Mikrobiom-Diversität (Shannon-Index): der Weg im Körper

Mikrobiom-Diversität (Shannon-Index) ist Teil des Weges „Darmmikrobiom“. Diese Seite zeigt den ganzen Weg; die Station von Mikrobiom-Diversität (Shannon-Index) ist hervorgehoben.

Hier steht dieser Laborwert: Shannon-Index — Maß für die Vielfalt. Der Shannon-Index fasst zwei Dinge in einer Zahl zusammen: wie viele Gruppen vorkommen und wie gleichmäßig sie verteilt sind. Er beschreibt eine Probe, er bewertet sie nicht. Quelle 2

Kurz erklärt

Das Darmmikrobiom ist die Gemeinschaft der Bakterien im Dickdarm. Sie vergären Ballaststoffe, die menschliche Enzyme nicht spalten können, zu kurzkettigen Fettsäuren wie Acetat, Propionat und Butyrat.

Der Weg Schritt für Schritt

1. Stuhlprobe → Bakterien-DNA Aufschluss Im Labor werden die Zellhüllen aufgebrochen und die DNA herausgelöst. Wie gut das bei festen Hüllen gelingt, beeinflusst schon hier das Ergebnis. Quelle 1
2. Bakterien-DNA → 16S-rRNA-Gen Polymerase (PCR) · Primer Ein Gen kommt in allen Bakterien vor und unterscheidet sich doch zwischen den Arten: das 16S-rRNA-Gen. Eine Polymerase vervielfältigt einen Abschnitt daraus. Quelle 1
3. 16S-rRNA-Gen → Artenliste Sequenzierung Die Sequenzen werden gelesen und mit einer Datenbank verglichen. Daraus entsteht eine Liste der gefundenen Gruppen und ihrer Häufigkeit — je nach Abschnitt bis zur Gattung, selten bis zur Art. Quelle 1
4. Artenliste → Shannon-Index Berechnung Der Shannon-Index fasst zwei Dinge in einer Zahl zusammen: wie viele Gruppen vorkommen und wie gleichmäßig sie verteilt sind. Er beschreibt eine Probe, er bewertet sie nicht. Quelle 2
5. Artenliste → Dysbiose-Index Berechnung Ein Dysbiose-Index vergleicht das Muster ausgewählter Bakteriengruppen mit dem Muster einer Vergleichsgruppe und drückt den Abstand als Zahl aus. Welche Gruppen einfließen, legt das jeweilige Labor fest. Quelle 3
6. Ballaststoffe → Kurzkettige Fettsäuren Bakterien-Enzyme Bakterien vergären die Ballaststoffe ohne Sauerstoff. Dabei entstehen vor allem drei kurzkettige Fettsäuren: Acetat, Propionat und Butyrat. Quelle 4, 5
7. Kurzkettige Fettsäuren → Butyrat Butyrat bilden vor allem Bakterien der Gattungen Faecalibacterium und Roseburia, meist aus zwei Bausteinen Acetyl-CoA. Quelle 5
8. Kurzkettige Fettsäuren → Propionat Propionat entsteht auf mehreren Wegen, etwa über Succinat. Über die Pfortader erreicht es die Leber und dient dort als Baustein für neue Glucose. Quelle 5, 4
9. Kurzkettige Fettsäuren → Acetat Acetat ist mengenmäßig die größte der drei Fettsäuren. Es gelangt ins Blut und wird in Geweben als Brennstoff und als Baustein verwendet. Quelle 4
10. Butyrat → Energie der Darmzelle β-Oxidation · NAD⁺ Die Zellen der Dickdarmschleimhaut verbrennen Butyrat in ihren Mitochondrien; es ist ihre wichtigste Energiequelle. Der Sauerstoffverbrauch dabei hält den Darminhalt sauerstoffarm. Quelle 6
11. Propionat → Rezeptoren FFAR2/3 Acetat und Propionat binden an die Rezeptoren FFAR2 und FFAR3 auf Darmzellen, Immunzellen und Nervenenden. Darüber erreicht die Information, was im Darm vergoren wird, den übrigen Körper. Quelle 7
12. Acetat → Rezeptoren FFAR2/3 Acetat und Propionat binden an die Rezeptoren FFAR2 und FFAR3 auf Darmzellen, Immunzellen und Nervenenden. Darüber erreicht die Information, was im Darm vergoren wird, den übrigen Körper. Quelle 7

Cofaktoren dieses Weges

• Coenzym A — Butyrat entsteht aus zwei Bausteinen Acetyl-CoA; die Zwischenstufen sind an CoA gebunden Quelle 5
• Acetat — Wird bei der Butyrat-Bildung über eine CoA-Transferase mit einbezogen Quelle 5
• Vitamin B12 — Cofaktor der Methylmalonyl-CoA-Mutase im Succinat-Weg zum Propionat Quelle 8
• NAD⁺ — Nimmt beim Abbau des Butyrats in den Darmzellen Wasserstoff auf Quelle 6Im ORY-Katalog als Laborwert: NAD⁺ (Nicotinamidadenindinukleotid)

Quellen

1. Johnson JS, Spakowicz DJ et al. Evaluation of 16S rRNA gene sequencing for species and strain-level microbiome analysis. Nat Commun 2019 · PubMed 31695033
2. Kers JG, Saccenti E. The Power of Microbiome Studies: Some Considerations on Which Alpha and Beta Metrics to Use and How to Report Results. Front Microbiol 2021 · PubMed 35310396
3. Casén C, Vebø HC et al. Deviations in human gut microbiota: a novel diagnostic test for determining dysbiosis in patients with IBS or IBD. Aliment Pharmacol Ther 2015 · PubMed 25973666
4. Koh A, De Vadder F et al. From Dietary Fiber to Host Physiology: Short-Chain Fatty Acids as Key Bacterial Metabolites. Cell 2016 · PubMed 27259147
5. Louis P, Flint HJ. Formation of propionate and butyrate by the human colonic microbiota. Environ Microbiol 2017 · PubMed 27928878
6. Donohoe DR, Garge N et al. The microbiome and butyrate regulate energy metabolism and autophagy in the mammalian colon. Cell Metab 2011 · PubMed 21531334
7. Kimura I, Ichimura A et al. Free Fatty Acid Receptors in Health and Disease. Physiol Rev 2020 · PubMed 31487233
8. Degnan PH, Taga ME, Goodman AL. Vitamin B12 as a modulator of gut microbial ecology. Cell Metab 2014 · PubMed 25440056

Ganzer Weg: Darmmikrobiom

Verwandte Wege

• Darmbakterien — ballaststoffe
• Fruktoseaufnahme — kurzkettige fettsäuren
• Gärung im Darm und Atemgase — kurzkettige fettsäuren
• Laktoseverdauung — kurzkettige fettsäuren

Stand 2026-09-16. Entwurf, von Claude nach Schema v2 geschrieben; Quellen in PubMed geprüft; fachliche Freigabe offen
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