MICROBES UND SIE normale Flora, Flora für die Verdauung.

MICROBES UND SIE normale Flora, Flora für die Verdauung.

MICROBES UND SIE normale Flora, Flora für die Verdauung.

MICROBES UND SIE: NORMAL FLORA

Mikroben sind überall. Sie bevölkern die Luft, das Wasser, die Erde, und haben sogar intime Beziehungen mit Pflanzen und Tieren entwickelt. Ohne Mikroben, das Leben auf der Erde aufhören würde. Dies ist vor allem auf die wesentlichen Rollen Mikroben in den Systemen spielen, die das Leben auf der Erde, wie Nährstoffkreislauf und die Photosynthese unterstützen. Ferner ist die Physiologie, Ernährung und den Schutz von Pflanzen und Tieren (einschließlich Menschen) mit Mikroben abhängig von verschiedenen Beziehungen. Dieser Bericht konzentriert sich auf die Beziehungen zwischen Mikroben und Menschen. Und wie wir diese Beziehungen sind Schlüsselfaktoren sehen werden, die bestimmen, ob wir ein gesundes Leben zu leben.

Microbes und Sie

Sie sind in Mikroorganismen bedeckt! In der Tat gibt es etwa 10-mal so viele prokaryotische Zellen (vor allem Bakterien) mit Ihrem Körper verbunden ist, als es eukaryotischen Zellen sind, aber das ist eine gute Sache.

Mikroben, die den menschlichen Körper während der Geburt oder kurz danach verbleibende während des gesamten Lebens zu besiedeln, werden als normale Flora bezeichnet [1-2]. Normale Flora kann in vielen Stellen des menschlichen Körpers einschließlich der Haut (insbesondere den feuchten Bereichen, wie beispielsweise die Leiste und zwischen den Zehen), der Atemwege (insbesondere der Nase), der Harnwege und des Verdauungstrakts (hauptsächlich den Mund gefunden werden und der Doppelpunkt). Auf der anderen Seite, Bereiche des Körpers, wie dem Gehirn, dem Kreislaufsystem und die Lungen sollen sterile (mikrobenfrei) bleiben.

Abbildung 1: Lage der normalen mikrobiellen Flora. Jeder dieser Bereiche des Körpers enthalten eigene Mikroumgebungen und verschiedene Bewohner von Mikroben

Der menschliche Körper bietet viele einzigartige Umgebungen für unterschiedliche Bakteriengemeinschaften zu leben. In diesem Zusammenhang beziehen sich die Wissenschaftler auf den menschlichen Körper als Wirt. Eine positive Wirt-Mikroben-Beziehung ist in der Regel entweder als mutualistic oder commensalistic beschrieben. In mutualism sowohl der Wirt und die Mikrobe profitieren. Was in Auftrag Kommensalismus ist, bei denen ein Partner der Beziehung Vorteile (in der Regel die Mikrobe) und dem anderen Partner (in der Regel der Host) weder begünstigt wird noch geschadet. In vielen Fällen kann es schwierig sein, festzustellen, ob ein bestimmter Host-Mikrobe Beziehung sollte mutualistic oder commensalistic betrachtet werden, da die Wissenschaftler nur beginnen, die Rolle der normalen Flora in der menschlichen Gesundheit zu verstehen. Mit anderen Worten, können einzelne Mikroben wichtige Funktionen in unserem Körper tragen, die wir noch nicht entdeckt haben. Genau wie Host-Mikrobe Beziehungen positiv oder neutral sein können, können sie auch negativ sein. Solch ein Wirt-Mikroben-Beziehung in der Regel als parasitären oder pathogenen beschrieben. In einer parasitären Beziehung der Mikrobe Vorteile auf Kosten des Wirts und in ähnlicher Weise in einem pathogenen Beziehung bewirkt, dass die Mikrobe Schäden an den Host. In beiden Fällen die Kosten für den Host kann von leicht bis tödlich variieren.

