Freund oder Feind: Metagenomik bei Gesundheit und Krankheit
Aufgrund dieser Komplexität ist es äußerst schwierig, spezifische pathologische Erreger und/oder Mechanismen mit herkömmlichen Methoden wie der Bakterienkultur zu bestimmen. Mit der Metagenomik und dem Aufkommen des Next-Generation-Sequencing ist es nun jedoch möglich, ganze mikrobielle Gemeinschaften gleichzeitig zu untersuchen (3). Die ersten metagenomischen Profile des oralen Mikrobioms konzentrierten sich auf Erkrankungen der Mundhöhle und enthüllten sowohl die ausgeprägten und komplexen mikrobiellen Multispezies-Gemeinschaften innerhalb von Zahnbelägen und Karies als auch deutliche Unterschiede in der Zusammensetzung der Mikrobiota von Personen, die an diesen Erkrankungen litten, gegenüber denjenigen, die nicht daran erkrankt waren (3, 4). Weitere Studien stützten sich auf metagenomische Ansätze, um letztere weiter auszubauen und bakterielle Profile zu erstellen, die für Individuen mit parodontalen und anderen entzündlichen Erkrankungen charakteristisch sind (2). Dies ist besonders wichtig, da orale Entzündungen im Mundraum mit einem erhöhten Risiko für Herz-Kreislauf-Erkrankungen in Verbindung gebracht werden (5). Tatsächlich wurde mit Hilfe der Metagenomik festgestellt, dass Bakterien in atherosklerotischen Plaques in ähnlicher Menge auch in der Mundhöhle vorkommen, was sowohl auf eine potenzielle Beziehung zwischen den beiden Populationen als auch auf die Möglichkeit hinweist, dass das orale Mikrobiom als Biomarker für Herz-Kreislauf-Erkrankungen herangezogen werden könnte (6).
Die Mikrobiota des Darms
Die Mikrobiota des Darms ist die am besten bekannte mikrobielle Gemeinschaft des Menschen. Obwohl die Darmmikrobiota meist von nur zwei Phyla dominiert wird, ist sie auf niedrigeren taxonomischen Ebenen äußerst vielfältig. Tatsächlich wurden bis 2016 mehr als 10 Millionen Gene identifiziert und katalogisiert, aus denen das Mikrobiom des Darms besteht (7). So wie die orale Mikrobiota teilweise durch äußere Kontakte geformt wird, wird die Zusammensetzung der Mikrobiota des Darms durch langfristige Ernährungsgewohnheiten moduliert (7). Angesichts ihrer Rolle bei der Verdauung und dem Stoffwechsel überrascht es nicht, dass die Mikrobiota des Darms mit Adipositas und Stoffwechselkrankheiten wie Diabetes Typ II in Verbindung gebracht wird (7). Die Eigenschaften des Darmmikrobioms wurden metagenomisch untersucht, um spezifische Marker und/oder Profile zu identifizieren, die mit Erkrankungen in Zusammenhang stehen (8). So haben Untersuchungen schlanker und fettleibiger Personen ergeben, dass die letztere Gruppe eine größere Artenvielfalt aufweisen kann und/oder proportionale Verschiebungen in der Zusammensetzung des Mikrobioms erfährt (9), während bei der metagenomischen Profilierung der Darmmikrobiota von Diabetikerinnen und Diabetikern artspezifische Polymorphismus-Biomarker identifiziert wurden (10–11).