Luftweg-Mikroben: Wichtige Akteure für die Lungengesundheit

Die Mikroben, die in unseren Atemwegen leben, spielen eine entscheidende Rolle für die Gesundheit unserer Lungen. Diese winzigen Organismen können sich verändern, während wir älter werden, und manchmal können sie aus dem Gleichgewicht geraten, was zu Gesundheitsproblemen führen kann. Zum Beispiel können einige hilfreiche Mikroben Entzündungen während Lungeninfektionen reduzieren, während andere schädliche Mikroben das Risiko von Erkrankungen wie Asthma bei Kindern nach Virusinfektionen erhöhen können.

#Faktoren, die die Atemwegsmikroben beeinflussen

Die Zusammensetzung dieser Atemwegsmikroben wird von vielen Faktoren beeinflusst, die sowohl den Wirt als auch die Umwelt betreffen. In unserem Körper können Dinge wie pH-Werte, die Grösse der Atemwegoberflächen und die Menge an Gasen unterschiedliche Bedingungen schaffen, die verschiedenen Mikroben zugutekommen. Auch externe Faktoren spielen eine wichtige Rolle, darunter, wie ein Baby geboren wird, wie es in der frühen Lebensphase ernährt wird, welche Umgebungen es beim Aufwachsen ausgesetzt ist und welche Infektionen oder Medikamente es später im Leben hat. Saisonale Veränderungen, wie Temperatur und Luftfeuchtigkeit, können zudem beeinflussen, welche Mikroben in den Atemwegen vorhanden sind. Das Verständnis dieser Faktoren hilft Forschern, die Veränderungen zu erkennen, die zu Gesundheitsproblemen führen können.

#Struktur des Atmungssystems

Das Atmungssystem besteht aus zwei Hauptbereichen: dem oberen Atemwegstrakt (UAT) und dem unteren Atemwegstrakt (UAT). Der UAT umfasst die Nase und den Hals, während der UAT die Luftröhre und die Lungen umfasst. Auch wenn diese Bereiche verbunden sind, haben sie unterschiedliche Zelltypen, Immunantworten und Umgebungen, die verschiedene Mikroben unterstützen. Zum Beispiel haben Mikroben im UAT spezifische Muster und können je nach den unterschiedlichen Umgebungen, die durch verschiedene Zellen geschaffen werden, gedeihen. Im LRT hingegen sind die gleichen Mikrobentypen weit verbreitet zu finden, wobei die obere Luftröhre tendenziell eine grössere Vielfalt aufweist.

Frühere Studien zeigen, dass die Mikroben im Hals Einfluss auf die in den Lungen haben können, aber es gibt noch Bedarf, zu erkunden, wie verschiedene Teile der oberen Atemwege die Mikroben in den unteren Atemwegen, insbesondere bei Kindern, beeinflussen.

#Studienübersicht

In dieser Studie sammelten die Forscher Proben aus den Nasen und Luftröhren von 183 Kindern während routinemässiger Operationen. Sie verwendeten dann eine Methode namens 16S rDNA-Sequenzierung, um die Beziehung zwischen dem Wirt und den Mikroben in beiden Teilen des Atmungssystems genauer zu untersuchen. Diese Proben waren Teil einer grösseren Studie, die sich auf COVID-19-Tests bei Kindern konzentrierte, wobei sichergestellt wurde, dass keiner der Teilnehmer zum Zeitpunkt der Probenentnahme infiziert war.

#Studiengruppe

Die Teilnehmer dieser Studie waren Kinder unter 18 Jahren, die negativ auf COVID-19 getestet wurden und elektive Operationen in einem Kinderkrankenhaus durchführten. Die Probanden wurden über mehrere Monate hinweg rekrutiert, während denen strenge COVID-19-Sicherheitsmassnahmen in Kraft waren, was zu einer niedrigeren Rate häufiger Atemwegsinfektionen führte.

Die Proben wurden durch tracheale Aspirationen und nasopharyngeale Abstriche entnommen und für weitere Analysen aufbewahrt. Die Forscher hielten sich an spezifische Protokolle zur Verarbeitung der Proben und sorgten dafür, dass sie die Mikrobengemeinschaften genau widerspiegelten.

#Analysemethoden

Die Verarbeitung der Proben umfasste die DNA-Extraktion mit einem speziellen Kit, gefolgt von Amplifikation und Sequenzierung zur Identifizierung der Mikrobengemeinschaften. Die Forscher verwendeten statistische Methoden zur Analyse der Daten und suchten nach Mustern und Beziehungen zwischen den verschiedenen Proben. Sie setzten auch verschiedene Techniken ein, um mögliche Kontaminationen aus den Proben herauszufiltern, um sicherzustellen, dass die Daten genau waren.

#Ergebnisse

Die Analyse ergab die Anwesenheit mehrerer Hauptgruppen von Mikroben sowohl im UAT als auch im UAT. Die häufigste Mikrobengruppe war Bacillota, die zweithäufigste variierte jedoch zwischen den beiden Probenarten. In nasopharyngealen Abstrichen war die zweithäufigste Gruppe Actinomycetota, während es in trachealen Aspirationen Pseudomonadota war.

