Einfluss auf Herz und Stoffwechsel |
 |
19.02.2014 09:50 Uhr |
Von Silke Kerscher-Hack / Dass die Beschaffenheit der Darmflora in der Pathogenese von Darm- und Autoimmunerkrankungen eine Rolle spielt, ist bekannt. Doch sie scheint auch die Entstehung von Herz-Kreislauf-Erkrankungen zu beeinflussen. In ferner Zukunft könnte das Mikrobiom daher Angriffsziel von Therapeutika sein.
Der menschliche Körper ist Lebensraum für eine Vielzahl von Mikroorganismen. Die Zahl der Bakterien beläuft sich mindestens auf das 10-Fache der menschlichen Zellen, wobei sich ein Großteil im Gastrointestinaltrakt befindet. Entscheidend für ein harmonisches Zusammenleben der Darmflora mit ihrem Lebensraum »Körper« ist die Bakterienzusammensetzung. Diese wirkt sich auf die Gesundheit aus und ist neben einer Reihe von Erkrankungen wie Darm- oder Autoimmunerkrankungen vermutlich auch an der Entstehung kardio-metabolischer Erkrankungen beteiligt.
Die Vielfalt der sogenannten Darmflora ist unter anderem abhängig vom Lebensalter. Sie entwickelt sich innerhalb der ersten Lebensjahre und nimmt mit den Jahren an Besiedlungsdichte zu. Bei einem gesunden Erwachsenen mittleren Alters entspricht dies zehn bis 100 Billionen Bakterien mit mindestens 500 bis 1000 verschiedenen Arten. Auch die Ernährung spielt eine entscheidende Rolle. So finden sich im Darm eines Vegetariers andere Bakterien als bei Menschen, die nicht auf Fleisch verzichten. Doch obwohl sich die Bakterienzusammensetzung ändern kann, zeigen Studien, dass sie bei einem Individuum trotz Schwankungen recht konstant ist.
Dem menschlichen Körper bietet das Zusammenleben mit den Bakterien einige Vorteile. So schützt die Darmflora vor Infektionen oder hilft dem Menschen bei der Nahrungsverwertung, indem sie komplexe, für den menschlichen Körper unverdauliche Kohlenhydrate in Zucker oder kurzkettige Fettsäuren wie Essigsäure, Propionsäure oder Buttersäure abbaut. Manchmal jedoch kann die Tätigkeit der Darmbakterien dem menschlichen Körper auch schaden. So fördern bestimmte bakterielle Abbauprodukte die Entstehung von Arteriosklerose, einem Risikofaktor für Herz-Kreislauf-Erkrankungen wie Schlaganfall, Herzinfarkt oder Bluthochdruck. Ein Beispiel: In den Lebensmitteln Eier und Milch ist eine Substanz namens Cholin enthalten. Zusätzlich zu dieser kommt in Rind, Schwein und Lamm Carnitin vor. Beide Moleküle werden von Darmbakterien zu der gleichen Substanz verstoffwechselt und anschließend in der Leber oxidiert. Die so entstandene Verbindung heißt Trimethylamin-N-oxid (TMAO). TMAO fördert die Cholesterolaufnahme in Makrophagen. Diese verwandeln sich dann in Schaumzellen und beteiligen sich schließlich an der Entstehung der Arteriosklerose. Unterdrücken lässt sich die TMAO-Bildung durch ein Antibiotikum, das die Darmbakterien tötet. Dass nicht alle Bakteriengattungen für den Cholin- und Carnitin-Abbau verantwortlich sind, zeigt auch die Tatsache, dass wenn Vegetarier Fleisch essen, die TMAO-Werte nicht steigen. Vermutet wird als Grund eine andere Beschaffenheit der Darmflora von Vegetariern gegenüber Fleischessern.
Nicht nur das Risiko für Arteriosklerose wird durch die Tätigkeit bestimmter Darmbakterien beeinflusst, sondern auch das für Übergewicht – was wiederum die Entstehung von Gefäß- und damit auch von Herz-Kreislauf-Erkrankungen begünstigt. Denn die Darmflora hilft bei der Nahrungsverwertung. Welche Auswirkungen dies auf das Körpergewicht hat, zeigen Tierversuche: Mäuse ohne Darmflora nehmen bei einer fettreichen sowie zuckerhaltigen Nahrung nicht zu. Wird der Darm mit Bakterien besiedelt, erhöht sich bei gleicher Nahrung der Body-Mass-Index der Tiere.
Wie gut der Abbau der unverdaulichen Nahrungsbestandteile funktioniert, hängt von der Beschaffenheit der Darmflora ab. So ergaben Untersuchungen, dass übergewichtige Menschen, bei denen die Nahrungsverwertung also gut funktioniert, eine andere Zusammensetzung der Darmflora besitzen als schlanke Menschen. Vor allem das Verhältnis von Bacteroidetes- zu Firmicuten-Stämmen ist hier ausschlaggebend (siehe Kasten).
