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FÜR ÄRZTE UND THERAPEUTEN

KyberBiom® - die intelligente Mikrobiom-Diagnostik

Die KyberBiom®-Diagnostik erfasst erstmalig die Resilienz der intestinalen Mikrobiota. Über den Nachweis von Schlüsselorganismen aus verschiedenen funktionellen Gruppen der Mikrobiota ermöglicht es die Diagnostik, Störungen des mikrobiellen Gleichgewichts zu erkennen. Das gibt Hinweise auf chronische Erkrankungen, zum Teil schon in sehr frühen Stadien. Außerdem lassen sich mit Hilfe der Diagnostik die Auswirkungen der Störungen auf das Immunsystem, die Schleimhaut und verschiedene Stoffwechselprozesse abschätzen.
Über die Zusammensetzung der Mikrobiota bestimmt die KyberBiom®-Diagnostik zusätzlich den FODMAP-Typ und gibt damit Auskunft, ob eine FODMAP-arme oder -modifizierte Diät die Reizdarmbeschwerden eines Patienten lindern kann.  

Die KyberBiom®-Diagnostik erfasst folgende Aspekte:

  • Resilienz-Index
  • Immunmodulierende Mikrobiota
  • Protektive Mikrobiota
  • Mukonutritive Mikrobiota
  • Ballaststoffabbauende Mikrobiota
  • Neuroaktive Mikrobiota
  • Proteolytische Mikrobiota
  • Fakultativ pathogene Hefen und Schimmelpilze
  • Gesamtkeimzahl
  • FODMAP-Typ
  • pH-Wert des Stuhls
  • Stuhl-Konsistenz 


Indikationen der KyberBiom®-Diagnostik:

  • Abdominalbeschwerden wie Reizdarmsyndrom, Obstipation, Meteorismus und Diarrhö
  • Erkrankungen des atopischen Formenkreises wie atopisches Ekzem, Pollinosis und Asthma bronchiale
  • Nahrungsmittelunverträglichkeiten und –allergien
  • Chronisch entzündliche Darmerkrankungen
  • Chronisch rezidivierende Infekte

Resilienz-Index

Die KyberBiom®-Diagnostik bestimmt erstmalig die Resilienz der intestinalen Mikrobiota.
Der Begriff „Resilienz“ kommt ursprünglich aus der Psychologie und bezeichnet die Fähigkeit, in einer Krise auf persönliche Ressourcen zurückzugreifen und die Krise damit eigenständig zu bewältigen.
Andere Disziplinen wie die Ökologie haben den Begriff inzwischen adaptiert. Dort beschreibt die Resilienz die Fähigkeit eines Ökosystems, auf Störungen zu reagieren und sich selbst zu erneuern, ohne sich grundlegend zu verändern.

Der Resilienz-Index der KyberBiom®-Diagnostik erfasst den ökologischen Zustand der Mikrobiota und damit ihre Fähigkeit, Störungen zu absorbieren.
Ist der Index hoch, kann die Mikrobiota trotz schädigender Einflüsse wesentliche Strukturen und Funktionen aufrechterhalten. Bei einem niedrigen Resilienz-Index ist die Ökologie der Mikrobiota dagegen gestört und schädigende Einflüsse können schnell zu klinischen Symptomen führen.

Um den Resilienz-Index berechnen zu können, deckt die KyberBiom®-Diagnostik weitere funktionelle Bereiche der intestinalen Mikrobiota ab. Zusätzlich zu den mikrobiellen Gruppen des KyberKompaktPRO weist die KyberBiom®-Diagnostik die ballaststoffabbauende und die neuroaktive Mikrobiota nach.

Immunmodulierende Mikrobiota

Die immunmodulierende Mikrobiota ist ständiger Trainingspartner des Immunsystems. Sie ist für ein schlagkräftiges Immunsystem und eine angemessene Immuntoleranz mitverantwortlich.