Ob eine Host-Mikrobe Beziehung ist «positiv» oder «negativ», hängt von vielen Faktoren ab. Und in den meisten Fällen wird die Beziehung tatsächlich positiv bleiben. Der Wirt bietet eine Nische und Ernährung für die Kolonisierung Mikrobe und die Mikrobe befindet sich in einem Raum, der ein potentieller Parasit oder Krankheitserreger könnten sonst kolonisieren. In diesen Fällen kann mikrobiellen Gemeinschaften helfen auch bei der Verdauung oder synthetisieren Nährstoffe für den Host. Allerdings ist das Leben nicht immer perfekt, und in bestimmten Situationen gut stehende Mitglieder Ihrer normalen Flora kann Krankheit oder eindringende Krankheitserreger verursachen kann sie verdrängen. Das Ergebnis wird Krankheit sein. Um einige dieser Szenarien illustrieren lassen Sie uns einen genaueren Blick auf mikrobielle Gemeinschaften in verschiedenen Bereichen des menschlichen Körpers gefunden.

Das Leben auf der Oberfläche, die Haut

Die menschliche Haut ist nicht besonders reich Platz für Mikroben zu leben. Die Hautoberfläche ist relativ trocken, leicht sauer und die primäre Quelle der Ernährung ist tote Zellen. Dies ist eine Umgebung, die das Wachstum vieler Mikroorganismen verhindert, aber wenige haben das Leben auf unserer Haut angepasst.

Propionibacterium acnes ist ein Gram-positive Bakterien, die die Haut lebt. P. acnes Anaerobier sind, so dass sie lebt in Poren und Drüsen, wo der Sauerstoffgehalt niedriger sind. Wie der Name andeutet P. acnes bewirkt, dass die gemeinsame Akne genannt Hautzustand. Obwohl Akne Ausbrüche in der emotionalen und körperlichen Beschwerden führen kann, ist die Infektion nicht lebensbedrohlich. Ein Punkt, ergänzt durch P. acnes eine wichtige Rolle Durchführung durch Nischen besetzen, die sonst von gefährlichen Krankheitserreger besiedelt werden könnte.

Ein weiteres prominentes Mitglied der Hautflora ist Staphylococcus epidermidis. Dies ist eine sehr angepasst Gram positive Bakterien, die an vielen Stellen im Körper zu überleben. S. epidermidis verursachen lebensbedrohliche Erkrankung in Krankenhauspatienten kann, wenn invasive medizinische Geräte wie Katheter verwendet werden. In solchen Fällen, S. epidermidis bilden Antibiotika-resistente Biofilmen entlang des Katheters und in die Blutbahn systemische Infektion verursachen, die tödlich sein kann. Bei diesem Szenario S. epidermidis würde eine opportunistische Erreger in Betracht gezogen werden, da es sich mit bestimmten Bedingungen versehen gutartigen bleibt, bis die es erlauben, eine Krankheit zu verursachen. S. epidermidis wurde eigentlich keine ernsthafte Gefahr für die menschliche Gesundheit vor der Einführung von Kathetern und Operation betrachtet. Heute, Forscher und Hersteller entwickeln neue Ansätze für Katheter entwickeln, die die Biofilmbildung verhindern.

Eine bakterielle Sneeze, die Nase

Die menschliche Nase ist die Heimat der berüchtigten Gram-positiven Bakterium Staphylococcus aureus. bekanntesten in Krankenhäusern für seine Rolle, wo es eine Hauptursache für chirurgische Wunde und systemische Infektion ist. Sie haben vielleicht gehört von S. aureus in den Medien, in denen es oft als MRSA bezeichnet wird, für Methicillin Resistant stehen Staphylococcus aureus. Infektionen dieses Bakteriums sind jetzt eine sehr ernste Bedrohung für die menschliche Gesundheit, weil es resistent gegen alle im Handel erhältlichen Antibiotika geworden ist, einschließlich Methicillin und Vancomycin. Es wird oft in den Augen der Mitarbeiter des Gesundheitswesens getragen und von Patient zu Patient übertragen werden. Warum manche Menschen tragen S. aureus während andere dies nicht tun, ist nicht bekannt.

