Die Entdeckung von Probiotika und ihre Rolle für die Gesundheit – Lüge oder Wahrheit?

Der menschliche Körper beherbergt Billionen von Mikroorganismen, die mit ihm zusammenleben. Die Hälfte dieser Mikroorganismen bildet die Bakterien, Pilze, Protozoen und Viren umfassende Mikrobiota. Werden die Mikroorganismen der Mikrobiota zusammen mit ihren Genen betrachtet, spricht man vom Mikrobiom.

Seit dem Beginn des Human Microbiome Project hat die Forschung zur Mikrobiota rasch zugenommen. Ihre Auswirkungen auf unsere Gesundheit sind zu groß, um ignoriert zu werden.

Die Mikrobiota ist so individuell wie der Fingerabdruck eines Menschen

Sie beginnt sich im Mutterleib zu bilden, und ihre Vielfalt verändert sich ein Leben lang. Beeinflusst wird sie durch zahlreiche Faktoren wie Geburtsart, Ernährung, Alter, Geschlecht, Antibiotikagebrauch, genetische Veranlagung, geografische Lage und Krankheiten. Aus der Darmmikrobiota freigesetzte Metaboliten, beispielsweise kurzkettige Fettsäuren, wirken wie ein endokrines Organ, das die Systeme des menschlichen Körpers und insbesondere das Immunsystem beeinflusst.

Dysbiose: Störung des bakteriellen Gleichgewichts in der Darmmikrobiota

Bei Erkrankungen wie Adipositas, Diabetes, Krebs und Alzheimer unterscheidet sich die Mikrobiota je nach Krankheit. Es ist jedoch nicht angemessen, nur eine bestimmte Bakterienart verantwortlich zu machen, da Mikroorganismen in Gemeinschaften und in komplexen wechselseitigen Beziehungen leben.

Die Suche nach Möglichkeiten zur Beeinflussung der Mikrobiota

Aufgrund der Wechselwirkungen zwischen der Mikrobiota und den Systemen des menschlichen Körpers wird versucht, Wege zu ihrer Manipulation zu entwickeln. Beispiele sind die Verwendung von Probiotika und Präbiotika, die fäkale mikrobielle Transplantation (FMT), Medikamente sowie mögliche künftige Impfstoffe. In diesem Beitrag geht es darum, wie Probiotika entstanden und kommerzialisiert wurden.

Die Geschichte der Probiotika

Gegen Ende des 19. Jahrhunderts entdeckte Louis Pasteur die Fermentationseigenschaften von Milchsäurebakterien und bezeichnete sie als nützlich, weil sie den Verderb von Lebensmitteln verhinderten. Die Entdeckung, dass nicht alle Bakterien schädlich sind, war ein Wendepunkt in der Wissenschaft. Élie Metchnikoff, der 1908 für seine Arbeiten zur Phagozytose den Nobelpreis erhielt, stellte die Hypothese einer Verbindung zwischen Makuladegeneration (Gelbfleckenkrankheit) und Darmmikrobiota auf. Er war der Ansicht, dass Darmbakterien unser Schicksal bestimmen könnten. Seine Hypothese lautete: Wenn das bei der Fermentation durch Bakterien gebildete Laktat das Wachstum schädlicher Bakterien hemmen kann, könnte derselbe Vorgang auch im Darm stattfinden. Folglich könnten Milchsäurebakterien die Toxinproduktion im Darm verhindern. Heute werden Lactobacillus bulgaricus und Streptococcus thermophilus zur Joghurtherstellung verwendet.

Metchnikoff arbeitete daran, Reinkulturen aus einer Probe bulgarischer fermentierter Milch zu isolieren, die auch diese Bakterien enthielt. So entdeckte er probiotische Bakterien und ihre Bedeutung.

