DNA ist überall

Wohin du auch gehst und egal was du tust, du hinterlässt immer DNA-Spuren. Die DNA ist Teil von durchschnittlich 500 Millionen Hautzellen, die du jeden Tag verlierst. DNA ist auch in winzigen Speichel Tröpfchen die du beim Sprechen, Niesen, oder Husten in der Luft verteilst. Und, das sollte nunmehr keine Überraschung sein, deine DNA ist natürlich auch im Urin und deinem Stuhl. Das bedeutet, dass man DNA nicht nur bei der Spurensicherung in Kriminalfällen, sondern auch zur  Früherkennung von Krankheitsausbrüchen und zur Überwachung von Drogengebrauch anhand von Abwasseranalysen nutzen kann.

In unseren Mikrobiom-Tests messen wir auch, wie viel DNA deine Probe enthält, aber der Großteil der DNA im Stuhl ist nicht deine eigene.

Tatsächlich handelt es sich vielmehr um eine Mischung von DNA aus verschiedenen Quellen. Das meiste davon gehört Bakterien, aber es könnten auch kleine DNA-Fragmente von Archaeen, Pilzen, Viren, ein- oder mehrzelligen Eukaryoten und natürlich deiner eigenen menschlichen DNA enthalten sein. 

Wie viel bakterielle DNA kann man erwarten?

Bakterien sind der Hauptbestandteil des Darmmikrobioms. Sie sind winzig im Vergleich zu menschlichen Zellen, aber ihre Anzahl allein im Dickdarm entspricht ungefähr derjenigen aller Zellen in Ihrem Körper. Daher erwarten wir hohe relative Mengen an bakterieller DNA.

In unserer gesunden Referenz können wir durchschnittlich 70 % der DNA Bakterien zuordnen, während etwas weniger als 30 % nicht mit ausreichender Sicherheit zugeordnet werden können.

Es gibt jedoch Bedingungen, die an einen niedrigen relativen Betrag geknüpft sind. Es wurde berichtet, dass die Bakterienlast bei Menschen mit Erkrankungen wie Morbus Crohn oder Depressionen im Vergleich zu einer gesunden Referenz niedriger war.

Was ist mit DNA von Archaeen?

Nicht alle Menschen haben Archaeen in der Darmflora. Tatsächlich konnten in einer kürzlich durchgeführten koreanischen Studie archaeen DNA bei weniger als der Hälfte der getesteten Proben nachgewiesen werden. Zudem kann die relative Häufigkeit mit Werten zwischen 0,1 zu 21,3% stark schwanken. Unsere gesunde dänische Referenz hat durchschnittlich 0,08 % DNA, die wir Archaeen zuordnen können.

Es gibt bestimmte Bedingungen, die nachweislich eine hohe Anzahl von Archaeen aufweisen:

• Reizdarmsyndrom des Verstopfungs-Subtyps (IBS-C)
• Ein Zustand chronischer Entzündung scheint von Methanospaera stadtmanae bevorzugt zu werden. Der relative Anteil dieser Archaee ist dreimal so hoch bei Menschen mit chronisch-entzündlichen Darmerkrankungen (CED).
• Eine Überwucherung durch Archaeen kann auch im Dickdarm und im gesamten Körper auftreten. Archaeen nutzen im Darm produzierten Wasserstoff, der bei der Kohlenhydratvergärung entsteht, für die Methanogenese. Studien zeigen einen starken Zusammenhang zwischen überschüssigen Archaeen und Verstopfung.

Es ist erwähnenswert, dass Archaeen bis vor kurzem nicht zuverlässig nachgewiesen werden konnten. Daher befindet sich die veröffentlichte wissenschaftliche Literatur in einem frühen Stadium. Archaea erfüllen zahlreiche wenig erforschte Stoffwechselfunktionen und scheinen somit unsere Gesundheit auf obskure, indirekte Weise zu beeinflussen. Es gibt keine bekannten pathogenen Archaeen, aber es gibt auch noch vieles, was wir noch nicht über diese Organismen wissen.

Gibt es Berichte zu den relativen Anteilen von Pilz DNA?

