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Das Mikrobiom – Einer für alle und alle für einen

German only || Spätestens seit der Veröffentlichung des Buches „Darm mit Charme“ von Giulia Enders hat der Darm eine Popularität erfahren, mit der er wahrscheinlich selbst am wenigsten gerechnet hat. Mit einer Länge von 5,5 bis 7,5 Metern und einer Oberfläche von ca. 32 m2 ist der Darm nicht nur das zentrale Organ unseres Verdauungstraktes, sondern nimmt darüber hinaus auch großen Einfluss auf unser geistiges und körperliches Wohlbefinden.

Der Darm, im Speziellen unser Dickdarm, befindet sich auch stets in bester Gesellschaft. Um genau zu sein, bildet er das Zuhause für die größte Wohngemeinschaft unseres Körpers. Diese besondere WG wird gebildet aus Bakterien, Pilzen, Archaeen (Urbakterien), Protozoen und Viren, die in ihrer Gesamtheit als Mikrobiota bezeichnet werden. 

Die Mikrobiota unseres Darms besteht aus ungefähr 100 Billionen Mikroorganismen. Das entspricht der momentanen Weltbevölkerung multipliziert mit dem Faktor 100.000. Es leben sogar mehr Mikroben auf und vor allem in uns, als wir menschliche Körperzellen besitzen. 

Diese riesige Darmflora setzt sich aus ca. 1000 unterschiedlichen Arten von Mikroorganismen zusammen und bringt es auf stattliche 900 bis 2400 g Kampfgewicht.

Interessanterweise ist der „Fingerabdruck“  unserer Mikrobiota so individuell, dass keine zwei Menschen die genau gleiche Mikrobiotazusammensetzung besitzen. Die Unterschiede in der Zusammensetzung sind dabei abhängig von unserem eigenen Genpool, der Mikrobiota unserer Mutter, den Mikroben, die sich an anderen Familienmitgliedern im gleichen Haushalt befinden, unserer Ernährung und sogar von der Aktivität unseres Gehirns sowie von unserem Gemütszustand. Die von der Mikrobiota codierten Gene werden in ihrer Gesamtheit als Mikrobiom bezeichnet.

Lange Zeit war die Mikrobiota kein Gegenstand von wissenschaftlichem Interesse. Dies änderte sich jedoch zunehmend mit der Feststellung der starken Vernetzung und den vielfältigen Wechselwirkungen zwischen Darm, Mikrobiota und Gehirn.

Kommunikationswege zwischen Darm, Mikrobiom und Gehirn

Grundlegend gibt es drei Wege der Informationsübertragung auf der Darm-Mikrobiom-Gehirnachse. Hierzu zählen der Vagusnerv (10. Hirnnerv), das Neuroimmunsystem  und das neuroendokrine System. Die Kommunikation verläuft sowohl afferent (in Richtung Gehirn) als auch efferent (vom Gehirn Richtung Darm). Interessanterweise ist die Gewichtung hierbei so, dass 90% der ausgetauschten Informationen afferenter Natur sind. 

Jede Sekunde sammelt unser Darm Informationen über die sich in ihm befindende Nahrung und steht darüber im Austausch mit dem Gehirn. Bei der Verdauung von Nahrungsresten werden durch die Billionen Mikroorganismen riesige Mengen an Molekülen gebildet, die ihrerseits als Information dienen.

Zu diesen Metaboliten gehören unter anderem kurzkettige Fettsäuren, sekundäre Gallensäuren und Tryptophanmetaboliten. Das Mikrobiom ist aber auch in der Lage, andere neuroaktive Moleküle wie Epinephrin, Dopamin oder Gamma-Aminobuttersäure zu produzieren. Jedoch ist in diesem Fall noch ungeklärt, ob hierbei eine ausreichende Konzentration erreicht werden kann, um Reaktionen beim Besitzer auszulösen.

Wie bereits erwähnt, zählen auch die endokrinen Zellen des Darms zu einem Kommunikationsweg zwischen Mikrobiota und Gehirn. In diesen Zellen wurden Rezeptoren lokalisiert, die nachweislich Einfluss auf unsere Hunger- und Sättigungsregulation nehmen. Diese Rezeptoren können durch Metaboliten der Mikrobiota, wie kurzkettige Fettsäuren und sekundäre Gallensäuren, stimuliert werden und nehmen dadurch auch Einfluss auf unser Hunger- und Sättigungsgefühl. Wie bei jeder Art der Kommunikation kann es auch bei der Kommunikation auf der Darm-Mikrobiom-Gehirnachse zu Störungen kommen.

Die Bedeutung des Mikrobioms bei verschiedenen Erkrankungen

Eine derartig gestörte Kommunikation kann bei funktionalen gastrointestinalen Erkrankungen (z.B. beim Reizdarmsyndrom), aber auch bei chronischen Schmerzen oder neurodegenerativen Erkrankungen wie Morbus Parkinson beobachtet werden. Veränderungen in der Zusammensetzung der Mikrobiota wurden unter anderem auch bei Übergewicht, Herz-Kreislauferkrankungen und verschiedenen Krebsarten festgestellt. 