Der griechischstämmige Geschäftsmann Isaac Carasso war tief beeindruckt von den Folgen, die Mangelernährung und Krankheiten während des 1. Weltkriegs bei spanischen Kindern hatten. Inspiriert von Metchnikoffs Arbeiten an Milchfermenten mischte er daraufhin vor genau 102 Jahren durch Versuch und Irrtum frische Milch mit fermentationsfähigen Bakterien, die am Pasteur-Institut isoliert worden waren, um die heutigen Danone-Joghurts herzustellen. So entstand industriell hergestellter Fertigjoghurt.

Seinen ersten Joghurt benannte er mit dem Spitznamen seines Sohnes Daniel: „Kleiner Daniel“. Dieser Fertigjoghurt wurde zunächst in Porzellangefäßen in den Apotheken der Stadt wegen seiner gesundheitsfördernden Wirkung verkauft (siehe Foto unten). 5 Jahre später erhielt das Produkt bei einem Besuch des Ärztekollegiums von Barcelona Lob, und nach den Apotheken wurden die wichtigsten Vermarktungswege ausgeweitet, um mehr Verbraucher zu erreichen. Zehn Jahre später trat Daniel in das Familienunternehmen ein, das den heutigen Namen Danone erhielt. Während Danone erfolgreich in ganz Frankreich expandierte, zog das Unternehmen mit Beginn des 2. Weltkriegs in die USA um.

In diesen Jahren wurde Joghurt weiterhin als gesundes Lebensmittel verzehrt. Aufgrund der Fermentation ist sein Gehalt an den Vitaminen B2, B6 und B12 sowie an Calcium, Kalium, Zink und Magnesium höher als bei anderen Milchprodukten. Enzyme in L. bulgaricus und S. thermophilus bauen die Laktose im Joghurt ab. Dadurch sinkt der Laktosegehalt, und Menschen mit Laktoseintoleranz können Milchprodukte leichter verzehren. Im 20. Jahrhundert isolierten Forschende auf Grundlage von Pasteurs Vermächtnis weitere gesundheitsfördernde Stämme wie Escherichia coli, Lactobacillus acidophilus LB und Lactobacillus casei Shirota.

Probiotika werden definiert

1974 schlug Richard B. Parker vor, Probiotika als „Organismen und Substanzen, die zum mikrobiellen Gleichgewicht des Darms beitragen“ zu definieren. Im Jahr 2001 veröffentlichte die Weltgesundheitsorganisation (WHO) die Definition „lebende Mikroorganismen, die bei Verabreichung in ausreichender Menge dem Menschen einen gesundheitlichen Nutzen bringen“. Die Bakterien Lactobacillus, Bifidobacterium, Streptococcus und Bacillus sowie die Hefen Saccharomyces, Aspergillus und Candida sind als Probiotika bekannt.

Danone begann 1987 mit Activia® mit Bifidobacterium lactis (BFMP) und 1994 mit Actimel® mit L. casei (LFMP) die Herstellung zweier fermentierter Milchprodukte mit Probiotika.

Die möglichen gesundheitlichen Vorteile von Probiotika werden untersucht

In den 1990er-Jahren begann ein Forschungsprogramm, um den Nutzen von Probiotika nachzuweisen, und es entstanden mehr als 40 wissenschaftliche Veröffentlichungen. Die Vorteile probiotischer Produkte reichen von der Verringerung der Häufigkeit oder Dauer von Verdauungsbeschwerden, der Darmpassage, häufiger Infektionen und Erkrankungen sowie von Atemwegs- und Magen-Darm-Infektionen bis zur Verringerung der Vorbeugung von Durchfall infolge des Antibiotikagebrauchs.

Ergebnisse zur Verwendung von BFMP wurden mit einer Besserung gastrointestinaler Beschwerden in Verbindung gebracht. Bei Menschen mit entzündlichen Darmerkrankungen wurde über eine Abnahme der Symptome berichtet.

Mit der Entstehung der modernen Mikrobiologie begann eine neue Ära. Heutige metagenomische Untersuchungen ermöglichen es, die Wirkmechanismen der Bakterien im Mikrobiom zu erforschen. Laborkonsortien in Europa und den USA eröffneten mit MetaHIT und dem Human Microbiome Project neue Forschungswege. Danone Nutricia Research nahm an der MetaHIT-Studie teil. Mit Universitäten wie der Harvard T.H. Chan School of Public Health, der UCLA und der Universität Washington wurde gemeinsam an einem Bifidobacterium lactis enthaltenden probiotischen Produkt für die Darmgesundheit geforscht.

