Untersuchungen zur Molekularbiologie von Escherichia coli ...

2 Einleitung
menschlichen Wirt. Die metabolischen Fähigkeiten der Darmmikroflora sorgen für die Fer-
mentation nicht absorbierter und unverdaulicher Nahrungsbestandteile wie Poly- und Oli-
gosacchariden zu den drei kurzkettigen Fettsäuren Acetat, Propionat und Butyrat. Dadurch
werden zusätzliche Energie und Nährstoffe für den Wirt freigesetzt sowie Wachstum und
Vermehrung der Bakterien sichergestellt. Zudem spielen Darmbakterien eine Rolle in der
Synthese von Vitaminen und der Absorption von Calcium, Magnesium und Eisen (Guarner
& Malagelada, 2003). Eine wichtige Funktion der durch Bakterien produzierten kurzkettigen
Fettsäuren ist ihr trophischer Effekt auf die Entwicklung intestinaler Epithelzellen, deren Pro-
liferation und Differenzierung sie stimulieren. Zudem regen sie die schützenden Funktionen
des Epithels und die Mucinproduktion an (Meier & Steuerwald, 2005). Auch bei der Entwick-
lung und Regulierung des Immunsystems besitzt die normale Darmflora eine wesentliche
Aufgabe. Der ständige Dialog zwischen Bakterien und Wirt in der Darmschleimhaut führt
zur Proliferation von Lymphozyten im Epithel sowie von Immunglobulin produzierenden
Zellen in der Lamina propria. Da auch die normale Flora im Darm als Antigen wirkt, indu-
ziert sie eine schwache Antikörper-vermittelte Immunantwort. Die so generierten Antikörper
sind auch gegen bestimmte verwandte Pathogene wirksam und können eine Infektion verhin-
dern. Zudem stellen natürlich angesiedelte Bakterien eine Barriere für Pathogene dar indem
sie mögliche Anheftungsorte im Epithel besetzt halten und das Nährstoffangebot limitieren.
So werden die Proliferation und evtl. Invasion vorhandener Krankheitserreger stark einge-
schränkt (Guarner & Malagelada, 2003).
2.2 Medizinischer Einsatz von Mikroorganismen
Mikroorganismen können eingesetzt werden, um die Gesundheit des Menschen zu verbes-
sern. Ein Bakterium, das einen bestimmten gesundheitlichen Nutzen liefert, wenn es als Nah-
rungskomponente oder -ergänzung aufgenommen wird, bezeichnet man als probiotisch. Sol-
che Stämme sind in der Lage, die Regeneration der normalen Darmflora unterstützen. In Pa-
tienten mit intestinalen Erkrankungen kann dies zur Linderung von Entzündungen und zur
Verminderung der Infektionslast führen. Dazu müssen die Bakterien ihren Wirt nicht zwangs-
läufig dauerhaft besiedeln. Ein therapeutischer und physiologischer Effekt kann auch durch
vorübergehenden Einsatz erzielt werden (Sartor, 2004).
Die nutzbringenden Effekte medizinisch wirksamer Bakterienstämme unterliegen einer
Vielzahl unterschiedlicher Mechanismen, die die Aufgaben der normalen Darmflora simu-
lieren bzw. diese wieder herstellen. So können sie das Wachstum pathogener Bakterien in-
hibieren, indem sie den pH-Wert des Darmlumens (wieder) absenken, bakterizide Proteine
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