ArchivDeutsches Ärzteblatt8/2013Intestinale Mikrobiota: Ein „Ökosystem“ mit Potenzial

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Intestinale Mikrobiota: Ein „Ökosystem“ mit Potenzial

Dtsch Arztebl 2013; 110(8): A-320 / B-295 / C-295

Hahne, Dorothee

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Es gibt immer mehr Hinweise darauf, dass Mikroorganismen im Darm lokale und systemische Erkrankungen modulieren können. Studien mit großen Patientenzahlen aber fehlen noch.

Ruminokokken sind Darmbakterien, die sich bei einem hohen Anteil mehrfach ungesättigter Fette in der Nahrung gut vermehren. Offenbar sind die Bakterien mit einer Enzymmaschinerie assoziiert, die zur Synthese des Häms beiträgt. Foto: mauritius-images
Ruminokokken sind Darmbakterien, die sich bei einem hohen Anteil mehrfach ungesättigter Fette in der Nahrung gut vermehren. Offenbar sind die Bakterien mit einer Enzymmaschinerie assoziiert, die zur Synthese des Häms beiträgt. Foto: mauritius-images

Mehr als 1 000 verschiedene Bakterienspezies siedeln in den Tiefen des menschlichen Dickdarms – ein eigener Mikrokosmos, der zehnmal mehr Zellen und 150-mal mehr Gene in den Körper bringt als der Mensch besitzt. Lange Zeit war nicht klar, welche Funktionen die Darmbakterien haben. Heute ist ihre Bedeutung für die Gesundheit unbestritten: „Die intestinale Mikrobiota trägt zur Entwicklung und zum Erhalt des Darmimmunsystems bei, hilft bei der Abwehr von Pathogenen und Toxinen und unterstützt die Verdauung durch die Erweiterung der enzymatischen Kapazität“, sagte Prof. Dr. med. Stephan C. Bischoff, Direktor des Instituts für Ernährungsmedizin der Universität Hohenheim.

Bacteroideskeime fördern die Biotin-Biosynthese

Dank neuer Analysetechnologien sind die Eckdaten der Darmmikrobiota heute bekannt. Ein Großteil der bakteriellen Gene kommt in jedem menschlichen Darm vor (Kernmikrobiom). Zusätzlich gibt es einen variablen Teil, der bestimmte Enterotypen prägt. Je nach dominierender Bakteriengattung lassen sich die Menschen in drei Gruppen einteilen. Jede hat unterschiedliche Fähigkeiten: Herrschen Keime der Gattung Bacteroides vor, ist zum Beispiel die Biotin-Biosynthese besonders effektiv. Dominiert die Gattung Prevotella, profitiert die Thiamin-Biosynthese. Und Menschen mit einem großen Anteil der Gattung Ruminococcus besitzen eine Enzymmaschinerie, die zur Häm-Biosynthese beiträgt.

„Vielleicht bewirkt dies eine bessere Sauerstofftransportkapazität“, meinte Bischoff. Während solche Überlegungen noch Spekulation sind, stehen andere Beobachtungen bereits auf festerem Boden: Man weiß, dass bestimmte Krankheiten mit einer veränderten Zusammensetzung der Mikrobiota einhergehen. Dazu gehören gastrointestinale Erkrankungen wie infektiöse Diarrhöen, Morbus Crohn, Colitis ulcerosa und das Reizdarmsyndrom, aber auch extraintestinale Krankheiten wie das metabolische Syndrom oder Adipositas.

So offenbarten Sequenzierungsstudien ausgeprägte Unterschiede in der Mikrobiota bei Adipösen und Schlanken. Bei Normalgewichtigen dominiert die Gattung der Bacteroidetes, bei Adipösen die der Firmicutes. Eine derartige Verschiebung der Hauptstämme wirkt sich unmittelbar auf den Energiestoffwechsel aus. „Das Mikrobiom von Adipösen produziert mehr Enzyme, die unverdauliche Kohlenhydrate wie Zellulose spalten können. Damit holen sie mehr Energie aus der Nahrung – ein Effekt, der etwa zehn Prozent der täglichen Energieaufnahme ausmacht“, erklärte Bischoff.

