Butyrat aus Ballaststoffen: Studie zeigt Einfluss auf dendritische Immunzellen

Die Fermentation von Ballaststoffen im Magen-Darm-Trakt steht im Fokus neuer immunologischer und ernährungswissenschaftlicher Untersuchungen. Eine Studie der Tokyo University of Science unter Leitung von Prof. Chiharu Nishiyama liefert neue Erkenntnisse darüber, wie kurzkettige Fettsäuren, insbesondere Butyrat, Immunzellen im Körper beeinflussen.

Zelluläre Steuerung dendritischer Zellen

In Versuchen mit Knochenmark-dendritischen Zellen von Mäusen zeigte Butyrat den stärksten Effekt bei der Erhöhung der Oberflächenmolekül-Expression. Zudem verschob die kurzkettige Fettsäure das zelluläre Gleichgewicht zugunsten konventioneller gegenüber plasmazytoiden dendritischen Zellen. Als zugrundeliegenden Mechanismus identifizierte das Team um Nishiyama eine epigenetische Regulation.

Eine gesteigerte Expression des Adhäsionsmoleküls LPAM-1 deutet darauf hin, dass Butyrat eine direkte Rolle beim gezielten Transport von Immunzellen zur Darmschleimhaut übernimmt. Um die Übertragbarkeit und genauen Mechanismen weiter abzusichern, stuften die Forscher weiterführende Tier- und Humanstudien als notwendig ein.

Schutz der Barriere und Einfluss auf das Immunsystem

Dass Stoffwechselprodukte des Darms erhebliche Auswirkungen auf die körpereigene Abwehr haben, betont auch ein Fachbeitrag von Dr. Attila Kovács von der Innovad Group. Demnach sind rund 70 Prozent des Immunsystems mit dem Magen-Darm-Trakt assozieter.

Buttersäure unterstützt die Barriereintegrität über die Stimulation der Epithelzellproliferation, die Gewebereparatur und den Aufbau von Tight Junctions. Esterifizierte Formen der Buttersäure ermöglichen es dabei, den Wirkstoff bis in weiter distal gelegene Abschnitte des Magen-Darm-Trakts zu transportieren.

Eine Immunaktivierung kann Schätzungen zufolge den Erhaltungsenergiebedarf um mehr als 20 Prozent erhöhen. Buttersäure steht zudem mit einer gesteigerten Produktion des Antioxidans Glutathion in Verbindung, während kurzkettige und mittelkettige Fettsäuren die Zellerneuerung fördern.

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Energetische Verwertung im Stoffwechsel

Neben immunologischen Prozessen beeinflusst der mikrobielle Abbau von Ballaststoffen den Energiehaushalt. Eine Untersuchung der Arizona State University analysierte diesen Zusammenhang mithilfe des Simulationsmodells DAMM (Digestion, Absorption and Microbial Metabolism) anhand der Daten einer kontrollierten Studie an 17 gesunden Erwachsenen.

Bei einer ballaststoffarmen westlichen Ernährungsweise nahm der Körper durchschnittlich rund 116 Kilokalorien mehr pro Tag auf als bei einer Kost mit viel resistenter Stärke – ohne dass sich das Hungergefühl veränderte.

Die beim Abbau fermentierbarer Ballaststoffe erzeugten kurzkettigen Fettsäuren lieferten durchschnittlich rund 140 Kilokalorien täglich, was etwa 7,4 Prozent der verwertbaren Gesamtenergie entsprach.

Rund 85 Prozent der nutzbaren Energie stammten aus dem oberen und 15 Prozent aus dem unteren Verdauungstrakt. Das Modell dient der Forschung zur genaueren Erfassung der Energieaufnahme, stellt jedoch noch keine Basis für individuelle Ernährungspläne dar.

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Versorgungslücke und Ernährungsmuster

In der Praxis wird das Potenzial von Ballaststoffen häufig unzureichend genutzt. Die Deutsche Gesellschaft für Ernährung empfiehlt Erwachsenen eine tägliche Zufuhr von 30 Gramm. Männer verzehren jedoch im Schnitt nur 23 Gramm und Frauen 25 Gramm pro Tag, was einer Lücke von fünf bis sieben Gramm oder 20 Prozent der empfohlenen Menge entspricht.

Butyrat entsteht im Dickdarm vor allem bei der Zersetzung fermentierbarer Ballaststoffe aus Hülsenfrüchten, Hafer, Obst, Gemüse sowie Lauch- und Zwiebelgewächsen. Auch resistente Stärke aus unreifen Bananen sowie gekochten und abgekühlten Kartoffeln oder Reis dient als mikrobielles Substrat.

Zusätzlich können Polyphenole, beispielsweise aus Beeren, grünem Tee oder nativem Olivenöl extra, die Zusammensetzung der Darmflora beeinflussen. Für Olivenöl zeigen Beobachtungen eine Assoziation mit einem höheren Vorkommen von Bakterienstämmen wie Faecalibacterium prausnitzii, die als wichtige Butyratproduzenten gelten.