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Rolle des Mikrobioms in der Alterung

  • C. KaletaEmail author
  • F. Sommer
Schwerpunkt
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Zusammenfassung

Hintergrund

Humane Erkrankungen sind häufig mit Veränderungen im Mikrobiom assoziiert.

Fragestellung

Ziel der Arbeit war die Untersuchung des Beitrags des Mikrobioms zu Alterungskrankheiten und deren Therapie.

Ergebnisse

Das Mikrobiom und seine Umgebung unterliegen umfangreichen Veränderungen im Rahmen der Alterung. In der Therapie von Alterungskrankheiten sind häufig Modulationen der Therapieantwort durch das Mikrobiom zu beobachten.

Schlussfolgerung

Während Zusammenhänge zwischen Alterung und der Mikrobiomzusammensetzung beobachtet wurden, sind die molekularen Mechanismen, durch die das Mikrobiom die humane Alterung beeinflusst, noch wenig erforscht. Modellierungsansätze und neue Technologien stellen wichtige Methoden dar, um ein besseres Verständnis zur Rolle des Mikrobioms in der Alterung zu erzielen.

Schlüsselwörter

Mikrobiologische Phänomene Ökosystem Metabolische Vernetzung und Signalwege Biotransformation Dysbiose 

Role of the microbiome in aging

Abstract

Background

Human diseases are often associated with changes in the microbiome.

Objectives

The goal of the work was to investigate the contribution of the microbiome to diseases associated with aging and their treatment.

Results

There are considerable changes in the microbiome and its environment in the context of aging. In the treatment of diseases associated with aging, a considerable modulation of treatment effect by the microbiome has been observed.

Conclusion

Though associations between changes in the microbiome and the host have been observed in the context of aging, the underlying mechanisms through which the microbiome contributes to aging are only poorly understood. Modelling approaches and new technologies represent key methodologies to gain a better understanding of the role of the microbiome in human aging.

Keywords

Microbiological phenomena Ecosystem Metabolic networks and pathways Biotransformation Dysbiosis 

Notes

Danksagung

Die Autoren danken der Deutschen Forschungsgemeinschaft für Unterstützung (Exzellenzcluster „Entzündungen an Grenzflächen“ [EXC306] sowie Sonderforschungsbereich „Entstehen und Funktionieren von Metaorganismen“ [SFB1182], Projekte INF und C2). Das PopGen-Netzwerk wird durch die medizinische Fakultät der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel unterstützt.

Einhaltung ethischer Richtlinien

Interessenkonflikt

C. Kaleta und F. Sommer geben an, dass kein Interessenkonflikt besteht.

Dieser Beitrag beinhaltet Daten von humanen Probanden, die von der PopGen-Datenbank [17] zur Verfügung gestellt wurden. Daten zur Mortalität in den USA für 2010 wurden durch das Center for Disease Control and Prevention (http://www.cdc.gov) zur Verfügung gestellt. Für diesen Beitrag wurden von den Autoren keine Studien an Menschen oder Tieren durchgeführt. Für die aufgeführten Studien gelten die jeweils dort angegebenen ethischen Richtlinien.

