Mikrobiom und Ernährung

Die Diversität des Darmmikrobioms

Die artenreiche Zusammensetzung der Darmmikrobiota bei traditionell lebenden Völkern unterscheidet sich beträchtlich von anderen Bevölkerungen. Bei Menschen aus westlichen Industrienationen ist dagegen der Diversitätsverlust im Darmmikrobiom auffällig. Verantwortlich dafür könnte der westliche, ballaststoffarme Ernährungsstil sein, wie Experimente an Mäusen nahelegen.
Trotzdem hat sich auch unter Bedingungen des westlichen Lebensstils eine physiologische Bakteriengemeinschaft herausgebildet, die mit Gesundheit assoziiert ist, wenn die Menschen ausreichend Ballaststoffe verzehren.

Kohlenhydrate, die für die Mikrobiota im Darm verfügbar sind, kommen in der menschlichen Nahrung vor allem in Form von Ballaststoffen vor. Wissenschaftler sprechen von "microbiota-accessible carbohydrates" oder kurz "MACs". Die verfügbaren Kohlenhydrate sind maßgeblich an der Diversität des Darmmikrobioms beteiligt. Die typisch westliche Ernährungsweise ist allerdings reich an Fetten und einfachen Kohlenhydraten. Im Vergleich zum traditionellen Ernährungsstil in Teilen Südamerikas und Afrikas ist der Ballaststoffanteil gering. Bei diesen Bevölkerungsgruppen treten die westlichen, auf Entzündungsreaktionen beruhenden Zivilisationserkrankungen wie Allergien, Asthma, entzündliche Darmerkrankungen und Adipositas nur selten auf. Das führen Wissenschaftler auf die deutlich ausgeprägtere Diversität des Darmmikrobioms bei diesen Menschen zurück.¹

Ausprägung

Geringe Diversität vererbt sich bei Mäusen

Über mehrere Generationen hinweg verursachte eine ballaststoffarme Ernährung einen Diversitätsverlust des Mikrobioms.

Eine aktuelle Studie² zeigte, wie wichtig eine dauerhaft ballaststoffreiche Ernährung für eine ganze Bevölkerungsgruppe sein kann. In ihrem Versuch fütterten Wissenschaftler Mäuse mit Nahrung, die einen niedrigen MAC-Anteil hatte. Erwartungsgemäß nahm die Diversität des Mikrobioms ab. Stellten die Forscher die Ernährung der Tiere wieder auf eine ballaststoffreiche Kost um, konnten sie die Diversität des Mäusemikrobioms größtenteils wiederherstellen.

Über mehrere Generationen hinweg verursachte eine ballaststoffarme Ernährung jedoch einen Diversitätsverlust, den die Wissenschaftler auch über eine MAC-reiche Nahrung nicht wieder rückgängig machen konnten. Ab der vierten ballaststoffarm ernährten Mausgeneration hatten die Ballaststoffe ihren Einfluss auf die Diversität des Mikrobioms verloren. Um die Mikrobiota wieder in ihren ursprünglichen Zustand zu versetzen, mussten die Forscher den Tieren die fehlenden Bakterien in Kombination mit MAC über die Nahrung zuführen (Probiotika).

Auch beim Menschen relevant

Auch beim menschlichen Mikrobiom könnte die ballaststoffarme Ernährung der vorangegangenen Generationen dazu beigetragen haben, dass sich die Zusammensetzung der Darmflora in den Industrienationen so sehr von der natürlich lebender Völker unterscheidet. „Diese Völker beherbergen nicht nur eine größere Mikroben-Vielfalt in ihrem Darm, sie geben offenbar auch Taxa an nachfolgende Generationen weiter, die in der Darmflora westlich ernährter Menschen gar nicht beziehungsweise nicht mehr vorkommen“, kommentierte Autorin Erica Sonnenburg ihre Studie.

Generell bringen Wissenschaftler heute viele Zivilisationserkrankungen mit einer verringerten Diversität des Darmmikrobioms in Verbindung.

Brauchen wir die fehlenden Bakterien?

Die Frage drängt sich auf: Wie wichtig für die Gesundheit sind die Bakterienarten, die in der westlichen Welt verloren gegangen sind? Lassen sich die fehlenden Arten überhaupt wie im Tierversuch ersetzen und würden die Bakterien in einer typisch westlichen Darmbesiedlung überleben? Diese Fragen werden zukünftige Forschungsarbeiten noch klären müssen.