Eine Mouthwash Auswärts

Es wird geschätzt, dass 500 bis 600 verschiedene Arten von Bakterien auf Schleim und Speisereste im Mund gedeihen. Ein überwiegender Mitglied dieser Gemeinschaft ist das Gram-positive Bakterium Streptococcus mutans. Er wächst auf Biofilme auf der Oberfläche der Zähne (Plaque), wo es Zucker und wandelt sie in Milchsäure verbraucht. Milchsäure erodiert die Emaille auf der Oberfläche der Zähne, die zur Bildung von Hohlräumen führt. Interessanterweise haben eine Gruppe von Forschern eine Strategie entwickelt, Karies zu bekämpfen, indem sie einen genetisch veränderten Stamm von Bakterien verwenden, die ein Toxin produziert, die spezifisch tötet S. mutans [3]. Der Trick besteht darin, dass diese genetisch veränderten Stamm von Bakterien werden nur in den Mund zu überleben, wenn man es mit bestimmten Nährstoffen zu versorgen. Grundsätzlich Sie den neuen Stamm von Bakterien auf die Zähne putzen und sie produzieren ein Toxin, das das Wachstum von verhindert S. mutans die Produktion von Milchsäure verringert wird. die Belastung von Bakterien im Mund bieten Ihnen die essentieller Nährstoff zu halten, indem rauschen täglich mit einem Mundwasser-nur nicht vergessen, Ihre Bakterien zu füttern!

Unabhängig davon, ob Karies ist eine Krankheit ernst genug, um die Verwendung eines neuen Stammes von gentechnisch veränderten Bakterien zu rechtfertigen, ist fraglich. Die Auswirkungen der Populationen von Bakterien im Mund zu verändern kann unvorhersehbare Folgen haben. Beispielsweise, Streptococcus pneumoniae ist ein viel bedrohlichen Bakterien, die den Mund besiedeln können. Es ist ein opportunistischer Krankheitserreger, der in Mund und Rachen wartet eine Chance besteht darin, die Lunge zu infizieren, wenn Abwehrsysteme sind niedrig, wie nach einer Infektion mit Influenza (Grippe). Unter normalen Umständen das Wachstum von S. mutans out konkurriert das Wachstum von S. pneumoniae im Mund. Würde die Entfernung von S. mutans von Ihrem Mundflora führt zu erhöhten Wachstum von S. pneumoniae. und damit ein erhöhtes Risiko einer Pneumonie Vertrags?

Trotzen Magensäure

Welche Art von Organismus würde in einem stark sauren (pH 1-2) Umgebung wie dem Magen leben? Nicht überraschend, da es nicht viele Organismen, die in dieser Umgebung zum Leben angepasst haben. Ein Organismus, der im menschlichen Magen entdeckt wurde leben, ist das Gram-negative Bakterium namens Helicobacter pylori [4]. Wie kann es überleben? Nun, es schafft eine weniger saure Mikroumgebung. Die Bakterien erreichen dies, indem bis zu einer Tiefe in den Magen des Schleimhaut burrowing wo der pH-Wert im wesentlichen neutral ist. In Ergänzung, H. pylori ein Enzym Urease erzeugen genannte Harnstoff durch den Magen zu Ammoniak und Kohlendioxid zu konvertieren.

Abbildung 2: H. plyori schafft es eigene Mikro durch in die Schleimhaut des Magens gräbt. Innerhalb der Auskleidung ist die Mikrobe dann in der Lage pH-Werte zu vermeiden, die es normalerweise töten würde. Dabei kann es auch Geschwüre erzeugen.

H. pylori der Erreger von Magengeschwüren, dachte etwas einmal durch Stress verursacht werden, unter anderem, die aber jetzt mit Antibiotika geheilt werden. Genau wie H. pylori Geschwüre verursacht ist noch nicht bekannt. Es wird angenommen, dass das Bakterium kann eine Immunantwort im Wirt induzieren, die in unkontrollierter lokale Entzündung und der Erzeugung von Geschwüren führt. Darüber hinaus ist es nun klar, dass Magenkrebs mit H. pylori-Besiedlung als auch verbunden ist. Die Forschung ist im Gange, um zu bestimmen, welche Rolle H. pylori in diesem Prozess spielt. Insgesamt etwa 30 bis 50% der Bevölkerung der Erde besiedelt durch H. pylori und Forschung hat gezeigt, dass H. pylori Kolonisation variiert von Land zu Land und zwischen den sozioökonomischen und ethnischen Gruppen. Wie diese Übertragung auftritt, ist ebenfalls unbekannt. Bemerkenswerterweise entwickeln Geschwüre in weniger als 20% der kolonisierten Menschen durch H. pylori. Die Tatsache, dass die Mehrheit der Menschen mit H. pylori besiedelt nie Geschwüre entwickeln hat Mikrobiologen aufgefordert, legen nahe, dass H. pylori sollte die normale Flora des menschlichen Magens in Betracht gezogen werden. Einige Forscher glauben, dass H. pylori vor Bedingungen zu schützen, kann helfen, wie infant Durchfall und Erkrankungen der Speiseröhre. Würde die Entfernung von H. pylori Einsatz von Antibiotika haben ungeahnte Folgen für unser inneres Ökosystem, und so unsere Gesundheit? Was genau H. pylori bis zu im menschlichen Magen weitere Forschung erwartet.