Die Forschungsergebnisse stützen die Hypothese, dass BFMP die Gesundheit fördert, indem es die Aktivität des Darmmikrobioms und Bestandteile der Darm-Hirn-Achse beeinflusst. Es wurden Belege dafür gefunden, dass BFMP im Darmmikrobiom Wege stimuliert, die zur Bildung nützlicher kurzkettiger Fettsäuren (KZYA) führen, und die Darmgasproduktion verringert. Ergebnisse verschiedener Studien zur Darm-Hirn-Achse führten zu der Vorstellung, dass dieses Produkt viszerale Überempfindlichkeit vermindert und die Gehirnaktivität reguliert.

Es wurde festgestellt, dass nicht alle Studienteilnehmenden gleich auf BFMP reagieren, Menschen also durch dieselben Probiotika unterschiedlich beeinflusst werden können. Kürzlich wurde beobachtet, dass BFMP die Darmgasproduktion nur bei Personen verringert, die große Mengen Wasserstoff abgeben.

Es wurden Hinweise auf zwei Arten von Mikrobiota gefunden: eine permissive und eine resistente Mikrobiota. Das permissive Mikrobiom ist für eine Beeinflussung durch BFMP empfänglicher als das resistente. Diese Ergebnisse ebneten den Weg für das Zeitalter der „Präzisionsprobiotika“.

Präzisionsprobiotika sollen Darmfunktionen erfüllen, die vom Darmmikrobiom nicht bereitgestellt werden. Sie werden an Ernährung, Phänotyp, Lebensweise, Alter, Geschlecht, Genetik und Mikrobiom der jeweiligen Person angepasst. Die ersten Präzisionsprobiotika sind L. bulgaricus und S. thermophilus, die für die Joghurtfermentation verwendeten Bakterien.

Probiotika können sowohl aus traditionellen Milchsäurebakterien als auch aus Bifidobacterum und Akkermansia Municiphi bestehen. Akkermensia ist ein aus dem Darm isoliertes Bakterium, das im Bereich der Stoffwechselgesundheit vielversprechend ist. Untersuchungen zeigen Verbesserungen verschiedener Stoffwechselparameter bei Menschen mit Adipositas und Übergewicht.

2013 veröffentlichten Danone Nutricia Research und Mitarbeitende der UCLA die erste klinische Probiotikastudie zur Darm-Hirn-Achse. Sie zeigte, dass eine vierwöchige Einnahme von BFMP bei gesunden Frauen die Aktivität von Gehirnregionen beeinflusste, die die Verarbeitung von Emotionen und Empfindungen steuern. Dies deutet auf mögliche Vorteile von Probiotika hin, die über den Darm hinaus auch Gehirn, Herz-Kreislauf-, Stoffwechsel-, Knochen-, Muskel- und Immunsystem umfassen.

Um die besten Wege zur Ernährung des Darmmikrobioms zu verstehen, wurde eine Partnerschaft mit der University of California aufgebaut. Mit der Initiative für menschliche Ernährungsweisen und das Mikrobiom (THDMI) sollen die besten Ernährungsweisen und Lebensmittel entdeckt werden, die Menschen in verschiedenen Teilen der Welt verzehren und die dem Darm nützen könnten. Künftige Forschung konzentriert sich auf das mechanistische Verständnis der Vorteile von Probiotika. Ein solches Verständnis wird nicht nur die Darmgesundheit, sondern viele Gesundheitsaspekte vom neurologischen System bis zum Immunsystem und von der Pädiatrie bis zur Geriatrie beeinflussen. Die Darmmikrobiota ist jedoch ein komplexes System. Obwohl die meisten auf diesem Gebiet angebotenen Produkte nur schwach durch wissenschaftliche Belege gestützt werden, haben sie ein großes Marktvolumen erreicht.