Eine intakte intestinale Mikrobiota ist die Grundlage für ein leistungsfähiges Immunsystem. Etwa 80 Prozent der erworbenen Immunität basieren auf einem Kontakt von Antigenen mit Immunstrukturen im Darm (z.B. Peyer‘sche Plaques). Die Schleimhaut des Intestinaltrakts beherbergt das größte Lymphozytenarsenal: Kein anderes Immunorgan des Körpers ist in der Lage, die Bildung vergleichbarer Antikörpermengen zu induzieren.
Der Kontakt zu den Bakterien kann die B-Lymphozyten aktivieren. Sie wandern daraufhin über das Lymphsystem in die mesenterialen Lymphknoten und vermehren sich dort. Zu Antikörper-sezernierenden Plasmazellen umgewandelt, treten sie in den Blutstrom ein und verteilen sich auf die verschiedenen Schleimhautbereiche des Körpers.
Der Großteil der Plasmazellen kehrt in die Darmwand zurück (plasmazelluläres Homing). Etwa 20 Prozent der aus dem Darm stammenden B-Lymphozyten lassen sich als Plasmazellen in den übrigen Schleimhautbereichen wie dem Mund-Nasen-Rachenraum, den Bronchien oder dem Urogenitaltrakt nieder. Dort beginnen sie mit der Synthese des Immunglobulin A, das die Schleimhaut als sekretorisches Immunglobulin A (sIgA) absondert. So überträgt sich die bakterielle Immunstimulation im Darm auf sämtliche Schleimhautbereiche des Körpers und stärkt dort die Kolonisationsresistenz.

Die Immunzellen unterbinden nicht nur die Translokation von Mikroorganismen aus dem Darmlumen in tiefere Gewebsschichten und in die Blutzirkulation. Sie haben auch wichtige regulatorische Fähigkeiten. Mithilfe der Mikrobiota lernt das Immunsystem, eine Toleranz auszubilden und unnötige Reaktionen gegen ungefährliche Antigene zu unterlassen.
Durch die heutige Verarmung der mikrobiellen Arten im Darm ist das Immunsystem oft nicht mehr in der Lage, eine ausreichende Immuntoleranz zu entwickeln. Aus den Bauernhof-Studien hat sich der fehlende Kontakt zu Bakterien als der bedeutende Umweltfaktor für die Allergieentstehung herauskristallisiert. Der bakterielle Kontakt kann eine Immunantwort wie bei einer Infektion anregen, ohne aber eine Infektion auszulösen. Das dirigiert das Immunsystem in Richtung TH1-Immunreaktion und unterdrückt nach und nach die TH2-Immunreaktion, wie es für die Entwicklung einer Toleranz notwendig ist.
Insbesondere Enterokokken und E. coli wirken in dieser Hinsicht immunmodulatorisch und dienen dem Immunsystem als ständige Trainingspartner.

Protektive Mikrobiota

Die protektive Mikrobiota hält die Kolonisationsresistenz im Darm aufrecht und verhindert die Ansiedlung unerwünschter Erreger.

Zur protektiven Mikrobiota gehören die Bakteriengattungen Lactobacillus, Bifidobacterium und Bacteroides.
Die Darmschleimhaut benötigt den Schutz der natürlichen Darmbakterien, da sie mit einer Gesamtoberfläche von etwa 600 m2 eine riesige Angriffsfläche für pathogene Erreger bietet. Die Protektiv-Mikrobiota kann die Ansiedlung und Vermehrung der Erreger über mehrere Mechanismen verhindern.

Die protektive Mikrobiota

  • verhindert die Ansiedlung pathogener Erreger, indem sie Rezeptoren auf der Darmschleimhaut besetzt.
  • konkurriert mit Pathogenen um Nährstoffe, Vitamine und Wachstumsfaktoren.
  • senkt den pH-Wert, indem sie saure Stoffwechselprodukte wie die Essigsäure produziert.

