Verlust der mikrobiellen Darmvielfalt
Unser Körper besteht zu fast gleichen Teilen aus menschlichen und mikrobiellen Zellen. Diese winzigen Passagiere sind für unsere Gesundheit lebensnotwendig, aber die Zahl nimmt ab. Der menschliche Darm ist die Heimat von Bakterien, Viren, Pilzen und kleinen Würmern in einigen Teilen der Welt.
Während der Körper des Durchschnittsmenschen 30 bis 40 Billionen menschliche Zellen enthält, kommen weitere 38 Billionen hinzu. Unser Mikrobiom und unser Immunsystem sind eng miteinander verbunden. (1)
Ohne unsere mikrobiellen Passagiere würde sich unser Immunsystem nicht entwickeln. Das passiert beispielsweise mit Mäusen, die in keimfreier Umgebung aufwachsen.
Das moderne Leben beeinflusst die Mikroben, die in unserem Darm leben.
Dies stellt eine Gefahr für unsere Gesundheit dar. Mit dem Aufkommen der modernen molekularbiologischen Techniken haben die Wissenschaftler begonnen, Licht in die Entwicklung unseres Mikrobioms zu bringen und herauszufinden, welche Faktoren für unsere Gesundheit schädlich sind.
Was ist im menschlichen Darm?
Der Grad der Variation im Darm-Mikrobiom zwischen verschiedenen Menschen und Orten auf der ganzen Welt ist erstaunlich. Während im menschlichen Darm über 1.000 verschiedene Bakterienarten gefunden wurden, soll jeder Einzelne nur etwa 160 davon beherbergen. (2)
Jahrelang haben Wissenschaftler versucht, eine Liste von Bakterienarten zu identifizieren, die mit der Gesundheit in Verbindung gebracht werden.
Heute glauben einige, dass eine Reihe von metabolischen und molekularen Prozessen das Herzstück eines gesunden Darms sind. Welche Arten diese Prozesse unterstützen, ist weniger relevant, als wie gut sie zusammenarbeiten.
Dieser funktionelle Kern der Darmbakterien zeichnet sich durch eine Reihe von Genen aus, die den langfristigen Aufenthalt im Darm und den aktiven Beitrag zur menschlichen Stoffwechselfunktion fördern.
Konkret unterstützen diese Mikroben die Verdauung sowie die Produktion von Vitaminen, Hormonen und essentiellen Aminosäuren.
Die Ernährung spielt eine wichtige Rolle bei der Bestimmung, welche Mikroben sich langfristig in unseren Eingeweiden ansiedeln. Eine westliche Ernährung, reich an Fett und raffiniertem Zucker, aber arm an Ballaststoffen, soll die mikrobielle Vielfalt reduzieren.
Dies kann sich nachteilig auf die Gesundheit auswirken.
Eine in der Zeitschrift Nature veröffentlichte Studie untersuchte den Mechanismus. (3)
Wenn Mäuse 4 Wochen lang ballaststoffarm gefüttert wurden, sanken die Werte von 60 Prozent der mikrobiellen Spezies signifikant. Etwa die Hälfte davon kehrte auf ein normales Niveau zurück, als die Mäuse wieder auf ballaststoffreiche Ernährung umgestellt wurden.
Aber selbst ein kurzer Ausbruch einer solchen ungesunden Ernährung hinterließ, wie die Forscher betonten, langanhaltende Auswirkungen auf die mikrobielle Vielfalt.
Noch wichtiger ist, dass sich der Verlust an Vielfalt innerhalb von vier Generationen dauerhaft etablierte, als die Mäuse weiterhin eine ballaststoffarme Ernährung einnahmen.
Wie wirkt sich ein Verlust an mikrobieller Vielfalt auf unsere Gesundheit aus? Und wie kommen wir überhaupt zu unseren kleinen Passagieren?
Der Ursprung des menschlichen Mikrobioms
Viele Jahre lang nahmen Wissenschaftler an, dass der Darm des sich entwickelnden Fötus steril war, d.h. er enthält keine Mikroben.
