Wie Darmbakterien Psyche und Wohlbefinden beeinflussen

Wie Darmbakterien Psyche und Wohlbefinden beeinflussen

Andrea Bannert, Mikrobiologin

Der falsche Mix an Darmbakterien könnte Krankheiten wie Diabetes oder Adipositas begünstigen. Forscher auf der ganzen Welt jagen deshalb nach den perfekten Mikroben, die uns gesund und fit halten.

Inhalt

Wir sind nie allein, auch wenn sich keine weitere Person im Raum befindet. In jedem Menschen leben geschätzte 40 Billionen winzige Mitbewohner, die meisten davon auf der Dickdarmschleimhaut. Mit bloßem Auge sind die Mikroorganismen nicht zu sehen, aber zusammen bringen sie über ein Kilogramm Gewicht auf die Waage – so viel wie das Gehirn. Im Grunde genommen ist der menschliche Körper also eine Wohngemeinschaft, in der Billionen Zellen gemeinsam mit 1,5-mal so vielen Bakterien,
Urzeitmikroben, Viren und Pilzen wohnen. Die Untermieter beteiligen sich rege am Leben im Haus. Sie helfen, Salat, Pasta und Schokolade chemisch zu zerlegen und die Nährstoffe darin zugänglich zu machen. Die Stoffwechselprodukte, die sie dabei herstellen, wirken bis ins Gehirn und steuern sogar unser Verhalten. Auch wichtige Teile des Immunsystems befinden sich im Darm und interagieren dort mit dem Mikrobiom, wie Fachleute die Gesamtheit der mikrobiellen Mitbewohner nennen. Kein Wunder, dass Experten den Darmwinzlingen eine Revolution der Medizin zutrauen.

„Die Darmmikroben sind der Schlüssel für unsere Gesundheit.“
(Emeran Mayer, Gastroenterologe und Mikrobiom-Forscher, University of California)

„Ich glaube, dass die Darmmikroben der Schlüssel für die menschliche Gesundheit sind“, sagt Emeran Mayer, Gastroenterologe und Mikrobiom-Forscher von der University of California in Los Angeles. Der aus Bayern stammende Wissenschaftler stützt seine These mit Fakten: Die 20 Millionen Gene der Mikroben übersteigen die Anzahl der menschlichen 20 000 bei Weitem. Darin verschlüsselt stecken die Baupläne für eine riesige Anzahl an Substanzen, die allesamt Einfluss auf unser Wohlbefinden haben könnten – negativ wie positiv. Möglicherweise tragen die Winzlinge dazu bei, dass Krankheiten wie Morbus Crohn und multiple Sklerose oder Übergewicht entstehen. Auf der anderen Seite produzieren sie lebenswichtige Vitamine. In Zukunftsvisionen malen sich Forscher aus, dass der Arzt immer auch die Darm-WG seiner Patienten analysiert. Auf Basis dieses Wissens kann er gezielt die richtige Ernährung, Probiotika oder spezifische Medikamente empfehlen, um unerwünschte Mitbewohner aus der WG zu werfen oder gesundheitsförderliche Mikroben hereinzubitten. Wissenschaftler auf der ganzen Welt forschen derzeit daran, wie ein gesundes Mikrobiom zusammengesetzt ist, um der neuen, mikrobenbasierten Medizin den Weg zu ebnen.

 

 

 

 

So lässt sich das Mikrobiom beeinflussen

Die Lebensgemeinschaft zwischen Menschen und Bakterien ist so alt wie die Geschichte der Menschheit. Das Gehirn von Säugetieren entwickelte sich vor Millionen Jahren zusammen mit dem Mikrobiom. Vielleicht hatten die Winzlinge sogar Anteil daran, dass wir soziale Wesen wurden. Wo Menschen in Gemeinschaften leben, können sich deren bakterielle Begleiter besser vermehren. Umgekehrt hat auch das menschliche Verhalten Einfluss auf die Mikroben. „Was jemand isst, wie viel er sich bewegt, welche Medikamente er einnimmt, wie sehr er Stress ausgesetzt ist – all das wirkt sich auch auf die Zusammensetzung seiner Mikroben aus“, so Mayer.

Startbakterien bei der Geburt

Das menschliche Mikrobiom beginnt mit dem ersten Atemzug. Im Bauch der Mutter besitzt der Fötus noch keine Untermieter. Während der Geburt und noch im Geburtskanal werden die ersten Bakterien von der Mutter auf das Neugeborene übertragen. Und täglich kommen neue dazu. Durch Berührungen der Haut beim Wickeln oder Austausch von Speichel beim Schmusen trägt auch der Vater seinen Teil zum Mikrobiom des Sprösslings bei. Anfangs unterliegt die Wohngemeinschaft im Darm starkem Wandel, nach etwa drei Jahren hat sie sich gefestigt.