Generell bringen Wissenschaftler aber heute viele Zivilisationserkrankungen mit einer verringerten Diversität des Darmmikrobioms in Verbindung. Sollte sich auch beim Menschen die bakterielle Verarmung an die nachfolgenden Generationen weitervererben, würde sich der Diversitätsverlust von Generation zu Generation potenzieren. Das könnte einen rasanten Anstieg der Zivilisationkrankheiten zur Folge haben.

Darmmikrobiota unterstützen

Daher gilt es, ausreichend früh gegenzusteuern. Zwar trägt jeder Mensch eine individuell zusammengesetzte Lebensgemeinschaft im Darm mit sich herum, aber funktionelle Gruppen und viele Bakterienarten gleichen sich dann doch - zumindest die der sogenannten Kernmikrobiota. Einen Einfluss auf die jeweils vorliegende Darmmikrobiota haben die frühe Bakterienausstattung bei der Geburt, die Umgebung, die Ernährung und weitere Lebensstilfaktoren wie Medikamenteneinnahme oder auch Stress. Hier sollten besonders die beeinflussbaren Faktoren Aufmerksamkeit von uns bekommen - zum Beispiel:

unnötige Antibiosen vermeiden; falls nötig, gleichzeitig Milchsäurebakterien einnehmen
chronischen Stress abbauen und Maßnahmen zur Stressbewältigung erlernen
ausreichend Ballaststoffe verzehren: mindestens 30 Gramm/Tag, vom Ballaststoff resistente Stärke idealerweise 15 Gramm/Tag
Probiotika in die Ernährung einbauen: Joghurt und Kefir, Sauerkraut und saure Gurken, Apfelessig - wenn nötig auch Nahrungsergänzungsmittel mit Milchsäurebakterien

Wissenschaftler haben mit molekularbiologischen Methoden eine physiologische Zusammensetzung der Darmmikrobiota ermittel, die für gesunde Menschen typisch ist. Die folgende Tabelle gibt die Anteile der bakteriellen Phyla (Abteilungen) an und nennt wichtige Gattungen:

Stark vergrößerte Darstellung von Kolibakterien.

Darmbakterien aus der Gruppe der Proteobacteria, in der sich viele der uns bekannten proteolytischen Bakterien wie Klebsiella oder Proteus befinden, sind durchaus Bestandteile einer physiologischen Lebensgemeinschaft im Darm, haben aber im gesunden Darm maximal 0,2 % Anteil an der Darmmikrobiota. Firmicutes, zu den auch die nützlichen Faecalibacterium prausniztii und Laktobazillen gehören, machen im gesunden Darm hingegen etwa 40 % der Darmbakterien aus.

Die Anteile der Bakterien können sich durch Infektionen, eine ungesunden Ernährung, Medikamente - allen voran Antibiotika, aber auch Protonenpumpenhemmern (PPI) und andere - oder auch durch chronischen Stress deutlich verändern.

Auf den Punkt gebracht:

Traditionell lebende Völker mit hohem Ballaststoffanteil in der Nahrung haben ein vielfältigeres Darmmikrobiom als westlich ernährte Menschen.
Zivilisationserkrankungen der westlichen Industrienationen kommen bei traditionell lebenden Völkern selten vor.
Studie: Das Darmmikrobiom von Mäusen, die ballaststoffarm ernährt wurden, verlor seine bakterielle Diversität. In derselben Generation war der Effekt reversibel, nach vier Generationen nicht mehr.
Zur Wiederherstellung der Diversität waren die Kombination von fehlenden Bakterien und Ballaststoffen notwendig.
Welche Konsequenzen die Versuchsergebnisse für die menschliche Gesundheit haben, muss noch geklärt werden. Aber dennoch ist es für Menschen in der westlichen Welt sinnvoll, sich gesund und ballaststoffreich zu ernähren und seine Darmmikrobiota zu unterstützen.

1 Andreu Prados, Conserving and restoring the human gut microbiome by increasing consumption of dietary fibre - Gut Microbiota for Health". 9 May 2016. Retrieved 16 June 2016.

2 Sonnenburg, Erica D.; Smits, Samuel A.; Tikhonov, Mikhail; Higginbottom, Steven K.; Wingreen, Ned S.; Sonnenburg, Justin L. (14 January 2016). "Diet-induced extinctions in the gut microbiota compound over generations". Nature. 529 (7585): 212–215. doi:10.1038/nature16504. PMC 4850918. PMID 26762459. Retrieved 16 June 2016

3 King C. H. et al. Baseline human gut microbiota profile in healthy people and standard reporting template. PLoS ONE 2011; 14: e0206484.

4 Louis P. Understanding the effects of diet on bacterial metabolism in the large intestine. Journal of Applied Microbiology 2006; 102: 1197.