Es gibt jedoch Hinweise aus der Forschung mit Hilfe von Mausmodellen, dass das Fruchtwasser, das den wachsenden Fötus umgibt, einige mikrobielle Arten enthält. Diese können im ersten Kot des Neugeborenen, dem Mekonium, nachgewiesen werden. Auf der Liste stehen Firmicutes, insbesondere Milchsäurebakterien. (4)
Die erste große Welle der mikrobiellen Besiedlung findet während der Geburt statt, wenn Mikroben aus dem Geburtskanal und der Vagina auf das Baby übertragen werden.
Wenn Babys durch Kaiserschnitt geboren werden, ist ihre Mikrobiota der Haut der Mutter ähnlicher. Es gibt Anzeichen dafür, dass dies mit der Entwicklung von Ekzemen, Asthma und Zöliakie im späteren Leben zusammenhängt.
Mikroben, die bei der Milchverdauung helfen, wie Bifidobacterium und einige Milchsäurebakterien, dominieren das Mikrobiom in den ersten Monaten nach der Geburt.
Es gibt einen klaren Unterschied zwischen Personen, die Muttermilch erhalten haben, und solchen, die Vollmilch erhalten haben.
Muttermilch selbst hat sich als reiche Quelle von Mikroben und Molekülen mit entzündungshemmenden Eigenschaften erwiesen.
Sobald eine feste Nahrung eingeführt ist, ändern sich die mikrobiellen Arten, die den Darm bevölkern, signifikant. Bifidobacterium wird durch Bacteroides und Firmicutes ersetzt, da sie für den Abbau von komplexeren Kohlenhydraten und die Produktion von Vitaminen benötigt werden.
Wenn die Kinder das Alter von 3 Jahren erreichen, ist ihr Mikrobiom vollständig etabliert und gilt als relativ stabil auf Lebenszeit.
Bacteroides und Firmicutes dominieren die Mikrobiota von Kindern, die in hoch entwickelten Ländern aufgewachsen sind. Im Gegensatz dazu stehen Prevotella bei Kindern aus weniger entwickelten Regionen ganz oben auf der Liste.
Dies kann die lebenslange Immunität und Gesundheit beeinträchtigen.
Veränderungen im Darmmikrobiom
Allergische Erkrankungen im Kindesalter, wie Ekzeme, Asthma und Allergien, sind mit einer geringen bakteriellen Vielfalt verbunden, insbesondere mit einer geringen Häufigkeit von Bifidobakterien und höheren Pilzen wie Candida.
Die Inzidenz von Nahrungsmittelallergien ist stetig gestiegen. Obwohl die Forschung auf diesem Gebiet noch in den Kinderschuhen steckt, gibt es einige Studien, die einen Unterschied in der mikrobiellen Vielfalt im Darm von Kindern mit Nahrungsmittelallergien im Vergleich zu Kindern ohne Nahrungsmittelallergien zeigen. (5)
Im Darm produzierte neuronale und hormonelle Moleküle vermitteln Botschaften an das Gehirn. Wird die Kommunikation entlang dieser Darm-Hirn-Achse durch eine Veränderung der Mikrobiota gestört, kann das Gehirn beeinträchtigt werden.
Weibliche Mäuse, die mit Fast Food gefüttert wurden, produzierten Nachkommen mit einem ähnlichen Verhalten wie bei der Autismus-Spektrum-Störungen (ASD). (6)
Neuere Forschungen deuten auf einen möglichen Mechanismus hin. (7) Hohe Konzentrationen von Ruminococcus bei jungen Schweinen waren ein Hinweis auf Serumcortisolspiegel und niedrigere Konzentrationen des Neurotransmitters n-Acetyleaspartat (NAA). Anormale NAA-Werte wurden bisher mit ASD verknüpft.