Zwar stammen die meisten Erkenntnisse zu diesem Bereich aus Tierexperimenten, doch weisen auch die wenigen bislang existierenden Humanstudien in diese Richtung. Erhielten Normalgewichtige eine hochkalorische Diät, veränderte sich die Darmmikrobiota relativ schnell: Der Anteil der Firmicutes stieg, der der Bacteroidetes sank um 20 Prozent. Dies führte zu einer erhöhten Energiegewinnung und einem Kaloriengewinn von immerhin 150 Kilokalorien pro Tag.

Bei Adipositas ist nicht nur die Mikrobiota anders, auch die Darmbarriere ist gestört. Eine gesunde Darmbarriere sorgt dafür, dass die Darmwand Nährstoffe und Flüssigkeit passieren lässt, Bakterien und Toxine aber abwehrt. Strukturelle Basis der Darmbarriere sind die Epithelzellen der Darmwand. „Tight junctions“ verkitten die Epithelzellen miteinander und verhindern damit den Durchtritt bakterieller Produkte, sogenannter Endotoxine. Wie es zu einer Störung der Darmbarriere kommt, ist nicht endgültig klar. Vermutlich spielen Nahrungsfaktoren eine Rolle, ebenso wie Infektionen und Toxine. Kolonisieren vermehrt pathogene Keime das Darmlumen, setzt dies eine Kaskade in Gang, die gravierende Folgen hat. Die Tight junctions werden durchlässiger für Endotoxine und lösen eine subklinische Entzündung aus. Infolge dessen setzen Immunzellen Transmitter frei, die das Leck in den Tight junctions weiter vergrößern. Die Konsequenzen beschränken sich nicht auf eine Entzündung im Darmbereich, sondern führen auch zu vermehrter Fetteinlagerung, einer Fettleber und gestörten Insulinsensitivität. Durch diese Prozesse ebnet eine gestörte Darmbarriere der Entstehung von Adipositas, Bluthochdruck, einer Fettstoffwechselstörung und Insulinresistenz den Weg, also dem metabolischen Syndrom.

Die Effekte von Probiotika sind dosisabhängig

Theoretisch ist der Einsatz von sogenannten Probiotika bei Adipositas denkbar, um die Zusammensetzung und damit auch die Funktion der Darmmikrobiota gezielt zu beeinflussen. Probiotika sind laut Definition der Welt­gesund­heits­organi­sation lebende Mikroorganismen, die einen positiven Gesundheitseffekt haben, wenn sie in genügender Menge zugeführt werden. Ihre Effekte sind dosisabhängig und stammspezifisch. Meistens kommen Bifidobakterien oder Laktobazillen zum Einsatz. Sie fördern und stabilisieren eine gesunde Darmflora und haben sich bei vier Indikationen etabliert: zur Prävention antibiotikaassoziierter Diarrhöen und nekrotisierender Enterokolitis und zur Therapie der akuten Gastroenteritis und des Reizdarmsyndroms.

Das Reizdarmsyndrom ist eine funktionelle Krankheit, die mit einer Prävalenz von zehn bis 25 Prozent vorkommt und Frauen dreimal so häufig wie Männer trifft. Charakteristische Symptome sind krampfartige Bauchschmerzen, Diarrhö oder Obstipation, Blähungen und eine vorübergehende Zunahme des Bauchumfangs. Die Pathophysiologie ist nicht im Detail geklärt.

Es zeichnet sich aber ab, dass eine veränderte Darmmikrobiota eine Schlüsselrolle spielt, die einem chronischen Entzündungsprozess den Weg ebnet. Probiotika können diesen Prozess offenbar modulieren. 2001 wurden sie erstmals in den klinischen Leitlinien (Eur J Gastroenterol Hepatol 2001; 13: 933–9) einer Gruppe europäischer Ärzte erwähnt – mit dem vorsichtigen Hinweis auf Studien, die positive Effekte bei den Reizdarmsymptomen Blähbauch und Schmerz gezeigt haben. „Für eine Empfehlung fehlten allerdings noch weitere Studien“, sagte Prof. Dr. med. Heiner Krammer, Praxis für Gastroenterologie und Ernährungsmedizin am End- und Dickdarmzentrum Mannheim. In den folgenden Jahren wurden viele Arbeiten mit spezifischen probiotischen Stämmen und deren klinischen Nutzen für die Therapie des Reizdarmsyndroms veröffentlicht. Damit stieg der Stellenwert der Probiotika.

