Darmflora & Mikrobiom

Die Gesamtheit aller Mikroorganismen, welche den menschlichen Körper besiedeln, wird als humanes Mikrobiom bezeichnet. Der Mensch lebt mit diesen Mikroorganismen in einem symbiotischen Gleichgewicht und benötigt sie, um gesund zu bleiben. Der größte Teil unserer bakteriellen Mitbewohner lebt im Dickdarm. Diese Mikrobengemeinschaft übertrifft die Erbinformation des Menschen um das 150-fache und stellt den größten Bakterienverbund des menschlichen Körpers dar.1

Darmbakterien sind nicht nur dazu in der Lage die aufgenommene Nahrung zu verwerten. Es werden ihnen viele weitere wichtige Funktionen zugeschrieben:

  • Synthese lebenswichtiger Vitamine wie Vit B1, B2, B6, B12 und K
  • Produktion kurzkettiger Fettsäuren wie Essigsäure (Acetat) und Buttersäure (Butyrat), die als Energiequelle für die Darmschleimhautzellen dienen und das Darmmilieu mitbestimmen
  • Förderung der Darmperistaltik über kurzkettige Fettsäuren
  • Bekämpfung von Entzündungen (besonders Butyrat wirkt schleimhautprotektiv und entzündungshemmend)
  • Entgiftung von Fremdstoffen
  • Unterstützung der Verdauung durch Abbau schwer verdaulicher Ballaststoffe
  • Stimulation des Immunsystems, Verdrängung von Krankheitserregern durch Bildung von Beta-Defensin in sigA, Stärkung des Mukosa-Immunsystems

Die Zusammensetzung des normalen Darmmikrobioms wird beeinflusst durch die bakterielle Erstbesiedelung nach der Geburt, durch genetische Faktoren und sehr wesentlich durch die Ernährungsweise. Unterstützt wird es durch eine ballaststoffreiche Ernährung (z. B. Gemüse, rohes Obst, Vollkornprodukte), Bewegung und Ausgeglichenheit, geschädigt durch eine zuckerreiche Ernährung, wenig Balaststoffe, Antibiotika und andere Medikamente, Rauchen, Stress, Schadstoffbelastungen, Fett- und eiweißreiche Ernährung.

Die Funktionen des intestinalen Mikrobioms werden nur dann richtig erfüllt, wenn geeignete Bakterientypen in optimaler Organisation auf der Darmschleimhaut siedeln. Eine Verschiebung des normalen Gleichgewichts begünstigt die Entstehung endogener Infektionen und schwerwiegender systemischer Erkrankungen.

Pathogene Veränderungen im Mikrobiom führen zu gesundheitlichen Beeinträchtigungen und können direkt zu klinischen Symptomen führen. Durch eine molekulargenetische Stuhluntersuchung ist es heute möglich zu erkennen, welche Veränderungen im intestinalen Mikrobiom vorliegen, sodass eine differenzierte und angepasste Behandlung erfolgen kann.

Die Veränderungen in der intestinalen Mikroflora könne durch eine Änderung der Ernährung oder Prä- und Probiotika wieder normalisiert werden (Darmsanierung). Dazu gibt es Kombinationen verschiedener Pro- und Präbiotika, die mit gutem Erfolg bei Patienten u. a. mit Darmerkrankungen (Morbus Crohn, Colitis ulcerosa, Leaky-Gut-Syndrom u. a.), Adipositas, und Antibiotika-assoziierten Durchfallerkrankungen eingesetzt werden können.


Eine Auswahl von Erkrankungen, welche auf Veränderungen der normalen Darmflora beruhen

1. Darmentzündungen

Faecalobacterium prausnitzii ist der bedeutendste Produzent des entzündungshemmenden Butyrats. Jüngere Studien zeigen, dass die Keimzahlen von F. prausnitzii bei Reizdarmpatienten um etwa 30 % reduziert sind. Noch geringere Keimzahlen zeigen Patienten mit Morbus Crohn. Bei einer verminderten Keimzahl ist die hemmende Wirkung von F. prausnitzii auf NF-KB und Interleukin-8 sowie der schleimhautstabilisierende und schützende Effekt der Buttersäure nicht mehr gegeben.2,3

Bei Kindern mit Morbus Crohn lassen sich im Stuhl bis zu 70% der Fälle Camphylobacter-Arten nachweisen. In diesem Fall können Probiotika verabreicht werden, da diese ein starkes Gegengewicht zu pathogenenen Erregern bieten.4

Das Leaky-Gut-Syndrom, ein Permeabilitätsdefekt der Tight Junction, steht im engen Zusammenhang mit Veränderungen im intestinalen Mikrobiom. Hier findet sich eine Verminderung mucinabbauender A. muciniphila.

