Darmmikrobiom: Schützende Ernährung verdreifacht bei Mäusen die Überlebenszeit

Das Darmmikrobiom rückt zunehmend in den Fokus medizinischer Forschung, wenn es um die langfristige Prävention entzündlicher Erkrankungen geht. Mehrere Studien und Initiativen aus den vergangenen Monaten verdeutlichen, wie eng Ernährung, Bakterienzusammensetzung und Krankheitsverläufe miteinander verwoben sind – von der Krebstherapie über Schlaganfälle bis zur Raumfahrtmedizin.

Zucker, Antibiotika und das Risiko für Blutbahninfektionen

Eine in Nature veröffentlichte Studie des City of Hope National Medical Center untersuchte 173 Leukämiepatienten und fand einen Zusammenhang zwischen Zuckerkonsum während einer Breitbandantibiotika-Behandlung und dem Zustand des Darmmikrobioms.

Pro 100 Gramm Zucker sank die Artenvielfalt im Mikrobiom demnach um durchschnittlich 24 Prozent, während sich die schädliche Spezies Enterococcus faecium ausbreitete – ein Risikofaktor für Blutbahninfektionen bei Transplantationspatienten.

Mausversuche bestätigten diesen Effekt: Die Kombination aus Zucker und Antibiotika verstärkte das Wachstum von Enterokokken stärker als Zucker oder Antibiotika allein. Die Forscher um Studienautor Marcel van den Brink empfehlen vorsichtshalber eine Zuckerreduktion während einer Antibiotikagabe, warnen jedoch, dass eine allgemeine Empfehlung derzeit noch verfrüht sei.

Insgesamt wurden für die Untersuchung 9.419 Mahlzeiten und over 1.000 Stuhlproben ausgewertet; ob sich die Resultate auf gewöhnliche Infektionen übertragen lassen, bleibt offen.

Ein Kommentar von Hanno Charisius in der Süddeutschen Zeitung relativierte die mediale Darstellung der Studie: Der vielfach kolportierte Satz, eine geringere Zuckeraufnahme könne das Mikrobiom während einer Antibiotikatherapie schützen, stamme aus einer Pressemitteilung des City of Hope National Medical Center – genau dieser Zusammenhang sei in der Studie selbst so gar nicht untersucht worden.

Mikrobielle Metaboliten als Schlüssel zum Therapieerfolg

Eine Beobachtungsstudie von Perl und Kollegen, veröffentlicht in Cell, analysierte 129 Patienten aus drei deutschen Universitätskliniken in München, Heidelberg und Regensburg. Demnach entscheidet nicht primär die Bakterienzusammensetzung über den Erfolg einer CAR-T-Zelltherapie, sondern die von Mikroben produzierten Stoffwechselprodukte.

Niedrige Spiegel von Valeriansäure vor Therapiebeginn korrelierten mit einem erhöhten Progressionsrisiko, während eine therapeutische Gabe die CAR-T-Funktion in humanen und murinen Modellen verbesserte. Erhöhte Konzentrationen von Indol-3-Carboxaldehyd und Indol-3-Essigsäure gingen dagegen mit ungünstigeren Verläufen einher, Isovaleriansäure wirkte ambivalent.

Auf Basis dieser Metaboliten entwickelten die Autoren einen Risiko-Score, der das klinische Ansprechen vorhersagen konnte. Eine klinische Studie namens CARBiome zum Mikrobiota-Transfer bei multiplem Myelom befindet sich laut den Autoren in Vorbereitung.

Indol-produzierende Darmbakterien und Schlaganfallfolgen

Ein Forschungsteam der LMU um Delgado Jiménez untersuchte in einer ebenfalls in Cell publizierten Arbeit, wie Darmbakterien mit dem sogenannten tnaA-Gen bei Mäusen mit schwerem Schlaganfall vermehrt auftraten.

Diese Bakterien wandeln Tryptophan in Indol um, das über den AHR-Rezeptor in dendritischen Zellen wirkt und die Hirnschädigung verschlimmerte; eine Ausschaltung des AHR-Rezeptors schützte die Tiere.

In einer Kohorte von Schlaganfallpatienten war eine höhere Häufigkeit des tnaA-Gens mit einem schlechteren funktionellen Ergebnis verbunden, wobei die entsprechenden Bakterien häufiger bei Menschen mit Risikofaktoren wie Übergewicht und Typ-2-Diabetes auftraten. Die untersuchten Proben stammten von Teams aus Barcelona und Lausanne, gefördert durch den DFG-Transregio TRR 355.

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Ernährung bei seltenen und chronischen Darmerkrankungen

Eine präklinische Studie des Children's Hospital of Philadelphia zeigte an Mausmodellen für Morbus Hirschsprung, dass eine schützende Standardnahrung die Überlebenszeit verdreifachte im Vergleich zu einer ungünstigen Kontrolldiät.

Die ungünstige Ernährung senkte das Butyrat im Stuhl signifikant, verursachte Mitochondrien-Fehlfunktionen und begünstigte das Wachstum von Enterobacteriaceae, was zu schwerer Kolitis führte. Dr. Robert Heuckeroth vom CHOP sieht darin Parallelen zu Mechanismen chronisch-entzündlicher Darmerkrankungen.

