lacto-

coccus lactis 164 fTruncus intestinalis 25Trypsin 38Tumorpromotorenbindung 83Typisierung, molekularbiologi-

sche 111 ffTypstamm 105Typ1-T-Helferzellen, Polarisie-

rung 160T-Zell-Antwort, antigenspezifi-

sche 40T-Zellen– regulatorische 57– Wirkung von Escherichia coli

Nissle 1917 141

U

Übergewicht 252Unterernährung beim Säugling

195UPEC (uropathogene Escherichia

coli) 133 ffUrease 19

V

Vancomycin-Resistenz, Entero-kokken 126

Varizenblutung 262Verdauungsstörung 181Verdauungstraktmorphologie,

Mikrobiotaeinfluss 18 fVerderbsmikroorganismen 109Vibrio cholerae 20Villi, Lymphozyten gefüllte 26 fViren 62Virulenzfaktoren– Enterokokken 126 f– Wirkung von Saccharomyces

boulardii 148VSL#3 50 f– bei Adipositas 255– bei Colitis-ulcerosa-Schub 223– bei Leberschädigung 268– bei Leberzirrhose 265– Pouchitis-Primärprävention

225 f– Pouchitis-Rezidivprophylaxe

225– Pouchitis-Therapie 226– bei Reizdarmsyndrom 237 f

W

Wasserstoffbildung 14Wasserstoffperoxidbildung 127Weissella 110Winterinfektion 182Wirt-Darmflora-Interaktion

303 ffWohlbefinden, gastrointestina-

les 181

X

Xylo-Oligosaccharide 186– Einfluss auf die Kolonkarzi-

nogenese 246

324

Sachverzeichnis


Z

Zellen– Antigen-präsentierende 24,

58– dendritische 25 f, 28 f, 41 f– – antigenbeladene 28– – Antigentransport 40– – intraepitheliale 29

– – subepitheliale 29Zellkommunikation 303 ffZellpopulationen, reaktive– Anergie 57 f– klonale Deletion 57 fZirkulation, hyperdyname 261 fZirkulationssyndrom, hyper-

dynames 261 fZöliakie 56

Zyklooxygenase-2-Expression,Reduktion 187

Zymosan 62, 65Zytokine 161 f– proinflammatorische 37, 262– – Probiotikaeffekt 265– Verabreichung mit Lacto-

coccus lactis 161 fZytokinfreisetzung 178Zytokinproduktion 30

325

Sachverzeichnis


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Einführung - bücher.de · Dipl.- Ing. Dr. nat. techn. Konrad J. Domig Department für Lebensmittelwissenschaften und -technologie Universität für Bodenkultur Wien Muthgasse 18