Was ist bakterielle Abundanz? Erklärung & Ergebnisse aus unserer Studie

Die bakterielle Abundanz (oder Bakterienhäufigkeit) ist ein grundlegender Begriff in der Mikrobiomforschung. Sie beschreibt, wie viel von einem bestimmten Bakterium oder einer Gruppe von Bakterien in einer Probe – wie Ihrem Stuhl – vorhanden ist. In diesem Artikel erklären wir Ihnen, wie sie gemessen wird und welche vielversprechenden Ergebnisse unsere interne Family & Friends Studie mit der personalisierten Ernährungsberatung V1 von InnerBuddies erzielt hat.

Bakterielle Abundanz erklärt: Absolut vs. Relativ

Bei der Analyse Ihres Mikrobioms unterscheiden Wissenschaftler zwischen zwei Arten der Abundanz:

• Absolute Abundanz: Dies misst die tatsächliche, absolute Menge eines Bakteriums, z.B. die Anzahl der Bakterienzellen oder die Kopienzahl eines spezifischen Gens (wie des 16S rRNA Gens) pro Volumeneinheit (z.B. pro Mikroliter). Sie gibt eine konkrete Zahl an.
• Relative Abundanz (%): Dies gibt den prozentualen Anteil eines bestimmten Bakteriums an der gesamten gemessenen Bakteriengemeinschaft in der Probe an. Die relativen Anteile aller erfassten Bakterien addieren sich zu 100%.

Die Methode von InnerBuddies basiert auf der Analyse der relativen Abundanz der 35 wichtigsten Bakterienarten für die Darmgesundheit. Wir vergleichen Ihre Werte mit denen einer gesunden Referenzkohorte, um personalisierte Ernährungsempfehlungen abzuleiten.

Die InnerBuddies Family & Friends Studie: Aufbau & Ziele

Um die Wirksamkeit unserer auf Abundanz-Analyse basierenden Beratung zu testen, führten wir 2022 eine interne Studie mit 50 Teilnehmern (Freunden und Familie) durch. Das Ziel war es, erste Hinweise zu erhalten, ob eine 4-wöchige, personalisierte Ernährung die Zusammensetzung des Mikrobioms positiv beeinflussen kann.

Studiendesign im Überblick:

• Teilnehmer: 50 Personen (40 schlossen die Studie vollständig ab).
• Dauer: 4 Wochen im September 2022.
• Proben: Von jedem Teilnehmer wurden 4 Stuhlproben zu verschiedenen Zeitpunkten gesammelt (vor, zu Beginn, in der Mitte und am Ende der Intervention).
• Intervention: Jeder Teilnehmer erhielt einen wöchentlichen, personalisierten Speiseplan, der auf seinen individuellen Bakterien-Abundanz-Profilen basierte.

Ergebnisse: Positive Entwicklung von Vielfalt und Bakterien-Abundanz

Die Teilnehmer wurden basierend auf ihrer Einhaltung der Ernährungspläne in drei Gruppen eingeteilt (Grün = sehr gute, Gelb = teilweise, Orange = geringe Einhaltung). Die Analyse zeigte klare Trends:

1. Steigerung der mikrobiellen Vielfalt: Alle Gruppen konnten im Durchschnitt die Anzahl der verschiedenen Bakteriengattungen (OTUs) erhöhen. Die Gruppe mit der besten Einhaltung (Grün) wies dabei die beste „Gleichmäßigkeit“ (Pielou's Evenness) auf – ein wichtiger Faktor für einen hohen Shannon-Diversitätsindex.

2. Verbesserung des Shannon-Index: Dieser kombinierte Index aus Artenvielfalt und Gleichmäßigkeit stieg bei allen Teilnehmern während der 4 Wochen an. Der Anstieg war in der „Grünen“ Gruppe am deutlichsten, gefolgt von der „Gelben“ und der „Orangen“ Gruppe. Dies deutet darauf hin, dass eine bessere Befolgung der Empfehlungen mit einer höheren mikrobiellen Vielfalt einherging.

Konkrete Veränderungen in der bakteriellen Abundanz

Die folgende Tabelle fasst die durchschnittlichen Veränderungen in der relativen Abundanz spezifischer Bakterien während der 4-wöchigen Studie zusammen:

INDIKATOREN ZUR VIELFALT	Veränderung
Shannon-Index	+ 5,17 %
Anzahl der OTUs	+ 9,22 %
Pielous Gleichmäßigkeit	+ 3,64 %
BAKTERIELLE ABUNDANZ
Positive Bakterien (Durchschnitt)	+ 8,85 %
Akkermansia	+ 96,69 %
Ruminococcaceae	+ 178,12 %
Lactobacillus	+ 24,56 %
Bifidobakterien	+ 23,54 %
Negative Bakterien
Escherichia-Shigella	- 16,78 %
Klebsiella	- 34,27 %

Die Ergebnisse zeigen, dass unsere personalisierte Beratung V1 in der Lage war, die Abundanz wichtiger gesundheitsfördernder Bakterien zu erhöhen und potentiell ungünstige Bakterien zu verringern.

Häufige Fragen zur bakteriellen Abundanz (FAQ)

Was ist bakterielle Abundanz?

Die bakterielle Abundanz beschreibt, wie viel von einem bestimmten Bakterium in einer Probe vorhanden ist. Man unterscheidet zwischen der absoluten Abundanz (tatsächliche Anzahl oder Genkopien) und der relativen Abundanz (prozentualer Anteil an der gesamten gemessenen Bakteriengemeinschaft).

Addiert sich die relative Abundanz zu 100%?

Ja, genau. Bei der Analyse mit Methoden wie der 16S rRNA-Sequenzierung werden die Anteile aller erkannten Bakterien so skaliert (normalisiert), dass sie zusammen 100% ergeben. Dies hilft, vergleichende Profile zu erstellen. Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass dies eine relative Verteilung ist und keine Aussage über die absolute Gesamtzahl aller Bakterien macht.

Was bedeutet „Range of Bacteria“ oder Bakterien-Bereich?

Damit ist der typische Schwankungsbereich gemeint, in dem die Abundanz eines Bakteriums in einer gesunden Population vorkommt. Bei InnerBuddies vergleichen wir Ihre gemessene relative Abundanz eines Bakteriums mit dem Mindest- und Höchstwert, den wir in unserer gesunden Referenzkohorte beobachten. Liegt Ihr Wert außerhalb dieses Bereichs, geben wir eine entsprechende Empfehlung.

Ausblick: V2 – Von Bakterien zu metabolischen Funktionen

Basierend auf diesen Erfahrungen entwickelt InnerBuddies eine aktualisierte Version (V2) der personalisierten Beratung. Der Fokus verschiebt sich von der Abundanz einzelner Bakterien hin zur Analyse bakterieller Stoffwechselwege (Funktionen).

• Stabilität: Funktionen sind über verschiedene Bevölkerungsgruppen und Ernährungskulturen hinweg stabiler als die bloße Bakterienzusammensetzung.
• Präzision: Dies ermöglicht noch gezieltere, personalisierte „Mikrointerventionen“ im Mikrobiom, da wir auf spezifische biologische Prozesse abzielen können.
• Bessere Erklärbarkeit: Wir können unseren Kunden klarer vermitteln, warum bestimmte Lebensmittel empfohlen werden – nämlich aufgrund ihrer Unterstützung für konkrete Körperfunktionen.

Wir planen, V2 im ersten Quartal 2025 einzuführen und in Kooperation mit Universitäten in externen klinischen Studien zu validieren.