Wir haben bereits in einem früheren Blogpost über Pilze geschrieben. Pilze sind eine weitere sehr große Gruppe von Mikroorganismen die Teil deiner Darmflora sind. Genau wie Bakterien und Archaea beeinflussen Pilze Prozesse der menschlichen Gesundheit und Krankheit. Normalerweise dominieren Bakterien das Mikrobiom, wobei nur geringe relative Mengen an Pilzen vorhanden sind. Wir sehen, dass unsere gesunde Referenz eine durchschnittliche relative Menge an Pilz-DNA unter 0,1 % aufweist.

Aber es gibt bestimmte Bedingungen bei denen Pilze Bakterien verdrängen können was das natürliche Gleichgewicht verschiebt:

• Ein Zustand chronischer Entzündung wie bei Menschen mit CED und insbesondere Morbus Crohn [1, 2].
• Autoimmunerkrankungen wie atopisches Asthma.
• Pilzbefall nach Behandlung mit Antibiotika.

Wie kommt deine eigene DNA in deinen Stuhl?

Dein Körper erneuert sich ständig. Alte Zellen sterben ab, während neue Zellen ihren Platz einnehmen. Ähnlich wie deine Haut scheidet Ihr Darm also regelmäßig abgestorbenes Material ab.

Dies passiert so häufig, dass du etwa alle fünf Tage einen völlig neuen Satz von Zellen hast, die das Innere deines Darms auskleiden. Wenn die alten Zellen absterben dann folgen sie einem Protokoll, das sicherstellt, dass die Darmwand keine Löcher bekommt, und einem anderen Protokol welches die Zerstörung der DNA vorsieht. Die verbleibenden Fragmente können in sehr geringen Mengen in deinem Stuhl gefunden werden. Bei den meisten Menschen ist diese relative Menge weniger als 1% der gesamten DNA im Stuhl. Unsere gesunde Referenz hat beispielsweise durchschnittlich 0,002% menschliche DNA im Stuhl, aber bis zu 5% gelten als normal.

Es gibt jedoch Prozesse im Darm, die die DNA-Menge im Stuhl drastisch erhöhen, weil sie dazu führen, dass vermehrt Zellen geschädigt werden oder absterben; oder weil sie das Protokoll zur geordneten Selbstzerstörung stören. Diese Prozesse sind:

1. Verletzung
2. Entzündung
3. Infektion
4. Abnormales Wachstum [1, 2]
5. Alle anderen Ursachen von krankhafter Darmschleimhautregeneration wie etwa Drogenkonsum

Abgesehen davon, ist eine große relative Menge an menschlicher DNA auch ein Indikator für den Verlust der Schutzfunktion der Darmschleimhaut und steht in Verbindung mit einem erhöhten Risiko einer Infektion durch das Bakterium Clostridioides difficile. Darüberhinaus, verringert es die Auflösung unserer Analysen, was es für uns schwieriger macht Mikroben mit sehr geringer relativer Häufigkeit nachzuweisen.

Fazit

Der Ursprung der DNA die wir in deinem Stuhl finden und ihre relative Menge können dir viel über deine Gesundheit und dein Wohlbefinden sagen.

• Ein großer Anteil (>70%) an bakterieller DNA gilt als normal, während niedrige relative Mengen auf Probleme hindeuten können.
• Abhängig von Ihrer Ernährung und Ihrem Lebensstil kann etwas archaische DNA vorhanden sein. Der Mehrheit der Menschen scheinen Archaea zu fehlen. Hohe Mengen sind ungewöhnlich und könnten ein Indikator für eine Entzündung sein. Im
• Allgemeinen sollte Pilz- und menschliche DNA sehr niedrig sein. Hohe Mengen sind mit zahlreichen Ursachen verbunden und sollten mit Ihrem Hausarzt weiter untersucht werden.

Wenn Sie tiefer in das Thema Darmmikrobiom eintauchen möchten, hören Sie in unseren Podcast „Mikrobiomet" (Das Mikrobiom) hinein, in dem wir gemeinsam mit einer Vielzahl von Mikrobiom-Experten alles erkunden, was die Wissenschaft über Darmgesundheit und das Mikrobiom weiß.

Mehr darüber, wie Ihr Lebensstil und die verschiedenen Lebensmittelgruppen das Darmmikrobiom beeinflussen, erfahren Sie auch in unseren weiteren Artikeln.

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Von Christian Lieven (Systembiologe)