Beeinflussen lässt sich die Besiedelung nur bedingt. In Kaiserschnitt-Babys finden sich, verglichen mit natürlich geborenen Kindern, andere und weniger unterschiedliche Bakterien. Sie leiden, das belegen zahlreiche Studien, häufiger an Erkrankungen, bei denen die körpereigene Immunabwehr nicht richtig funktioniert: Asthma, Neurodermitis oder Allergien. Etliche Forscher glauben deshalb, dass die Mikroben helfen, das frühe Immunsystem des Kindes aufzubauen. Der Direktor des Center for Microbiome Innovation von der University of California, Rob Knight, kam so auf eine ungewöhnliche Idee. Unmittelbar nach der Geburt rieb er seine per Kaiserschnitt entbundene Tochter mit dem Vaginalsekret seiner Frau ein. In einer kleinen Studie mit 18 Neugeborenen konnte der Wissenschaftler später zeigen, dass sich das Mikrobiom der Babys tatsächlich auf diese Weise beeinflussen lässt und dem natürlich Geborener ähnlicher wird.

Einfluss der Ernährung

Auch später im Leben verändert sich das Mikrobiom, meist aber in geringerem Maß. Eine essenzielle Rolle spielt dabei die Ernährung. So besitzen Vegetarier andere Darmbewohner als Fleischesser. Manche Naturvölker hingegen beherbergen keine Bifido-Bakterien, die helfen, Milch und Getreide abzubauen. Diese Nahrungsmittel stehen nicht auf ihrem Speiseplan.

Im Rahmen des American Gut Project, der größten Mikrobiom-Studie, die je gemacht wurde, untersuchten Knight und sein Team die Darmmitbewohner  von mehr als 10 000 Freiwilligen überall auf der Welt. Sie fanden heraus: Je mehr unterschiedliche Pflanzen jemand verzehrte, desto mehr verschiedene Bakterien lebten im Darm – unabhängig davon, wovon er sich sonst noch ernährte. Wer dagegen ausschließlich Fast Food isst, beherbergt weniger verschiedene Mikrobenarten im Darm. Vielleicht ein Manko. Denn je diverser die Bewohner, desto gesünder bleibt wahrscheinlich der Mensch, der sie beherbergt.

„Unser Darm ist ein Ökosystem wie der Regenwald.“
(Emeran Mayer, Gastroenterologe und Mikrobiom-Forscher, University of California)

„Unser Darm ist ein Ökosystem wie der Regenwald“, beschreibt es Mayer. Dort leben nach Schätzungen 40 bis 70 Prozent aller Tier- und Pflanzenarten auf der Erde. Weil extrem viele Nahrungsketten existieren, die miteinander vernetzt sind, hält der Regenwald Störungen sehr lange stand. Das gilt auch für die menschliche Darm-Wohngemeinschaft: Wo viele verschiedene Arten miteinander interagieren, bleibt das System insgesamt stabil.

Ursprünglich lebende Naturvölker wie die Hadza in Tansania oder die Yanomami im Orinokogebiet besitzen bis zu 40 Prozent mehr Mikrobenarten als Westeuropäer oder Nordamerikaner. Sie jagen mit Pfeil und Bogen nach Affen oder Vögeln. Die Hadza sammeln Wurzeln, Blätter, Beeren und Honig, die Yanomami bauen über 60 verschiedene Pflanzen an. Zivilisationskrankheiten wie Diabetes oder Adipositas kennen die Naturvölker nicht. Würde es genügen, sich die bakterielle Besiedlung der Hadza oder Yanomami einzuverleiben, um gesund zu bleiben?

Das perfekte Mikrobiom ist individuell

So einfach lässt sich das Mikrobiom wohl nicht perfektionieren. „Wenn die Yanomami nach Caracas in die Großstadt ziehen, nehmen sie stark an Gewicht zu“, sagt Mayer, der während seines Studiums zwei Monate bei dem Naturvolk verbrachte. Welche Mikroben empfehlenswert sind, hängt offensichtlich von den Lebensumständen ab. Wer in der Zivilisation nicht ständig gegen Malaria kämpfen muss, sondern eher gegen Kalorien im Überfluss, braucht wahrscheinlich andere Darmmitbewohner als die Yanomami oder Hadza.

Dass es unterschiedliche Optimalzustände des Darmmikrobioms gibt, vermutet auch Peer Bork vom Europäischen Laboratorium für Molekularbiologie in Heidelberg. „Wir haben herausgefunden, dass man Menschen bezüglich ihrer Darmbewohner in drei Gruppen einteilen kann“, erklärt der Experte. Bei diesen sogenannten Enterotypen sind jeweils bestimmte Bakteriengruppen dominanter. „Jeder dieser Typen kann gesund sein“, betont Bork.

Verursachen Darmmikroben Krankheiten?

Viele Mikrobiom-Forscher vertreten die These, dass Krankheiten entstehen, wenn die Wohngemeinschaft des Menschen aus dem Gleichgewicht gerät. Manche Arten werden häufiger, andere verschwinden. Studien zeigen, dass sich die Darmbewohner von Patienten mit entzündlichen Darmerkrankungen wie Morbus Crohn, mit Allergien, Stoffwechselkrankheiten wie Diabetes, Autoimmunerkrankungen wie multiple Sklerose oder psychischen Krankheiten wie Depressionen von denen gesunder Menschen unterscheiden. Oft finden die Forscher bei chronisch Kranken eine geringere Artenvielfalt im Darm. Die Henne-Ei-Frage bleibt dabei aber ungeklärt. Die Wissenschaftler können aus den Untersuchungen nicht herauslesen, ob zuerst die Krankheit entsteht und die Darmmikroben verändert oder ob veränderte Darmmitbewohner die Krankheit auslösen.

