Die wichtige Rolle der Darmmikrobiota für Ernährung und Gesundheit

Was sind Mikrobiota und Mikrobiom? Definition

Mikrobiom bezeichnet sämtliche genetische Information, also Genome, der Mikroorganismen eines bestimmten Lebensraums. Mikrobiota ist die Gemeinschaft der Mikroorganismen. Im menschlichen Magen-Darm-Trakt leben etwa 100 Billionen davon, überwiegend Bakterien, Viren, Pilze und Protozoen.

Das menschliche Genom umfasst 23.000 Gene. Das Mikrobiom dagegen kodiert zur Bildung Tausender Metaboliten für wichtige Körperfunktionen und Gesundheit mehr als 3 Millionen Gene in seinem Erbgut.

Was sehen wir bei der Untersuchung der Darmmikrobiota?

Zwillingsstudien zeigen eine erbliche Komponente, doch Ernährung, Medikamente und Körpermaße bestimmen die Mikrobiota stärker. Darmmikroben sind für Gesundheit, Stoffwechsel und neurobiologische Verhaltensmerkmale entscheidend.

Verschiedene Befunde aus Tier- und Humanstudien stützen ihre gesundheitliche Bedeutung.

Die Grafik obenzeigt die relative Häufigkeit menschlicher Mikrobiotabestandteile in verschiedenen Lebensphasen. Gemessen wurden Bakterien mittels 16S-RNA oder metagenomischen Ansätzen als Verfahren.

Welche Funktionen hat die Darmmikrobiota?

Die Darmmikrobiota ermöglicht die Ballaststoff- und Darmschleim betreffende Verarbeitung unverdaulicher Stoffe durch Fermentation . Diese fördert spezialisierte Bakterien, die kurzkettige Fettsäuren (KZYA) und Gase bilden. Die wichtigsten sind Acetat, Propionat und Butyrat. Betrachten wir sie einzeln.

Butyratist die Hauptenergiequelle menschlicher Dickdarmzellen. Bei Dickdarmkrebszellen stimuliert es Apoptose , den programmierten Zelltod. Es kann die intestinale Glukoneogenese aus Nichtkohlenhydratquellen wie Fett aktivieren und dadurch Glukose- und Energiegleichgewicht günstig beeinflussen.

Butyrat ist nötig, damit Epithelzellen durch β-Oxidation viel Sauerstoff verbrauchen und ein Sauerstoffgleichgewicht schaffen, das Dysbiose verhindert.

Propionatwird zur Regulation der Glukoneogenese und über intestinale Fettsäure- Rezeptoren zur Vermittlung des Sättigungssignals an die Leber weitergeleitet.

Acetatist die häufigste KZYA und ein für andere Bakterien notwendiger Wachstumsmetabolit.

Randomisierte kontrollierte klinische Studien, verbinden höhere KZYA-Produktion mit weniger Adipositas und geringerer Insulinresistenz.

Bei Mäusen regulierten Butyrat und Propionat, nicht aber Acetat, Darmhormone und verminderten Appetit und Nahrungsaufnahme.

Mikrobielle Enzyme tragen zum Gallensäurestoffwechsel bei. Weitere Produkte wirken direkt auf die Gesundheit, etwa Trimethylamin und Indolpropionsäure.

Die Bildung von Phosphatidylcholin und Carnitin aus Fleisch und Milch hängt vom Darm ab; deshalb unterscheiden sich ihre Blutmengen. Trimethylamin wird in der Leber zu Atherosklerose und Herz-Kreislauf-Erkrankungen wesentlich verursachendem Trimethylamin-N-Oxid oxidiert.

Nachfolgend sind MIT DER DARMMIKROBIOTA VERBUNDENE ERKRANKUNGEN dargestellt:

Wie hängen Darmmikrobiota und Adipositas zusammen?

Die Darmmikrobiota bei Adipositas scheint deren Fortschreiten zu beeinflussen. Viele Studien bei Übergewicht und Adipositas zeigen Dysbiose, also krankheitsbegünstigende Verschiebung, und geringe Vielfalt.

Krankheitsfreien Mäusen wurden fäkale Bakterien adipöser oder gesunder Menschen übertragen. Mit Bakterien adipöser Personen nahmen sie schneller zu.

Eine britische Studie fand, dass Cristensenella bei adipösen Menschen seltener ist und die Übertragung auf krankheitsfreie Mäuse Gewichtszunahme verhindert.

Je vielfältiger die Mikrobiota, desto gesünder

Diese und ähnliche Bakterien wie Akkermansia sind mit weniger viszeralem Fett verbunden. Die meisten Studien nutzen Mäuse; bei Menschen stehen langfristige Gewichtszunahme, geringe Vielfalt und wenig Ballaststoffe miteinander in Zusammenhang.

Gestörte Mikrobiota fördert ernährungsbedingte Adipositas durch Veränderungen von Immunstoffwechsel, Energiehaushalt, Darmhormonen und entzündungsfördernden Mechanismen.

Warum ist Vielfalt gesundheitlich wichtig?

Geringe Vielfalt findet sich häufig bei entzündlichen Darmerkrankungen, Psoriasisarthritis, Typ-1-Diabetes, atopischem Ekzem, Zöliakie, Adipositas, Typ-2-Diabetes und Arteriosklerose. Alkoholkonsumenten mit Morbus Crohn hatten geringere Vielfalt.