2. Darmtumore und Darmkrebs

Tumorerkrankungen im Darm sind kombiniert mit deutlichen Verschiebungen des Mikrobioms. Häufig zeigt sich eine Verminderung von F. prausnitzii unterhalb der Nachweisgrenze. Folge ist das Fehlen des entzündungshemmenden Butyrats.

Auch Schwefelwasserstoff fördert durch Schleimhautreizung die Ausbildung von Zellatypien und damit die Entstehung von kolorektalen Karzinomen. Verantwortlich für die H2S-Bildung sind sulfatreduzierende Bakterien wie Desulfomonas piger und Desulfovibrio piger und H2S-bildende Clostridien.

Liegen sulfatreduzierende Bakterien in erhöhter Keimzahl vor, kann mit einer Ernährungsumstellung und milieuverändernden Prä-und Probiotika entgegengewirkt werden.

Tumorerkrankungen im Darm weisen deutliche Verschiebungen des Mikrobioms auf. Häufig zeigen sich eine Verminderung von F. prausnitzii bis unterhalb der Nachweisgrenze. Entsprechend fehlt das entzündungshemmende Butyrat, welches von diesen Bakterien produziert wird.5

3. Adipositas

Im Darm von gesunden Menschen finden sich Firmicuten- und Bacteroideten-Stämme in einem Verhältnis von 1:1 bis 3:1. Bei übergewichtigen Patienten finden sich häufig verschobene Verhältnisse zu Gunsten der Firmicuten von 3:1 auf bis 25:1 (in Extremfällen bis 200:1). Eine Dominanz der Firmicuten führt zu einem besseren Abbau von Ballaststoffen und der Gewinnung von zusätzlicher Energie. Übergewichtigkeit ist deshalb auch ein Resultat einer verbesserten Energieversorgung durch übermäßig stark ausgeprägte Firmicuten.6

Durch spezielle Pro- und Präbiotika ist es möglich, das Gleichgewicht wieder zu normalisieren, was mit einer Gewichtsabnahme verbunden ist. Auch Akkermansia muciniphila liegt oft bei übergewichtigen Patienten in verringerter Keimzahl vor. Dieses Bakterium kann Mucus, eine die Darmepithelzellen bedeckende Schleimschicht, abbauen.

Fettreiche Ernährung führt zu einer Abnahme von Akkermansia, die Zufuhr von Oligosachariden ( Präbiotika) führt zu einer deutlichen Keimzahlvermehrung. Im Tierexperiment führte die Vermehrung von Akkermansia zu einer Gewichtsabnahme, einem verbesserten Aufbau der Mucinschicht, einer Stabilisierung der Schleimhautbarriere und einem positiven Einfluss auf den Blutzucker und die Insulinresistenz.7 Bisherige Daten aus meiner Praxis zeigen einen ähnlich günstigen Effekt beim Menschen.

4. Metabolisches Syndrom/Diabetes mellitus

Bei Patienten mit einem metabolischen Syndrom zeigen sich vorrangig niedrige Akkermansia muciniphila-Keimzahlen. Mit einer Erhöhung der A. muciniphila-Keimzahl, werden Insulinresistenz und Nüchternblutzuckerwerte positiv beeinflusst.8

5. Arthritis

Bei der rheumatoiden Arthritis zeigt die Untersuchung des Mikrobioms Fehlbesiedlungen, die mit der Erkrankung in Verbindung stehen können. Das Darmbakterium Prevotella copri hat einen positiven Einfluss auf das Immun- als auch auf das Verdauungssystem. Bei Patienten mit rheumatoider Arthritis liegen Prevotella copri und Prevotella sp. in erhöhter Anzahl vor.9