Die Leitlinie des National Institute for Health and Clinical Excellence von 2008 empfahl, probiotische Lebensmittel in den Speiseplan zu integrieren, war aber noch nicht in der Lage, konkrete probiotische Stämme oder Produkte zu nennen. Diese Lücke schloss die aktuelle S3-Leitlinie, die 2011 von der Deutschen Gesellschaft für Verdauungs- und Stoffwechselerkrankungen und der Deutschen Gesellschaft für Neurogastroenterologie und Motilität veröffentlicht wurde. Sie empfiehlt sechs konkrete Probiotikastämme (www.dgvs.de/media/Leitlinie_Reizdarm_2011.pdf, S. 264, Tab. 5.1) und setzt diese in Bezug zu dem vorherrschenden Symptom des Reizdarmsyndroms.

Versuch mit Probiotika ist bei Laktoseintoleranz sinnvoll

Möglicherweise verbessern Probiotika auch die Verträglichkeit von Laktose und lindern damit die Symptome bei Laktoseintoleranz – ein Effekt, der angesichts von zwölf Millionen laktoseintoleranten Patienten allein in Deutschland bedeutsam wäre.

Die Wirkung von Probiotika hängt zum einen davon ab, an welcher Stelle im Darm die bakterielle Betagalaktosidase freigesetzt wird. Das Enzym ist für die Spaltung des Milchzuckers zuständig. Ideal ist die Freisetzung im mittleren Jejunum, denn dies entspricht der Situation beim Stoffwechselgesunden. Zum anderen ist der Aktivitätsgrad der Betagalaktosidase in dem verwendeten Probiotikum entscheidend.

In einer Pilotstudie mit elf Laktoseintoleranzpatienten war der Symptom-Score nach zweiwöchiger Einnahme von Probiotika vermindert. Zu diesem Ergebnis kam auch eine etwas größere Studie mit 60 Patienten; bei 35 Prozent normalisierte sich der H2-Atemtest nach zehn Tagen. Ein systematischer Review von zehn randomisierten kontrollierten Studien (J Fam Pract 2005; 54: 613–20) folgert, dass einzelne probiotische Stämme in bestimmten Konzentrationen die Symptome einer Laktoseintoleranz lindern könnten. Die Autoren empfehlen einen Therapieversuch mit Probiotika bei Laktoseintoleranz.

„Obwohl die Ergebnisse der vorliegenden Studien nicht eindeutig sind, sollten Patienten mit Lakto-seintoleranz durchaus ausprobieren, ob Probiotika die Symptome bessern“, sagte die Bonner Ökotrophologin Dr. Maike Groeneveld. Die Praktikerin empfiehlt ihren Patienten, in der Aufbauphase probiotische Lebensmittel ohne Laktose oder mit niedrigem Laktosegehalt in den Speiseplan einzubauen. Dabei sollten sie mit kleinen Portionen zu den Mahlzeiten beginnen.

Ein weiterer potenzieller Einsatzbereich für Probiotika sind chronische funktionelle Bauchschmerzen bei Kindern. Wie effektiv der Ansatz ist, das Ökosystem im Darm mittels einer probiotischen Therapie wieder ins Lot zu bringen, untersuchte Prof. Dr. med. Jobst Henker, Kinderzentrum Dresden-Friedrichstadt, in einer Studie an 78 Kindern. Die Hälfte wurde mit Escherichia coli Nissle (Mutaflor) behandelt, die andere Hälfte nicht.

Bei der Wiedervorstellung nach (in der Regel) acht Wochen wiesen 56 Prozent der Verumgruppe eine Besserung auf versus 37 Prozent der Kontrollgruppe. „Offenbar hat E. coli Nissle bei einigen Kindern mit funktionellen Bauchschmerzen eine günstige Wirkung. Doch die Fallzahl war zu klein, um ein endgültiges Urteil zu treffen“, resümierte Henker.

Dipl.-Oecotroph. Dorothee Hahne

Quelle: Yakult-Kolloqium „Probiotika in Praxis und Forschung, in Bonn

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