Diese Veränderungen sind vor dem Hintergrund relevant, dass die Mikrobiota mit dem Lymph- und Epithelgewebe des Darms interagiert. Diese Interaktion spielt wiederum eine wichtige Rolle bei der Entwicklung und Regulation des Immunsystems. Dies ist jedoch nicht die einzige immunologische Aufgabe für unsere Mikrobiota. Sie ist auch an der Reifung der B- und T- Lymphozyten und an der Aufrechterhaltung eines adäquaten Antikörperlevels im Blut beteiligt. Diese Verknüpfung mit der Immunabwehr unterstreicht nochmals die Wichtigkeit einer intakten Mikrobiota für unsere Gesundheit.

Studien haben gezeigt, dass eine Harmonisierung der Mikrobiotazusammensetzung auch durchaus Verbesserungen bei verschiedenen Erkrankungen mit sich bringen kann. Dies wurde unter anderem bei verschiedenen Lebererkrankungen, dem Reizdarmsyndrom, bei chronischen Entzündungen, Verstopfung, Lebensmittelallergien und auch bei verschiedenen Krebsarten beobachtet.

Bei dieser Bedeutung für das persönliche Wohlbefinden stellt sich natürlich weiterführend die Frage, was man nun für die Gesunderhaltung seiner kleinen Mitbewohner machen kann.

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Einfluss der Ernährung

Grundlegend ist zu sagen, dass es möglich ist, durch die eigene Ernährung Einfluss auf die Zusammensetzung der Mikrobiota zu nehmen. So fördert beispielweise eine kohlenhydratreiche Kost die Kultivierung von Prevotella-Bakterien und eine fett- und proteinreiche eher die von Bacteroidetes microbial.

Ist ja auch nahe liegend: Je nach Futter, das unsere Mikroorganismen bekommen, werden sich bestimmte Arten, die besonders gut an die Inhaltsstoffe dieser Nahrung angepasst sind, stärker vermehren, wohingegen andere sich unter diesen Bedingungen schlechter vermehren können.

Das bevorzugte Futter unserer kleinen Mitbewohner sind Ballaststoffe. 

Diese können aufgrund von fehlenden Enzymen vom Menschen innerhalb der normalen Verdauung nicht verstoffwechselt werden. Entgangener Nutzen für uns? Weit gefehlt! Unsere Darmmikroorganismen freuen sich darüber sehr, da sie in der Lage sind, diese Nahrungsbestandteile zu verarbeiten, um daraus unter anderem kurzkettige Fettsäuren (z.B. Butyrat) herzustellen. Diese wirken sich wünschenswert auf unsere Darmgesundheit aus. Sie nehmen unter anderem positiven Einfluss auf die Darmdurchblutung und die Flüssigkeits- und Elektrolytresorption im Darm. Darüber hinaus stimulieren sie spezielle Darmzellen, die ein positives Sättigungsgefühl hervorrufen und versorgen uns mit zusätzlicher Energie aus unserer Nahrung. Dies war vor allem in Zeiten der Nahrungsknappheit von größter Wichtigkeit, die wir heute in unseren Breiten zumeist nicht mehr kennen. Evolutionär gesehen war dies jedoch eher die Ausnahme als die Regel.

Okay – somit lautet die einfache Devise zur Pflege unserer Mikrobiota, mehr Ballaststoffe aufzunehmen. 

Unsere moderne „westliche Diät“ ist jedoch häufig arm an Ballaststoffen. Dies hängt damit zusammen, dass der Ballaststoffanteil in verarbeiteten Produkten (z.B. Weißmehlprodukte wie Toastbrot oder helle Nudeln) sehr niedrig ist und sie kaum Ballaststoffe wie Inulin oder Oligosaccharide enthalten. Zusätzlich wird von vielen zu wenig Gemüse und Obst verzehrt, wodurch die Ballaststoffe leider auf der Strecke bleiben.

Dieses Defizit ist in den Industrienationen teilweise so stark ausgeprägt, dass auch schon der Verlust an einzelnen Mikroorganismenarten innerhalb der Darmflora beobachtet wurde. Im Vergleich zwischen Personen, deren Ernährung wenig Ballaststoffe und viel Fett beinhaltet, zeigten sich ungünstigere Zusammensetzungen der Mikrobiota im Vergleich zu Personen, die viele Ballaststoffe und wenig Fett verzehren.  

Es bleibt abschließend festzuhalten, dass die persönliche Lebensmittelauswahl eine ausreichende Menge an unterschiedlichen Gemüsen, Obst und Vollkornprodukten beinhalten sollte, um die Orientierungsmenge von ca. 30 g Ballaststoffen pro Tag zu erreichen. Dadurch kann unsere Mikrobiota mit ausreichend Futter versorgt werden und wir können wiederum von ihrem Wohlbefinden profitieren. Ballaststoffe besitzen darüber hinaus für den Menschen noch viele weitere positive Aspekte, aber dazu in meinem nächsten Blogbeitrag mehr.


Quellen:

Clair R. Martin, Vadim Osadchiy, Amir Kalani and Emeran Mayer (2018): The Brain-Gut-Micorbiome Axis In: Cellular and Molecular Gastroenterology and Hepatology Vol. 6, No. 2

Emeran Mayer (2016): Das zweite Gehirn, 1. Auflage, München: riva Verlag

Rajoka et al (2017): Interaction between diet composition and gut microbiota and ist impact on gastrointestinal tract health In: Food Science and Human Wellness  

Gagliardi et al (2018): Rebuilding the Gut Microbiota Ecosystem In: International Journal of Environmental Research an Public Health Vol. 15

2019-04-14T14:40:56+01:00

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