6. Autismus

Bei der Entstehung von Autismus spielen genetische Faktoren eine wesentliche Rolle. Jedoch klagen erkrankte Kinder häufig über gastrointestinale Beschwerden. Es gibt Studien, die zeigen, dass die Gabe von Antibiotika die Magen-Darm-Beschwerden als auch mit Autismus assoziierte Symptome reduzierte. Einigen Studien zufolge können Veränderungen der Darmflora die Hirnentwicklung und das Verhalten beeinflussen. Es besteht die Vermutung, dass eine beeinträchtigte Artenvielfalt im Darm sowohl am Ausbruch als auch an den Verlauf von Autismus gekoppelt sein kann.10

Im Stuhl von an Autismus erkrankten Kindern wurden sehr häufig erhöhte Keimzahlen von toxinbildenden Clostridien gefunden. Es gibt sogar Arten, die ausschließlich bei Autisten auftreten. Es ist immer noch nicht genau klar, wie diese Clostridien den Ausbruch und den Verlauf der Erkrankung beeinflussen. Wenn sich jedoch im Stuhl toxinbildende Clostridien nachweisen lassen, kann die Toxinbildung durch Gabe geeigneter Probiotika reduziert werden. 11

7. Morbus Alzheimer

Bei Alzheimer-Patienten zeigen sich Veränderungen in der Darmflora. In einer kürzlich durchgeführten Studie wiesen fast alle untersuchten Alzheimer-Patienten (n=52) einen Mangel an F. prausnitzii auf. Zusätzlich fanden sich bei 87,5% der Untersuchten erhöhte Marker für Entzündungen der Darmschleimhaut (Calprotectin oder Antitrypsin). Bei 91% der Patienten ließen sich über hsCRP Hinweise auf systemische Entzündungen im Körper nachweisen.12

Ein Mangel an F. prausnitzii begünstigt Entzündungen der Darmschleimhaut. Gelingt es, die Anzahl wichtiger Arten wie A. muciniphila und F. prausnitzii deutlich zu vermehren, stellt sich ein anti-entzündlicher und schleimhautprotektiver Effekt ein. Eine Darmsanierung mit Prä-und Probiotika ist deshalb auch bei Alzheimer-Patienten sinnvoll.



Quellen

1 Qin,J.et al.: A human gut microbial gene catalogue established by metagenomic sequencing. In: Nature 464, S.59-65, 2010

2 Miguel, S.et al.: Faecalobacterium prausnitzii and human intestinal health. In: Curr Opin Microbiol. 16(3), S.255-261, 2013

3 Ramezani, A. et al.: The Gut Microbiome, Kidney Disease and Targeted Interventions. In: JASN 25(4), S.657-670, 2014

4 Deshpande, N.P.et al.: Comparative genomics of Camphylobacter concisus isolates reveals genetic diversity and provides insights into disease association. In: BMC Genomics 14, 585, 2013

5 Nava G.M.et al.: Abundance and diversity of mucosa-associated hydrogenotrophic microbes in the healthy human colon. In: The ISME Journal 6(1), S.57-70, 2012

6 Keller, P.M. et al.: 16S-rRNA-Gen-basierte Identifikation bakterieller Infektionen. BIOspektrum S.755-759, 201

7 Everard, A et.al.: Cross-talk between Akkermansia munciniphila and intestinal epithelium controls diet-induced obesity. In: PNAS 110(22), S. 9066-9071, 2013

8 Hansen, C.H.F.et al.: Early life treatment with vancomycin propagates Akkermansia munciniphila and reduces diabetes incidence in the NOD mouse, In: Diabetologia 55, S. 2285-2294, 2012

9 Scher, J.U.et al.: Expansion of intestinal Prevotella copri correlates with enhanced susceptibility to arthritis. In: eLife, 2, eo1202, 2013

10 Smith,P.A.: Brain, meet gut. In: Nature 526, S. 312-314, 2015

11 Song, Y.et al.: Real-Time PCR Quantitation of Clostridia in Feces of Autistic Children. In: AEM 70, S. 6459-6465, 2004

12 Leblhuber, F. et al.: Elevated fecal calprotectin in patients with Alzheimer’s dementia indicates leaky gut. J Neural Transm (Vienna) 122 (9) S.1319-1322, 2015