Die milchsäureproduzierenden Bakterien der Gattungen Lactobacillus und Bifidobacterium haben noch zusätzliche protektive Eigenschaften. Sie verwerten Kohlenhydrate aus der Nahrung und bilden dabei große Mengen Milchsäure. Die Milchsäure säuert das intestinale Milieu zusammen mit der Essigsäure stark an und bietet damit Schutz vor pathogenen Keimen, die sich im sauren Bereich schlecht vermehren können.

Laktobazillen können außerdem bakterizid wirkende Substanzen wie Bakteriozine und H2O2 produzieren und damit das Wachstum pathogener Bakterien effektiv hemmen.

Mukonutritive Mikrobiota

Die mukonutritive Mikrobiota ernährt die Darmschleimhaut mit Buttersäure, fördert ihre Integrität und regt die Neubildung des intestinalen Mukus an.

Die Darmschleimhaut muss gegensätzliche Aufgaben bewältigen: Sie muss einerseits Nährstoffe aufnehmen und andererseits unverdaute Nahrungsbestandteile, Toxine, Allergene und Krankheitserreger, aber auch die natürliche Mikrobiota abweisen.
Dafür bedeckt bei Gesunden eine durchgängige Mukusschicht das Darmepithel. Die Schicht ist zweigeteilt: Der durchlässigere äußere Mukus ist ein ideales Habitat für die Darm-Mikrobiota, die dichte innere Schicht enthält dagegen kaum Bakterien.
Der intestinale Mukus erfüllt gleich mehrere Aufgaben: Er befeuchtet die Epitheloberfläche und erhöht die Gleitfähigkeit des Speisebreis. Gleichzeitig bildet er eine Barriere gegen unerwünschte Stoffe und Erreger. Fremdstoffe kann der Mukus einhüllen, abkapseln und damit unschädlich machen.

Die Darmbakterien Akkermansia muciniphila und Faecalibacterium prausnitzii sind mitverantwortlich für eine durchgängige Mukusschicht und eine intakte Darmschleimhaut. Akkermansia muciniphila lebt in der äußeren Mukusschicht und nutzt den Schleim als Nährstoffquelle. Der bakterielle Mukus-Abbau veranlasst die Becherzellen, ständig neuen Schleim zu produzieren und so die Mukusbarriere intakt zu halten.
Beim Abbau bildet Akkermansia muciniphila Oligosaccharide, Essigsäure und Propionsäure. Damit stellt es luminalen Darmbakterien wie Faecalibacterium prausnitzii lebenswichtige Nährstoffe zur Verfügung. Faecalibacterium prausnitzii setzt Oligosaccharide und Essigsäure zu Buttersäure um - der Hauptenergiequelle der Epithelzellen. Bei Gesunden macht Faecalibacterium prausnitzii bis zu fünf Prozent der mikrobiellen Gesamtzellzahl aus; er wird derzeit als wichtigster Buttersäurebildner angesehen.
Die Buttersäure hat zentrale Bedeutung für die Darmgesundheit. Sie übernimmt zu 80 Prozent die Ernährung der Darmschleimhaut und wirkt mukosaprotektiv. Außerdem besitzt sie antiinflammatorische und antikanzerogene Eigenschaften. Die Darmschleimhaut nutzt die mit der Buttersäure bereitgestellte Energie, um den schützenden Mukus nachzuproduzieren.

Bei Erkrankungen wie gastrointestinalen Infektionen, akuten Entzündungen und chronisch-entzündlichen Darmerkrankungen ist die Mukusschicht zum Teil ausgedünnt oder ganz verloren gegangen. Studien haben verminderte Zellzahlen von Akkermansia muciniphila und Faecalibacterium prausnitzii bei akuten und chronischen entzündlichen Prozessen im Darm gezeigt.[1, 2] Gehen die Zellzahlen von Akkermansia muciniphila und Faecalibacterium prausnitzii zurück, ist die Buttersäure-Versorgung der Darmschleimhaut nicht mehr ausreichend gewährleistet und die Mukusschicht kann dünner werden oder sich komplett auflösen. Dadurch können Allergene, Umweltchemikalien und die Darm-Mikrobiota nicht nur das Epithel erreichen, sondern zum Teil auch in die Darmschleimhaut eindringen.