Bei Zöliakie gilt laut Prof. Peter Hasselblatt vom Universitätsklinikum Freiburg eine lebenslange, streng glutenfreie Ernährung als essenziell, da sonst Dünndarmentzündungen, Malabsorption und ein erhöhtes Krebsrisiko drohen. Bei Weizensensitivität seien dagegen oft weniger Gluten als die sogenannten Amylase-Trypsin-Inhibitoren für Beschwerden verantwortlich; hier könne Hafer statt Weizen helfen.

Für gesunde Menschen ohne Symptome überwiegen laut Hasselblatt die Nachteile einer glutenfreien Diät: Sie führe häufig zu einseitiger Ernährung, glutenfreie Produkte enthielten oft mehr ungesunde Fette und Zucker, und es bestehe statistisch ein möglicherweise leicht erhöhtes Herz-Kreislauf-Risiko, vermutlich durch den Verzicht auf Vollkorn, sowie eine erhöhte Schwermetallbelastung durch vermehrten Reisverzehr. Vor jeder Diät empfiehlt er einen serologischen Ausschluss einer Zöliakie.

Helicobacter pylori und die Entstehung von Magenkrebs

Ein Team der Charité um Prof. Michael Sigal und Dr. Manqiang Lin untersuchte per Einzelzell-Sequenzierung zehntausende Zellen der durch Helicobacter pylori erkrankten Magenschleimhaut und veröffentlichte die Ergebnisse in Nature Communications.

Demnach setzt das Bakterium das Schutzsystem der Schleimhaut außer Kraft, Immunzellen produzieren daraufhin Interleukin-1?, das auf Bindegewebe wirkt und die Schleimhaut in einen dauerhaften Reparaturmodus versetzt – mit der Folge unkontrollierten Zellwachstums.

Die Forscher empfehlen bei erhöhtem Risiko, etwa durch familiäre Vorbelastung oder bekannte Infektion, einen test auf den Magenkeim und bei positivem Befund eine antibiotische Behandlung. Marker zur Früherkennung von Krebsvorstufen befinden sich in Entwicklung, an der Charité entsteht zudem eine Cancer Prevention Clinic.

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Mikrobiom unter extremen Bedingungen

Auch außerhalb klinischer Settings liefert die Mikrobiomforschung neue Erkenntnisse. Eine Studie der Universität Kopenhagen mit der NASA, veröffentlicht in Nature Communications, analysierte Blutproben von 52 ISS-Besatzungsmitgliedern aus Missionen zwischen 2006 und 2018 mit einer Dauer von zwei bis neun Monaten.

Die fehlende Schwerkraft verlangsamt demnach die Peristaltik und verlängert die Darmtransitzeit, wodurch Bakterien auf Proteinfermentation umstellen. Die Marker p-Kresolsulfat und Phenylacetylglutamin stiegen bereits wenige Wochen nach Ankunft auf der ISS an und normalisierten sich erst nach der Rückkehr zur Erde.

P-Kresolsulfat wird mit Nierenschäden in Verbindung gebracht; über die Darm-Hirn-Achse seien laut Prof. Lars Ove Dragsted Folgen von reduzierter Konzentrationsfähigkeit bis zu Beeinträchtigungen der psychischen Verfassung möglich.

Als Gegenmaßnahmen nennen die Forscher Präbiotika, einen höheren Ballaststoffanteil und Peristaltik-fördernde Therapien – Ansätze, die auch für bettlägerige Patienten auf der Erde relevant sein könnten.

Verbraucherwahrnehmung und Industrieinitiativen

Die Lebensmittelbranche reagiert ebenfalls auf das wachsende Interesse am Mikrobiom. Der Anbieter Ja! Natürlich startete eine Forschungskooperation und unterstützt die Mikrobiomforscherin Univ.-Prof. Gabriele Berg, vorgestellt in Wien.

Eine vom Unternehmen beauftragte Befragung ergab, dass 71 Prozent der Befragten noch nie von der Empfehlung gehört hatten, rund 30 verschiedene pflanzliche Lebensmittel pro Woche zu essen, während 86 Prozent eine gute Auswahl an Gemüse und Obst im Handel wichtig ist.

Der Schweizer GFS-Ernährungsmonitor zeigt zudem ein verändertes gesellschaftliches Bewusstsein: Über 70 Prozent der Befragten erwarten von Herstellern proaktiv gesündere Rezepturen, mehr als 90 Prozent fordern den Verzicht auf unnötigen versteckten Zuckerzusatz in Fertigprodukten.

Eine Sonderabgabe auf stark zucker-, salz- oder fetthaltige Lebensmittel lehnen jedoch 68 Prozent ab, während 82 Prozent ein Verbot an Kinder gerichteter Werbung für ungesunde Lebensmittel befürworten.

Begleitend widmet sich auch das Thünen-Institut mit einem neuen Themenschwerpunkt dem One-Health-Ansatz, der menschliche, tierische und ökologische Gesundheit als Teile eines gemeinsamen Systems begreift – ein Hinweis darauf, dass die Mikrobiomforschung zunehmend fächerübergreifend gedacht wird.

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