Durch eine Veränderung der Darmflora lässt sich auch der Phänotyp verändern, wie wiederum Versuche mit Mäusen zeigen: Die Transplantation der Darmflora von adipösen Tieren auf bisher schlanke ließ auch diese Tiere adipös werden.
Modifikationen in der Bakterienzusammensetzung erhöhen auch das Risiko, eine Insulinresistenz zu entwickeln, nämlich dann, wenn die Barrierefunktion des Darms gestört wird. Eine gesunde Darmflora schützt den Körper vor Infektionen oder anderen schädlichen Stoffen. Vor allem Bakterien namens Akkermansia muciniphila und Clostridiales-Arten sollen an dem Aufbau und der Erhaltung der Darmbarriere beteiligt sein. Eine Störung dieses empfindlichen Systems führt dazu, dass vermehrt bakterielle Schadstoffe wie Lipopolysaccharide (LPS) eindringen und Entzündungsreaktionen verursachen können. Diese Vorgänge führen unter anderem zu einer Insulinresistenz und Hyperinsulinämie, die bei Typ-2-Diabetes und seinen Vorstadien auftreten.
Verschiedenen Studien zufolge kann die Zusammensetzung der Darmflora auf einen Typ-2-Diabetes hinweisen. Wie Untersuchungen ergaben, ist bei Diabetikern die Zahl an Buttersäure-produzierenden Clostridiales-Bakterien reduziert. Dagegen treten Proteobakterien sowie Lactobacillus gasseri und Streptococcus mutans vermehrt auf.
Die Erkenntnisse zu dem Einfluss der Darmbakterien auf kardio-metabolische Erkrankungen könnten neue Möglichkeiten für die Therapie eröffnen. Denkbar wäre eine gezielte Veränderung der Darmflora entweder durch Antibiotika, Fäkaltransplantationen oder durch Einnahme von Probiotika, um kardio-metabolischen Risikofaktoren entgegenzuwirken. Aber auch die Analyse der Bakterienzusammensetzung zu diagnostischen Zwecken ist denkbar. Bis es so weit ist, müssen jedoch noch zahlreiche Fragen geklärt werden. Bislang sind die gefundenen Zusammenhänge zwischen Zusammensetzung der Darmflora und gesundheitlichen Auswirkungen lediglich Assoziationen, ein kausaler Zusammenhang müsste noch bewiesen werden. Der nächste Schritt in diesem noch jungen Forschungsgebiet wären Interventionsstudien für Therapeutika, die das Mikrobiom manipulieren. /
Literatur
Vinjé, S., et al.: The gut microbiome als novel cardio-metabolic target. Eur Heart J (2013). doi: 10.1093/eurhertj/eht467.
dpa / Die menschliche Darmflora könnte einer Studie zufolge auch mit den Klimazonen variieren. In kälteren Regionen fänden sich im Mittel mehr Bakterien, die ein höheres Gewicht verursachen, berichten US-Forscher in den »Biology Letters« der britischen Royal Society (doi: 10.1098/rsbl. 2013.1037). Aus evolutionärer Sicht sei das sinnvoll: Lebewesen mit höherem Gewicht geht prozentual weniger Wärme verloren, weil bei ihnen das Verhältnis zwischen Oberfläche und Volumen günstiger ist. Taichi Suzuki von der University of California in Berkeley und Michael Worobey von der University of Arizona in Tucson hatten die Daten von 1020 Probanden aus 23 Ländern sechs zurückliegender Studien berücksichtigt. Im Fokus standen dabei zwei Bakterienstämme im menschlichen Darm, die das Körpergewicht mitbestimmen: Firmicutes und Bacteroidetes. Studien hatten zuvor gezeigt, dass die Wahrscheinlichkeit für krankhaftes Übergewicht mit steigendem Anteil von Firmicutes- und schwindendem Anteil von Bacteroidetes-Bakterien zunimmt.
Bei der Datenanalyse ergab sich ein Zusammenhang zwischen Breitengrad des jeweiligen Wohnortes und Firmicutes-Anteil: Je kühler die Wohnregion eines Probanden, desto mehr der winzigen »Dickmacher« hatte er im Mittel im Verdauungstrakt. Der Anteil an Bacteroidetes sank, wenn auch nicht in gleicher Stärke. Die hocheffizienten Firmicutes können fast alle Nahrungsbestandteile in nahrhafte Zucker- und Fettmoleküle umwandeln. Selbst Ballaststoffe werden fast vollständig genutzt. In der Folge legen Menschen mit höherem Firmicutes-Anteil im Darm eher an Gewicht zu, erläutern die Forscher. »Die effektive Fettverbrennung und die Umwandlung von Nährstoffen ist für Bewohner kälterer Regionen wichtiger als in wärmeren Klimazonen.« /
