Arabinan im Darm: Erst E. coli verschafft Segatella copri einen Vorteil

Pflanzliche Ballaststoffe gelten seit Langem als wesentlicher Baustein einer ausgewogenen Ernährung. Eine in der Fachzeitschrift Nature Microbiology veröffentlichte Untersuchung verdeutlicht nun jedoch, dass diese Nahrungsbestandteile im menschlichen Verdauungstrakt nicht isoliert wirken.

Wie Forschende des Helmholtz-Zentrums für Infektionsforschung (HZI) gemeinsam mit Teams der Universität Trient und der Universität Tübingen darlegen, hängt der Effekt von Ballaststoffen maßgeblich von komplexen Wechselwirkungen mit weiteren Ernährungsfaktoren sowie den bereits im Darm vorhandenen Bakterien ab.

Mikrobieller Wettbewerb im Laborversuch

Für die Studie testeten die Forschenden 21 menschliche Darmbakterien im Zusammenspiel mit 94 verschiedenen Nahrungsbestandteilen. Dabei zeigte sich, dass mehr als 50 Prozent dieser Bestandteile das Bakterium Segatella copri förderten. Pflanzliche Ballaststoffe beeinflussten demnach gezielt die Konkurrenz zwischen den Bakterienfamilien Bacteroidaceae und Prevotellaceae.

In künstlich zusammengesetzten Darmgemeinschaften verschoben Ballaststoffe das Gleichgewicht zugunsten von S. copri, das vor allem in nicht-industrialisierten Regionen häufiger vorkommt. Dieser Effekt war jedoch eng an die Gegenwart bestimmter Begleitbakterien gekoppelt.

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So reichte der pflanzliche Ballaststoff Arabinan allein nicht aus, um S. copri einen messbaren Vorteil im Wettbewerb zu verschaffen. Erst nach der Zugabe von Escherichia coli verlagerte sich die Konkurrenz zugunsten von S. copri.

Unter bestimmten Bedingungen unterstützten auch Bakterien der Gattungen Klebsiella und Salmonella die Vermehrung von S. copri. Selbst E.-coli-Varianten ohne eigenen Zuckerstoffwechsel zeigten diesen fördernden Effekt. Dies belegt, dass die biologische Wirkung pflanzlicher Kohlenhydrate wesentlich von der bestehenden mikrobiellen Darmflora gesteuert wird.

Datenvergleich bei unterschiedlichen Populationen

Ergänzend zu den Laborexperimenten analysierte das Forschungsteam Mikrobiomdaten von rund 1000 gesunden Erwachsenen. Die Auswertung ergab deutliche Unterschiede zwischen verschiedenen Bevölkerungsgruppen: Sowohl S. copri als auch Vertreter der Enterobacteriaceae traten in nicht-industrialisierten Populationen häufiger und in größerer Vielfalt auf.

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Zudem zeigte sich eine statistische Verbindung zwischen den Gruppen: Eine höhere Artenzahl an Enterobacteriaceae war mit einem höheren Anteil an S. copri im Darm mikrobiologisch assoziiert.

Perspektiven für personalisierte Ernährungsansätze

Das übergeordnete Ziel der beteiligten Institutionen besteht darin, fundierte Grundlagen für zielgerichtete, personalisierte Ernährungsinterventionen zu schaffen. Da die Verstoffwechselung spezifischer Ballaststoffe von der individuellen Zusammensetzung des Mikrobioms abhängt, könnten künftige diätetische Empfehlungen präziser auf die mikrobielle Ausgangslage der jeweiligen Person zugeschnitten werden.

Gefördert wurde die wissenschaftliche Arbeit von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG), dem Exzellenzcluster RESIST sowie durch Mittel der Amplifying Funds in Infection Biology. Die detaillierten Ergebnisse der gemeinsamen Arbeit des HZI und der Universitäten Trient und Tübingen sind unter der DOI 10.1038/s41564-026-02500-6 publiziert.

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