Ballaststoffabbauende Mikrobiota

Die ballaststoffabbauende Mikrobiota unterstützt die mukonutritive Mikrobiota, indem sie lange Ballaststoffketten aufbricht. Gleichzeitig regt sie andere Bakterienarten dazu an, Ballaststoffe abzubauen.

Die ballaststoffabbauende Mikrobiota unterstützt die Arbeit der mukonutritiven Mikrobiota maßgeblich. Ist sie beeinträchtigt, steigt das Risiko für viele Zivilisationskrankheiten wie zum Beispiel das Metabolische Syndrom und Typ-2-Diabetes. Bifidobacterium adolescentis und Rumincoccus bromii sind Schlüsselbakterien der ballaststoffabbauenden Mikrobiota.

Die menschlichen Verdauungsenzyme können Ballaststoffe nicht abbauen. Auf dem Weg durch den Magen-Darm-Trakt vergrößern die Ballaststoffe den Speisebrei, senken dessen Energiedichte und lassen den Blutzuckerspiegel nach einer Mahlzeit weniger stark ansteigen. Der größere Darminhalt verstärkt den Druck auf die Darmwand und regt die Peristaltik an.
Doch erst die Darmbakterien sorgen für die volle gesundheitsfördernde Wirkung der Ballaststoffe, indem sie sie zum Schleimhautnährstoff Buttersäure verstoffwechseln.

Vor allem die Ballaststofftypen resistente Stärke und Oligofruktose werden bakteriell zu Buttersäure umgesetzt. Besonders die resistente Stärke hilft, die Insulinresistenz zu verringern, infektiöse Diarrhöen in den Griff zu bekommen und kolorektale Karzinome zu verhindern.[3]
Beim Primärabbau von resistenter Stärke und Oligofruktose nehmen Bifidobacterium adolescentis und Rumincoccus bromii eine Schlüsselstellung ein. Bifidobacterium adolescentis spaltet die kurzen Seitenketten der Polysaccharide ab und bildet daraus Essigsäure. Faecalibacterium prausnitzii ist auf die Essigsäure angewiesen, um Oligosaccharide abbauen und daraus Buttersäure produzieren zu können.[4]
Ruminococcus bromii kann nicht nur selbst effektiv resistente Stärke verwerten, er regt auch andere Darmbakterien zum Abbau an. Dazu zählen Bifidobacterium adolescentis und die weniger effektiven Ballaststoffabbauer Eubacterium rectale und Bacteroides thetaiotaomicron. Ruminococcus bromii macht bei Gesunden etwa drei bis fünf Prozent der gesamten Mikrobiota aus.

Ist die ballaststoffabbauende Mikrobiota vermindert, geht der Abbau der Polysaccharide im Darm zurück. Damit verringert sich die Nährstoffzufuhr für Faecalibacterium prausnitzii und das Bakterium bildet in der Folge weniger Buttersäure. Deshalb kann es sinnvoll sein, Bifidobakterien zuzuführen oder ihr Wachstum zu unterstützen, um Faecalibacterium prausnitzii zu stärken.[5]

Neuroaktive Mikrobiota

Die neuroaktive Mikrobiota produziert γ-Aminobuttersäure (GABA), die über Rezeptoren im Darm auf die Darm-Hirn-Achse, das Immunsystem und das viszerale Schmerzempfinden wirkt.

Die neuroaktive Mikrobiota umfasst die Schlüsselbakterien Lactobacillus plantarum und Bifidobacterium adolescentis. Bifidobacterium adolescentis übt damit eine zweite wichtige Funktion neben der Stärkespaltung aus. Viele Stämme beider Bakterienarten erzeugen die neurologisch aktive Substanz γ-Aminobuttersäure – kurz GABA - in teils großen Mengen.[6] Produzieren Menschen und Mikroben die gleichen neuroaktiven Substanzen, bilden sie eine Art gemeinsame Sprache, die eine Kommunikation zwischen ihnen ermöglicht.