Duenndarm gegen Colon

Im Vergleich zu dem Magen, der Dünndarm eine relativ gast Umgebung [5]. Allerdings ist der Dünndarm präsentiert Mikroben mit einer neuen Herausforderung hohen Durchflussraten. Dies macht es schwierig für die Bakterien in den Dünndarm zu kolonisieren, weil sie sehr schnell ausgewaschen erhalten. Als Ergebnis bleibt die Konzentration von Bakterien im Dünndarm relativ niedrig (10 6 Bakterien pro ml) und menschliche Enzyme tragen die meisten der Verdauungsprozesse aus. die Konzentration von Bakterien im Dünndarm zu minimieren kann eine Strategie sein, die unser Körper angepasst, um haben mikrobielle Konkurrenz für hochwertige Nährstoffe wie einfache Zucker und Proteine ​​zu vermeiden.

Im Kolon langsam, die Dinge nach unten. Während es etwa 3-5 Stunden dauert für Nahrung durch den Dünndarm zu bewegen, dauert es 24-48 Stunden für Nahrung durch den Doppelpunkt zu reisen. Diese langsamere Strömungsgeschwindigkeit gibt Bakterien im Dickdarm Zeit so zu reproduzieren, daß sie erreicht sehr hohe Konzentrationen (10 -10 12 13 Bakterien pro ml). Bakterien für etwa 35-50% der colon Inhalt in das Lumen Konto verpackt und für etwa 2 lbs Gesamtkörpergewicht bei einem Erwachsenen. Der Doppelpunkt ist ein Vorratstank für Bakterien, die in den Endstadien der Verdauung der Nahrung teilnehmen. Denn es ist hier, dass die Bakterien mit Polysacchariden präsentiert werden, die durch menschliche Enzyme werden nicht abgebaut. Der Prozess des Polysaccharids Abbau im Dickdarm wird als colonic Gärung bezeichnet. Diese Polysaccharide werden aus Pflanzenmaterial abgeleitet ist (z. B. Cellulose, Xylan und Pektin) und aus menschlichen Zellen (z. B. die Polysaccharide, die Darmzellen zusammenkleben) und von Dickdarmbakterien leicht abgebaut. Polysaccharids Fermentation resultiert in der Produktion von Acetat, Butyrat und Propionat, die als Quelle für Kohlenstoff und Energie, die von Schleimhautzellen des Dickdarms verwendet werden. Somit kann der Darm ein Organ der Verdauung werden in Betracht gezogen, wo Bakterien die Mehrheit der Arbeit zu tun.

Abbildung 3. Ein Kolon Habitant. Mikrobielle Flora im Dickdarm sind in der Lage Polysaccharide zu verdauen, die durch Schwimmer, die sonst schwer verdaulich sein würde.

In der entwickelten Welt, wo Nährstoffe reichlich sind, ist Fermentation im Darm für das Überleben nicht wesentlich. Doch in Bereichen, in denen Diäten hoch in pflanzlichen Polysaccharide sind und leicht verdauliche Nährstoffe sind knapp, Fermentation im Darm könnte den Unterschied zwischen Leben und Tod bedeuten. Es gibt auch Hinweise, dass E. coli im Kolon produzieren Vitamin K, die der menschliche Körper für den Prozess der Blutgerinnung erfordert. Der Doppelpunkt ist eine sehr komplexe mikrobielle Umgebung, die wir erst am Anfang zu verstehen sind.