Das Darmmikrobiom und Krankheiten
Aber der Einfluss unseres Mikrobioms hört nicht in der Kindheit auf. Es gibt immer mehr Hinweise, die unsere Darmflora mit Krankheiten im späteren Leben in Verbindung bringen.
Das Chronische Müdigkeitssyndrom (CFS) steht auf dieser Liste.
Interessanterweise haben bis zu 90 Prozent der Menschen mit CFS auch ein Reizdarmsyndrom (IBS), das mit Veränderungen der Darmmikrobiota einhergeht.
Neuere Untersuchungen haben die spezifischen Darmmikrobenprofile von Personen mit CFS und IBS und solchen mit CFS ohne IBS identifiziert. (7) Dieses Wissen kann es Wissenschaftlern ermöglichen, spezifische probiotische Interventionen zu entwickeln, um die mit CFS und IBS verbundenen mikrobiellen Ungleichgewichte zu beheben.
Unser Mikrobiom soll auch bei Krebserkrankungen eine Rolle spielen. Veränderungen in der mikrobiellen Vielfalt wurden mit Darm- und Brustkrebs in Verbindung gebracht. (8)
Ob dies eine Ursache oder eine Nebenwirkung des Krebswachstums ist, ist noch unklar.
Aber die Forschung in Mausmodellen zeigt, dass bestimmte Bakterienarten eine aktive Rolle bei der Tumorentwicklung spielen, indem sie Entzündungen und DNA-Schäden verursachen. (9)
Die nachteiligen Auswirkungen, die das mikrobielle Profil des Darms eines Menschen auf seine Gesundheit haben kann, werden immer deutlicher. Aber gibt es Licht am Ende des Tunnels?
Werden Probiotika die drohende Gefahr abwehren?
Die bisherige Forschung hat sich vor allem auf die Wirkung probiotischer Bakterien oder “guter Bakterien” auf bestimmte Krankheiten konzentriert.
Eine kürzlich durchgeführte Studie zeigte, dass nach dem Hinzufügen von Lactobacillus reuteri zur Ernährung von Mäusen, die ASD-ähnliche Symptome zeigten, ihr Verhalten wieder normal war. (10)
L. reuteri war auch wirksam bei der Umkehrung depressiver Symptome bei Mäusen, die zuvor Stress ausgesetzt waren.
Während Lactobacillus eine der bekanntesten probiotischen Spezies ist und einige in Lebensmitteln oder als Nahrungsergänzungsmittel weit verbreitet sind, gibt es andere, die das Potenzial haben, die Gesundheit zu verbessern.
In einem Mausmodell mit Multipler Sklerose (MS) konnte Prevotella histicola, isoliert aus dem menschlichen Darm, die Entwicklung der MS unterdrücken. (11)
Die Forscher zeigten, dass P. histicola zu einer Reduktion der Entzündungszellen führt, begleitet von einer Zunahme der entzündungshemmenden Zellen. Ein hoher Gehalt an Prevotella ist bekanntlich ein Markenzeichen einer ballaststoffreichen Ernährung.
Die Stoffwechselprodukte einiger Darmbakterien schützen nachweislich sogar vor Typ-2-Diabetes und besserer Gesundheit im späteren Leben.
Ob Probiotika eine wirksame Behandlung von Ekzemen sind, ist noch unklar. Es gibt jedoch einige Hinweise darauf, dass das Risiko, ein Ekzem zu entwickeln, bei Kindern geringer ist, deren Mütter während der Schwangerschaft Probiotika, einschließlich Lactobacillus und Bifidobacterium, konsumiert haben. (12)
Auch wenn wir von einer einfachen probiotischen Lösung für alle Gesundheitsprobleme weit entfernt sind, ist es klar, dass sich die Forschung nun zunehmend darauf konzentriert, jene Bakterien zu finden, die zur Vorbeugung oder Behandlung von Volkskrankheiten beitragen können.
In Kombination mit einer gesunden Ernährung, die die bakterielle Vielfalt fördert, könnte ein neuer Bereich der Symbiose zwischen Mensch und Mikrobe auf uns zukommen.