Einige neuere Studien berichten vorübergehend weniger Vielfalt unter ballaststoffreicher Ernährung. Ballaststoffabbauende Bakterien vermehren sich durch Wechselwirkungen besonders und können andere verdrängen. Dies könnte bei übermäßiger Aufnahme auftreten.

Wie wirken Lebensmittel und Medikamente auf die Mikrobiota?

Bestimmte Lebensmittel und Ernährungsmuster beeinflussen die Häufigkeit unterschiedlicher Bakterien und damit die Gesundheit.

Obwohl Behörden sie allgemein als sicher einstufen, zeigen manche Tierstudien mögliche ungünstige Wirkungen von Süßstoffen wie Sucralose, Aspartam und Saccharin auf die Darmmikrobiota.

In verarbeiteten Lebensmitteln beeinflussen Emulgatoren ebenfalls die Darmflora. Carboxymethylcellulose und Polysorbat-80 verringerten bei Mäusen die Vielfalt.

Tier- und In-vitro-Studien zeigen weniger Dysbiose durch glutenfreies Brot bei Glutensensitivität oder Zöliakie. Eine große Beobachtungsstudie bei Menschen ohne Enteropathie, die Gluten meiden, fand dagegen höheres Herzrisiko. Somit gilt: Ohne Glutenempfindlichkeit oder -allergie nützt glutenfreie Ernährung nicht und kann schaden. Möglicherweise liegt das daran, dass diese Menschen weniger Vollkorn essen als zuvor.

Bei 21 Gesunden veränderte sich nach 4 Wochen glutenfreier Ernährung die Mikrobiota; meist waren mehrere wichtige nützliche Arten seltener.

Neben Ernährung sind Medikamente wichtige Modulatoren. Eine niederländisch-belgische Bevölkerungsstudie fand deutliche Wirkungen von Abführmitteln, Progesteron, TNF-a-Hemmern und Rupatadin. Ihre Anwender hatten mehr Magen-Darm-Infektionen. Ähnliches gilt für Protonenpumpenhemmer.

Antibiotika beeinflussen Darmbakterien eindeutig. In vielen Ländern wird ein großer Teil zur Geflügelmast routinemäßig niedrig dosiert verwendet. Beobachtungsstudien deuten selbst bei geringen Rückständen in Lebensmitteln auf adipositasfördernde Wirkungen, Interventionsstudien am Menschen zeigen jedoch keine einheitlichen Stoffwechselergebnisse. Für auf Lebensmittel gesprühte Pestizide und andere Chemikalien fehlen derzeit ausreichende Studien zur Darmwirkung, selbst bei hohen Konzentrationen.

Immuntherapie, Chemotherapie und Knochenmarktransplantation: Bei so behandelten Krebspatienten können schon kleine Mikrobiotaveränderungen das Ansprechen stark verändern.

- Verwandtes Thema: Die Darmflora kann die Immunantwort gegen Tumoren hemmen

Im Tiermodell hängt der schützende Brustkrebseffekt von Phytoöstrogenen von Darmmikroben ab, die Isoflavone bioaktiv umwandeln, etwa Clostridium saccharogumia, Eggerthella lenta, Blautia producta und Lactonifactor longoviformis.

Wie hängen präbiotische Nahrung, Ballaststoffe und Mikrobiota zusammen?

Präbiotikaernähren Darmbakterien und fördern ihr Wachstum. Medizinisch sind es Wachstumssubstrate für Mikroben mit passender Enzymausstattung. Beispiele sind Zwiebeln, Lauch und Spargel. Beim Menschen fördert verdauungsresistente Stärke bei manchen Personen bestimmte Gruppen wie Bifidobacterium adolescentis, Ruminococcus bromii und Eubacterium rectale.

Wenig Ballaststoffe vermindern kurzkettige Fettsäuren und begünstigen potenziell schädliche Metaboliten. Rein pflanzliche Ernährung allein verändert die Vielfalt aber nicht. Umfangreiche Beobachtungsdaten zeigen gesundheitlichen Nutzen. Bei Typ-2-Diabetes senken Ballaststoffe die Insulinresistenz deutlich, verbunden mit Veränderungen der Mikrobiota und nützlicher Stoffe wie Butyrat.

Wie hängen Probiotika und Mikrobiota zusammen?

Probiotikasind natürlich im Verdauungssystem vorkommende Mikroorganismen, die Verdauung unterstützen und Entzündung mindern. In ausreichender Menge bieten lebende Probiotika dem Wirt gesundheitlichen Nutzen. Meist werden Bifidobacterium- und Lactobacillus- Arten in Lebensmittel, Nahrungsergänzungen und Arzneimittel eingebracht.

- Verwandtes Thema: Probiotikazusätze können die Immuntherapiewirkung vermindern

Es bestehen Zweifel, ob sich die meisten Präparate im Darm ansiedeln und die vorhandene Gemeinschaft verändern. Probiotika können unabhängig von ihr wirken. Ihr therapeutischer Nutzen wurde bei vielfältigen Erkrankungen untersucht.

Negative Wirkungen von Medikamenten und verarbeiteten Lebensmitteln auf das Mikrobiom dürfen nicht übersehen werden. Angesichts der Wissenslücken sind weitere klinische Studien erforderlich.