Relativ zu anderen mikrobiellen Populationen des menschlichen Körpers wenig über die normale Flora des vaginalen Trakt bekannt. Die vorherrschenden Bakterienarten sind Lactobacillus. Wie ist der Fall in anderen Bereichen des Körpers, die Anwesenheit der normalen Flora in der vaginalen Trakt erscheint, da Frauen die Einnahme von Antibiotika für Akne oder Infektionen der Harnwege eine schützende Rolle zu haben, die Ebenen reduziert haben Lactobacillus oft entwickeln Hefe-Infektionen. Es ist angedacht, dass Lactobacillus durch Herstellung von Wasserstoffperoxid, ein Nebenprodukt des bakteriellen Stoffwechsels kann das Wachstum der Hefe zu verhindern.

Bringing it Together Alle

Die Beispiele einige Beispiele der normalen Flora, um den menschlichen Körper oben beschrieben dargestellt. Aus diesen Beispielen können mehrere gemeinsame Themen zusammenfassen extrahiert und werden, lassen Sie uns diese Themen diskutieren:

1. Bacteria führen physiologische, Ernährungs-und Schutzfunktionen in den menschlichen Körper.

2. Balance halten ist von entscheidender Bedeutung. Normale Flora besteht aus Gemeinschaften von Bakterien, die als mikrobielle Ökosysteme funktionieren. Wenn diese Ökosysteme die Folgen gestört werden kann unberechenbar sein. Antibiotika, Gewebeschäden, medizinische Verfahren, Veränderungen in der Ernährung und die Einführung neuer Krankheitserreger sind Beispiele für Veränderungen, die Ihre normale Flora beeinflussen können.

3. Wir beginnen, nur die Komplexität und die Funktion der normalen Flora im menschlichen Körper zu schätzen. Unser Verständnis von mikrobiellen Gemeinschaften wurde von unserer Fähigkeit zur Kultur Mikroben in der Laborumgebung. Es wird vermutet, dass weniger, dass weniger als 1% der Bakterien auf Standard-Labormedien wachsen wird. Das heißt, wir haben noch größer zu erforschen als 99% der mikrobiellen Welt. Heute sind neue Technologien wie die Polymerasekettenreaktion (PCR), Hochdurchsatz-DNA-Sequenzierung und DNA-Mikroarrays beginnen Einblicke in dieser mikrobiellen Ökosystemen zu liefern. Die Forscher haben vorgeschlagen, dass es jetzt Zeit ist, auf eine «zweite Humangenom-Projekt [6]», wo die genomischen Sequenzen der Mikroben bilden unsere normale Flora zu beginnen bestimmt. Advancing unser Verständnis der normalen Flora wird uns mit grundlegenden Informationen zu liefern, wer wir sind.

1. Staley JT, Reysenbach AL, eds. 2002 Biologische Vielfalt mikrobiellen Lebens: Gründung der Erde s Biosphäre. New York: Wiley. 552p.

2. Englisch MP. 1982 Microbes, Mann, Tiere: Die Naturgeschichte der Mikrobielle Interaktionen. New York: Wiley. 342P.

3. Postgate JR. 2000 Microbes und Mensch. Oxford, UK; New York: Cambridge University Press. 373p.

4. Guarner F, Malagelada JR. 2003 Darmflora in Gesundheit und Krankheit. Lancet 361 (9356): 512-9.

1. Salyers AA, Whitt DD. 2000 Mikrobiologie: Vielfalt, Krankheit und Umwelt. Bethesda Maryland: Fitzgerald Science Press.

2. Todar K. 2002. Der normale Bakterienflora der Tiere. University of Wisconsin Department of Bakteriologie. Webseite

3. Hillman JD. 2002. Genetically Streptococcus mutans zur Verhinderung von Zahnkaries modifiziert. Antonie van Leeuwenhoek 82 (1-4): 361-6.

4. Lynch NA. Helicobacter pylori und Magengeschwüren: a Paradigm überarbeitet. Federation of American Society for Experimental Biology. Webseite

5. Whitfield J. 2003. Gut Reaktion. Nature 423: 583-584.

6. Relman DA, Falkow S. 2001. Die Bedeutung und die Auswirkungen der menschlichen Genomsequenz für die Mikrobiologie. Trends Microbiol 9 (5): 206-8.

(Art von Jiang Long)

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