GABA-Rezeptoren sind im Gastrointestinaltrakt weit verbreitet.[7] Die neuroaktive Mikrobiota kann die Darm-Hirn-Achse deshalb in zweifacher Weise aktivieren. Die Neurone des enterischen Nervensystems (ENS) erkennen über die Rezeptoren bakteriell produzierte und oral aufgenommene GABA und leiten entsprechende Impulse über den Vagus-Nerv an das Gehirn weiter.
Parallel resorbiert das Darmepithel GABA ins Blut, das den Stoff zur Blut-Hirn-Schranke transportiert. Neueren Untersuchungen zufolge überschreiten kleine Mengen GABA die Blut-Hirn-Schranke.[8] So kann die enterale GABA die angstlösende, antidepressive Wirkung der zerebral produzierten GABA direkt unterstützen.  

Die neuroaktive Mikrobiota ist ein wichtiger Modulator der Darm-Hirn-Achse und sie kann gesundheitsfördernde Aspekte über die im Darm produzierte GABA vermitteln.
GABA-Rezeptoren befinden sich aber auch auf vielen Immunzellen wie den dendritischen Zellen, Mastzellen und T-Zellen. Damit ist GABA auch an der Regulation von Immunprozessen beteiligt, indem sie zum Beispiel die Freisetzung pro-inflammatorischer Zytokine herunterreguliert.
Darüber hinaus wirkt GABA direkt im Darm: Sie kann die Darm-Motilität beeinflussen und viszeralen Schmerzen dämpfen.[7]

Die enterale GABA:

  • wirkt beruhigend und schmerzlindernd
  • beeinflusst das Immunsystem
  • senkt den Blutdruck
  • wirkt antidiabetogen
  • verbessert Lernen und Gedächtnis[9]

Proteolytische Mikrobiota

Die proteolytische Mikrobiota baut Proteine ab und bildet zum Teil Stoffwechselprodukte, die die Verdauung stören, die Leber belasten und karzinogen wirken.

Zu den bekanntesten proteolytischen Bakterien gehören Arten der Gattungen Proteus, Klebsiella und Clostridium und einige E. coli-Unterarten. Aber auch viele andere Bakterien des Gastrointestinaltrakts sind zur Proteolyse fähig.
Bauen Darmbakterien Proteine ab, entstehen zum Teil schädliche Stoffwechselprodukte wie Ammoniak, Sulfide und Amine.[10] Die Stoffe können zytotoxisch und karzinogen wirken und die Leber belasten (siehe Broschüre zur HeparCheck-Diagnostik). Sie werden auch mit der Entstehung von Kolonkarzinomen und chronisch-entzündlichen Darmerkrankungen in Verbindung gebracht. Generell sollte die Ernährung deshalb dauerhaft nicht zu fleischreich sein.
Wie stark Darmbakterien Proteine abbauen, hängt auch vom pH-Wert ab. Bei einem alkalischen pH-Wert (>7) sind die proteolytischen Enzyme besonders aktiv. Bei der Proteolyse entstehen erneut alkalische Produkte, die den pH-Wert weiter erhöhen.
Bei einem sauren pH-Wert (<6,5) liegt das Ammonium-Ion dagegen in Form von Ammoniumsalz vor. Das Darmepithel kann Ammoniumsalze nur schlecht resorbieren, deshalb wird ein großer Teil mit dem Stuhl ausgeschieden.
Ziel muss es deshalb sein, den Stuhl-pH im sauren Bereich zu halten oder in wieder dorthin zu verschieben.

pH-Wert des Stuhls

Die Messung des Säuregrades (pH) gibt Hinweise auf enzymatische Abläufe im Dickdarm. Viele Prozesse sind pH-abhängig wie zum Beispiel die Proteolyse, die bevorzugt im alkalischen Milieu stattfindet und zum Teil schädliche Stoffwechselprodukte entstehen lässt.