Mehr Aufschluss geben Experimente mit Mäusen. Die Versuchstiere werden per Kaiserschnitt steril auf die Welt gebracht, also ohne ein einziges Bakterium im Körper. Forscher übertragen ihnen dann den Stuhl und damit das Mikrobiom von menschlichen Patienten. So lassen sich experimentell Entzündungen im Darm der Nager oder eine rasche Gewichtszunahme auslösen.

Mausexperimente legen auch nahe, dass die falschen Darmmitbewohner etwas mit dem Jo-Jo-Effekt nach einer Diät zu tun haben. Christoph Thaiss und seine Kollegen vom Weizmann Institute of Science in Rechovot fütterten Mäuse mit einer fettreichen Kost, sodass diese rasch zunahmen. Die Forscher ließen die Nager dann abspecken und gaben ihnen anschließend normales Futter. Nach der Diät legten die Tiere beschleunigt wieder an Gewicht zu. Eine anschließende  Analyse des Darmmikrobioms zeigte:  Die Diät-Mäuse waren noch auf „dick“ gepolt. Sie besaßen auch nach dem Abnehmen ähnliche Darmbewohner wie vor der Abspeckkur. Transplantierten die Wissenschaftler die Darmflora ehemals dicker Mäuse in schlanke Nager, nahmen diese ebenfalls schnell zu. Sie traf der Jo-Jo-Effekt, obwohl sie nie dick gewesen waren. „Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Darmflora zur beschleunigten Gewichtszunahme nach einer Diät beiträgt“, konstatiert Thaiss. Das weckt Hoffnungen, neue Strategien gegen zu viele Pfunde zu finden. So könnte man versuchen, nach einer Diät die Darmflora von ehemals Übergewichtigen gezielt zu manipulieren.

Ob sich die Ergebnisse der Mäusestudien auf den Menschen übertragen lassen, wissen die Forscher noch nicht. „Mäuse besitzen in ihrem Darm völlig andere Mikroben als Menschen“, weiß Bork. Das Hunde-Mikrobiom ist im Vergleich deutlich menschenähnlicher. Bork möchte das ausnutzen. Er und sein Team fütterten schlanken und übergewichtigen Tieren verschiedene Diäten. Bei den Hunden, die zu viele Kilos auf die Waage brachten, hatte die Ernährung einen größeren Einfluss auf die Darmbewohner. „Ich denke, dass das Mikrobiom von Übergewichtigen weniger stabil ist“, so Bork. Ein möglicher Grund sei, dass sich die Darmbewohner in Hunderttausenden Jahren der Evolution eher an einen Hungerzustand angepasst haben als an Kalorien im Überfluss.

„Eine Person ohne Mikroben würde vermutlich sehr schnell an einer Infektion sterben.“
(Peer Bork, Europäisches Laboratorium für Molekularbiologie, Heidelberg)

Wirkliche Beweise, ob die Darmmitbewohner Krankheiten auslösen, würden Experimente mit Menschen liefern, die allerdings schwierig durchzuführen sind. „Eine Person ohne Mikroben würde vermutlich sehr schnell an einer Infektion sterben“, so Bork. Denn die Darmmitbewohner sorgen dafür, dass Krankheitserreger nicht so leicht eindringen können. Bei Patienten mit einer Clostridium-difficile-Infektion übertragen Ärzte heute schon den Stuhl eines gesunden Spenders in den Darm, wenn Antibiotika die lebensbedrohlichen Durchfallattacken nicht stoppen konnten. 85 bis 95 Prozent der Patienten werden durch die Transplantation geheilt.

Wie ein gesundes Mikrobiom aussieht, ist noch nicht klar – da sind sich die Experten einig. „Ich schätze, dass wir bisher maximal zehn Prozent des Systems verstehen“, sagt Mayer. Die Antwort könnte für jeden anders ausfallen, abhängig vom Lebensstil oder den Ernährungsgewohnheiten. Das große Mikroben-Casting der Zukunft wird wohl auf eine personalisierte Medizin hinauslaufen, also individuelle Medikamente, die einzelne Bakterien in der Darm-WG hemmen oder ihr Wachstum fördern. „Es wird sicherlich nicht die eine Tablette geben, die allen hilft“, so Mayer. Eine zentrale Rolle in der Medizin werden die winzigen Mitbewohner in unserem Darm aber vermutlich bald spielen. „In zehn bis 20 Jahren“, prognostiziert Mayer, „betrachten wir den Menschen nicht mehr isoliert, sondern im Zusammenhang mit den Mikroben als Ökosystem.“   

Quelle: Focus Gesundheit