Literatur

  1. 1.
    Sommer F, Backhed F (2013) The gut microbiota—Masters of host development and physiology. Nat Rev Microbiol 11(4):227–238CrossRefGoogle Scholar
  2. 2.
    Sender R, Fuchs S, Milo R (2016) Revised estimates for the number of human and bacteria cells in the body. Plos Biol 14(8):e1002533CrossRefGoogle Scholar
  3. 3.
    Yatsunenko T et al (2012) Human gut microbiome viewed across age and geography. Nature 486(7402):222–227CrossRefGoogle Scholar
  4. 4.
    Claesson MJ et al (2012) Gut microbiota composition correlates with diet and health in the elderly. Nature 488(7410):178–184CrossRefGoogle Scholar
  5. 5.
    Claesson MJ et al (2011) Composition, variability, and temporal stability of the intestinal microbiota of the elderly. Proc Natl Acad Sci U S A 108(Suppl 1):4586–4591CrossRefGoogle Scholar
  6. 6.
    Bauer E et al (2017) BacArena: Individual-based metabolic modeling of heterogeneous microbes in complex communities. Plos Comput Biol 13(5):e1005544CrossRefGoogle Scholar
  7. 7.
    Zmora N et al (2018) Personalized gut mucosal colonization resistance to empiric probiotics is associated with unique host and microbiome features. Cell 174(6):1388–1405.e21CrossRefGoogle Scholar
  8. 8.
    Chung HY et al (2009) Molecular inflammation: Underpinnings of aging and age-related diseases. Ageing Res Rev 8(1):18–30CrossRefGoogle Scholar
  9. 9.
    Aramillo Irizar P et al (2018) Transcriptomic alterations during ageing reflect the shift from cancer to degenerative diseases in the elderly. Nat Commun 9(1):327CrossRefGoogle Scholar
  10. 10.
    Thevaranjan N et al (2017) Age-associated microbial dysbiosis promotes intestinal permeability, systemic inflammation, and macrophage dysfunction. Cell Host Microbe 21(4):455–466.e4CrossRefGoogle Scholar
  11. 11.
    Fulde M et al (2018) Neonatal selection by Toll-like receptor 5 influences long-term gut microbiota composition. Nature 560(7719):489–493CrossRefGoogle Scholar
  12. 12.
    Graspeuntner S et al (2018) Gut dysbiosis with Bacilli dominance and accumulation of fermentation products precedes late-onset sepsis in preterm infants. Clin Infect Dis.  https://doi.org/10.1093/cid/ciy882 CrossRefPubMedGoogle Scholar
  13. 13.
    Palmer C et al (2007) Development of the human infant intestinal microbiota. Plos Biol 5(7):e177CrossRefGoogle Scholar
  14. 14.
    Sommer F et al (2017) The resilience of the intestinal microbiota influences health and disease. Nat Rev Microbiol 15(10):630–638CrossRefGoogle Scholar
  15. 15.
    Jackson MA et al (2016) Signatures of early frailty in the gut microbiota. Genome Med 8(1):8CrossRefGoogle Scholar
  16. 16.
    Langille MG et al (2014) Microbial shifts in the aging mouse gut. Microbiome 2(1):50CrossRefGoogle Scholar
  17. 17.
    Krawczak M et al (2006) PopGen: Population-based recruitment of patients and controls for the analysis of complex genotype-phenotype relationships. Community Genet 9(1):55–61PubMedGoogle Scholar
  18. 18.
    Smith P et al (2017) Regulation of life span by the gut microbiota in the short-lived African turquoise killifish. eLife 6.  https://doi.org/10.7554/eLife.27014.001 CrossRefPubMedPubMedCentralGoogle Scholar
  19. 19.
    Sonowal R et al (2017) Indoles from commensal bacteria extend healthspan. Proc Natl Acad Sci U S A 114(36):E7506–E7515CrossRefGoogle Scholar
  20. 20.
    Fransen F et al (2017) Aged gut microbiota contributes to systemical Inflammaging after transfer to germ-free mice. Front Immunol 8:1385CrossRefGoogle Scholar
  21. 21.
    Ridaura VK et al (2013) Gut microbiota from twins discordant for obesity modulate metabolism in mice. Science 341(6150):1241214CrossRefGoogle Scholar
  22. 22.
    Wu H et al (2017) Metformin alters the gut microbiome of individuals with treatment-naive type 2 diabetes, contributing to the therapeutic effects of the drug. Nat Med 23(7):850–858CrossRefGoogle Scholar
  23. 23.
    Sampson TR et al (2016) Gut microbiota regulate motor deficits and neuroinflammation in a model of Parkinson’s disease. Cell 167(6):1469–1480.e12CrossRefGoogle Scholar
  24. 24.
    Seldin MM et al (2016) Trimethylamine N‑oxide promotes vascular inflammation through signaling of mitogen-activated protein kinase and nuclear factor-kappaB. J Am Heart Assoc.  https://doi.org/10.1161/JAHA.115.002767 CrossRefPubMedPubMedCentralGoogle Scholar
  25. 25.
    Cabreiro F et al (2013) Metformin retards aging in C. elegans by altering microbial folate and methionine metabolism. Cell 153(1):228–239CrossRefGoogle Scholar
  26. 26.
    von Frieling J et al (2018) Grow with the challenge—Microbial effects on epithelial proliferation, carcinogenesis, and cancer therapy. Front Microbiol 9:2020CrossRefGoogle Scholar
  27. 27.
    Geller LT et al (2017) Potential role of intratumor bacteria in mediating tumor resistance to the chemotherapeutic drug gemcitabine. Science 357(6356):1156–1160CrossRefGoogle Scholar
  28. 28.
    Graham J, Mushin M, Kirkpatrick P (2004) Oxaliplatin. Nat Rev Drug Discov 3(1):11–12CrossRefGoogle Scholar
  29. 29.
    Longley DB, Harkin DP, Johnston PG (2003) 5‑Fluorouracil: Mechanisms of action and clinical strategies. Nat Rev Cancer 3(5):330–338CrossRefGoogle Scholar
  30. 30.
    Viaud S et al (2013) The intestinal microbiota modulates the anticancer immune effects of cyclophosphamide. Science 342(6161):971–976CrossRefGoogle Scholar
  31. 31.
    Gopalakrishnan V et al (2018) Gut microbiome modulates response to anti-PD-1 immunotherapy in melanoma patients. Science 359(6371):97–103CrossRefGoogle Scholar

Copyright information

© Springer Medizin Verlag GmbH, ein Teil von Springer Nature 2019

Authors and Affiliations

  1. 1.Medizinische Systembiologie, Institut für Experimentelle MedizinChristian-Albrechts-Universität zu KielKielDeutschland
  2. 2.Universitätsklinikum Schleswig-HolsteinKielDeutschland
  3. 3.Institut für Klinische MolekularbiologieChristian-Albrechts-Universität zu KielKielDeutschland

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