Therapeutische Konsequenz

Sind die Anzahlen der Schlüsselbakterien einzelner funktioneller Bereich erniedrigt, lässt sich über verschiedene Maßnahmen gegensteuern.

Dazu zählen:

  • eine Ernährung, die die Schlüsselbakterien fördert.
  • die Gabe prebiotische Stoffe, um das Wachstum der Bakterien anzuregen.
  • die Gabe probiotischer Nahrungsergänzungs- und Arzneimittel.
  • die Gabe von Buttersäure zur Schleimhauternährung.

Zum Befund können Sie individuelle Ernährungs- und Therapieempfehlungen für Ihre Patienten anfordern. Bei Fragen steht Ihnen unsere medizinische Hotline aus erfahrenen Ärzten und Heilpraktikern zur Seite. Zur Hotline

FODMAP-Typ

Die KyberBiom®-Diagnostik weist eine weitere, therapeutisch hochrelevante Eigenschaft der Mikrobiota aus: den FODMAP-Typ.

Eine FODMAP-arme Diät kann angezeigt sein, wenn ein Patient unter Beschwerden wie Reizdarmsyndrom, Blähungen und verändertem Stuhlgang leidet.
Bei den FODMAPs handelt es sich um Zuckerarten, für die es im Darm keine geeigneten Verdauungsenzyme oder Transportsysteme gibt. Dazu gehören:

  • Fermentierbare Oligosaccharide wie Galacto-Oligosaccharide, Stachyose und Raffinose
  • Disaccharide wie Laktose
  • Monosaccharide wie Fruktose und (And)
  • Polyole wie Sorbit, Mannitol, Xylitol und Maltitol.

Da die Zucker nicht verdaut werden, gelangen sie unverändert in den Dickdarm. Dort wirken die Zucker osmotisch: Das ins Darmlumen einströmende Wasser verdünnt den Stuhl und beschleunigt die Darmpassage. Gleichzeitig erzeugen die Bakterien Gase, wenn sie die Zucker fermentieren. Das erhöht den Druck auf die Darmwand und löst Schmerzen aus.

Im Zuge einer FODMAP-Diät werden Lebensmittel mit einem hohen FODMAP-Gehalt zunächst komplett aus dem Speiseplan gestrichen. Allerdings hängt es von der Zusammensetzung der Mikrobiota ab, ob ein Patient von der Diät profitiert.[11] Nur bei Patienten vom FODMAP-Typ 3 und teilweise bei Patienten vom FODMAP-Typ 2 können die Verdauungsbeschwerden auf die unverdaulichen Zucker zurückgehen.
Leidet ein Patient vom FODMAP-Typ 3 unter Reizdarmbeschwerden, ist eine FODMAP-arme Diät für ihn erfolgsversprechend. Tritt im Laufe der Diät eine Besserung der Symptome ein, kann er einzelne FODMAP-haltige Lebensmittel wieder auf ihre Verträglichkeit testen. Bei Patienten vom FODMAP-Typ 1 ist die strenge Auslassdiät dagegen nicht angezeigt und die Compliance des Patienten wird nicht durch eine unnötige FODMAP-Karenz strapaziert.

  • FODMAP Typ 1:  Lebensmittel mit FODMAPs werden in der Regel gut vertragen. -> Eine FODMAP-arme Ernährung bringt keine Linderung bei Reizdarmbeschwerden.
  • FODMAP Typ 2:  Lebensmittel mit FODMAPs sind in geringem Maße tolerabel. -> Eine FODMAP-arme Ernährung sollte versucht werden.
  • FODMAP Typ 3:  Lebensmittel mit FODMAPs sollten gemieden werden. -> Eine FODMAP-arme Ernährung ist zur Linderung der Beschwerden angezeigt.

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