Diverse Analysen zeigten, dass die Mikrobengemeinschaften in der Nase und der Luftröhre voneinander unterschiedlich waren. Dies deutet darauf hin, dass, obwohl diese Bereiche verbunden sind, ihre mikrobielle Charakteristik abweichen kann. Während viele nasopharyngeale Proben spezifische Mikroben trugen, gehörten die am häufigsten vorkommenden Mikroben in trachealen Proben zu Escherichia coli und verschiedenen Staphylococcus-Arten.

Die Forscher waren überrascht zu entdecken, dass die Diversität im Mikrobiom der oberen Atemwege nicht mit der des Mikrobioms der unteren Atemwege korrelierte. Das bedeutet, dass selbst wenn in den oberen Atemwegen bestimmte Mikroben vorhanden waren, diese Mikroben nicht notwendigerweise in den unteren Atemwegen vorkamen, was darauf hinweist, dass diese Bereiche möglicherweise unabhängig agieren, obwohl sie miteinander verbunden sind.

#Alter und mikrobielle Zusammensetzung

Das Alter beeinflusste signifikant die Zusammensetzung des nasopharyngealen Mikrobioms. Jüngere Kinder waren eher von bestimmten Mikroben wie Corynebacterium und Dolosigranulum besiedelt, während ältere Kinder dazu neigten, Gemeinschaften mit mehr Vielfalt zu haben. Der Übergang von einfacheren mikrobiellen Gemeinschaften zu komplexeren während der Kindheit deutet auf eine wichtige Verbindung zwischen dem Mikrobiom und der Entwicklung des Immunsystems hin.

#Einfluss demografischer Faktoren

Neben dem Alter betrachtete die Studie auch, wie andere demografische Faktoren, wie Ethnie und Art der Operationen, die mikrobielle Diversität innerhalb der Proben beeinflussten. Es stellte sich heraus, dass die Ethnie eine Rolle im Mikrobiom der unteren Atemwege spielte, während das Alter ein bedeutender Faktor für das Mikrobiom der oberen Atemwege war.

Interessanterweise hatten Kinder, die sich bestimmten Arten von Eingriffen unterzogen, unterschiedliche mikrobielle Zusammensetzungen, was unterstreicht, dass die Arten medizinischer Eingriffe ebenfalls Einfluss auf das Mikrobiom der Atemwege haben können.

#Ko-Vorkommenanalyse

Durch die Ko-Vorkommenanalyse konnten die Forscher Beziehungen zwischen verschiedenen Mikroben innerhalb derselben Umgebung identifizieren. Es wurden einige positive Assoziationen zwischen bestimmten Mikroben in nasopharyngealen Abstrichen gefunden, was darauf hindeutet, dass diese Mikroben häufig gemeinsam in denselben Proben vorkamen. Zum Beispiel zeigte Dolosigranulum pigrum eine positive Beziehung zu Corynebacterium-Arten.

Es gab jedoch keine signifikanten Überschneidungen zwischen den Mikroben, die in den oberen und unteren Atemwegen bei einzelnen Probanden gefunden wurden, was die Idee bestärkte, dass diese Bereiche möglicherweise unterschiedliche mikrobielle Gemeinschaften haben.

#Auswirkungen auf die Gesundheit

Zu verstehen, wie sich die mikrobiellen Gemeinschaften im Atmungssystem entwickeln und verändern, kann Aufschluss über Probleme wie Asthma und andere Atemwegserkrankungen geben. Indem sie identifizieren, wie sich diese Gemeinschaften je nach Alter, Demografie und Umweltfaktoren unterscheiden, können Forscher Einblicke in mögliche Krankheitsrisiken gewinnen.

Eine kontinuierliche Studie darüber, wie sich diese mikrobialen Muster entwickeln, könnte helfen, Gesundheitsausgänge vorherzusagen und Behandlungen oder präventive Massnahmen, wie Probiotika oder Impfungen, zu leiten.

#Fazit

Die Ergebnisse dieser Studie zeigen die Komplexität der respiratorischen Mikrobiome bei Kindern und heben die Bedeutung von Alter und Umweltfaktoren bei der Formung dieser Gemeinschaften hervor. Die eindeutigen mikrobialen Muster, die zwischen den oberen und unteren Atemwegen zu sehen sind, deuten auch auf die Notwendigkeit weiterer Forschung in Bezug auf ihre individuellen Rollen bei Gesundheit und Krankheit hin.

Während wir weiterhin mehr über das Mikrobiom und seinen Einfluss auf die Gesundheit des Menschen lernen, könnten wir in der Lage sein, Strategien zu entwickeln, um vorteilhafte mikrobielle Zusammensetzungen zu fördern und die allgemeine Atemwegsgesundheit, insbesondere bei jungen Kindern, zu verbessern.