Mitochondrien-Mikrobiom Verbindung

Wusstest du das unsere Mikrobiom in wechelseitiger Verbindung steht mit unseren Mitochondrien?

Mitochondrien sind nicht nur die Kraftwerke unserer Zellen, sondern auch eine wichtige Energie- und Substratquelle für das Mikrobiom. Diese winzigen Organellen spielen eine entscheidende Rolle bei der Energieproduktion und liefern wichtige Substanzen für die Mikroorganismen in unserem Verdauungstrakt. In jeder Zelle unseres Körpers gibt es Tausende von Mitochondrien. Sie sind der Ort, an dem der Citrat-Zyklus stattfindet, ein zentraler Schritt im Stoffwechselprozess. Dieser Prozess erzeugt nicht nur ATP, die Energiequelle für unsere Zellen, sondern liefert auch verschiedene Substrate, die von den Mikroorganismen in unserem Darm genutzt werden.

Das Mikrobiom, insbesondere im Darm, beherbergt eine immense Vielfalt von Bakterienstämmen. Diese Mikroorganismen sind auf verschiedene Substanzen angewiesen, um ihre Funktionen zu erfüllen. Die Mitochondrien liefern einige dieser Substanzen, die für das Mikrobiom von entscheidender Bedeutung sind. Dazu gehören kurzkettige Fettsäuren (Butyrate, Propionate ect.) und andere Metaboliten, die von den Mitochondrien produziert werden und den Mikroorganismen als Nahrung dienen.

Saba Imdad et al., (2022)

 

Beziehung zwischen Mitochondrien und Mikrobiom

Die Beziehung zwischen Mitochondrien und Mikrobiom ist also von wechselseitiger Abhängigkeit geprägt. Die Mitochondrien produzieren Energie für unsere Zellen und liefern gleichzeitig die notwendigen Substrate, um die Vielfalt und Funktionen des Mikrobioms aufrechtzuerhalten. Diese enge Verbindung unterstreicht die Bedeutung einer ganzheitlichen Betrachtung unserer Gesundheit, bei der sowohl die Zellkomponenten als auch die Mikroorganismen in unserem Körper berücksichtigt werden müssen.

Die Mitochondrien und das Mikrobiom sind zwei entscheidende Komponenten unseres Körpers, die in einer engen, wechselseitigen Beziehung zueinander stehen und eine bedeutende Rolle für unsere Gesundheit sowie bei verschiedenen Krankheitsprozessen spielen. Neben der ATP Produktion sind die Mitochondrien in zahlreiche andere lebenswichtige Prozesse, wie bereits oben erwähnt, involviert.

Das Mikrobiom hingegen umfasst die Vielzahl von Bakterienstämmen und Mikroorganismen, die unsere Schleimhäute im Verdauungstrakt und anderen Bereichen besiedeln. Besonders im Darm existiert eine immense Vielfalt von Billionen von Mikroorganismen, die als Kommensalen eine Vielzahl von Aufgaben erfüllen. Dazu gehört die Bildung einer schützenden Schleimhaut im Darm, die Stärkung des Mucosaimmunsystems, und die Aufrechterhaltung eines gesunden Darmmilieus. Zusätzlich spielen sie eine Schlüsselrolle bei der Produktion von kurzkettigen Fettsäuren und Neurotransmittern, die für die Kommunikation zwischen dem Darm und dem zentralen Nervensystem über die sogenannte “Darm-Hirn-Achse” von entscheidender Bedeutung sind. Alle diese Funktionen des Mikrobioms sind eng mit den Funktionen der Mitochondrien verknüpft.

Es ist bemerkenswert, dass die Hauptstörfaktoren für beide Systeme, Mitochondrien und Mikrobiom, oft dieselben sind:

Radikale ROS (Reactive Oxygen Species) und NOS (Nitric Oxide Species) mit unterschiedlichen Ursachen sowie der NF-kappa-B-Weg, der mit einer niedriggradigen Entzündung assoziiert ist. Das Mikrobiom kann auch durch den Einsatz von Antibiotika beeinflusst werden, was zu einer Verringerung seiner Vielfalt führen kann.

Insgesamt verdeutlicht diese enge Verbindung zwischen Mitochondrien und Mikrobiom die Bedeutung einer ganzheitlichen Betrachtung unserer Gesundheit, bei der sowohl die Mikroben in unserem Darm als auch die winzigen Kraftwerke unserer Zellen, die Mitochondrien, eine Schlüsselrolle spielen.

Quellen:

  1. Saba Imdad, Wonchung Lim, Jin-Hee Kim and Chounghun Kang, (2022). Intertwined Relationship of Mitochondrial Metabolism, Gut Microbiome and Exercise Potential.
  2. J William O Ballard, Samuel G Towarnicki, (2020). Mitochondria, the gut microbiome and ROS.
  3. Alfredo Franco-Obregon, Jack A Gilbert, (2017). The Microbiome-Mitochondrion Connection: Common Ancestries, Common Mechanisms, Common Goals
  4. Donohoe DR, Garge N, Zhang X, Sun W, O’Connell TM, Bunger MK, Bultman SJ. (2011). The microbiome and butyrate regulate energy metabolism and autophagy in the mammalian colon.
  5. Bajpai P, Darra A, Agrawal A.,(2018). Microbe-mitochondrion crosstalk and health: An emerging paradigm.

  6. Megan W. Bourassa, Ishraq Alim, Scott J. Bultman, Rajiv R. RatanButyrate, (2016). Neuroepigenetics and the gut microbiome: Can a high fiber diet improve brain health?

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