Das Mikrobiom und seine Rolle für Gesundheit und Langlebigkeit

Lange Zeit galt der Darm vor allem als Verdauungsorgan. Heute ist klar, dass er weit mehr leistet als die Aufnahme von Nährstoffen. Im menschlichen Darm leben Billionen von Mikroorganismen, die gemeinsam das Darmmikrobiom bilden. Dieses komplexe Ökosystem beeinflusst den Stoffwechsel, das Immunsystem, die Integrität der Darmbarriere und sogar die Kommunikation zwischen Darm und Gehirn. In den vergangenen zwei Jahrzehnten hat sich das Mikrobiom deshalb zu einem der dynamischsten Forschungsgebiete der Medizin entwickelt.

Besonders in der Longevity-Forschung wächst das Interesse an den Darmmikroorganismen. Beobachtungsstudien zeigen, dass Menschen mit außergewöhnlich hoher Lebenserwartung häufig charakteristische Veränderungen ihres Mikrobioms aufweisen. Gleichzeitig stehen Störungen der mikrobiellen Zusammensetzung mit zahlreichen altersassoziierten Erkrankungen in Verbindung, darunter Herz-Kreislauf-Erkrankungen, Typ-2-Diabetes, Adipositas, chronisch entzündliche Darmerkrankungen und neurodegenerative Erkrankungen.

Dabei ist das Mikrobiom keine eigenständige Ursache für gesundes oder ungesundes Altern. Vielmehr beeinflusst es eine Vielzahl biologischer Prozesse, die gemeinsam darüber entscheiden, wie widerstandsfähig der Organismus gegenüber Alterungsprozessen bleibt. Seine Bedeutung liegt vor allem darin, dass es sich im Gegensatz zu vielen genetischen Faktoren durch Ernährung, Lebensstil und bestimmte medizinische Maßnahmen zumindest teilweise beeinflussen lässt.

Doch was genau versteht man unter dem Mikrobiom? Welche Aufgaben übernehmen Darmbakterien für den menschlichen Körper? Und welche Erkenntnisse liefert die aktuelle Forschung über ihren Einfluss auf Gesundheit und Langlebigkeit?

Was ist das Mikrobiom?

Der Begriff Mikrobiom beschreibt die Gesamtheit aller Mikroorganismen und ihrer genetischen Informationen innerhalb eines bestimmten Lebensraums. Im menschlichen Körper besiedeln Bakterien, Archaeen, Viren und Pilze nahezu jede Oberfläche, darunter die Haut, die Mundhöhle, die Atemwege und den Urogenitaltrakt.

Den größten Anteil stellt jedoch das Darmmikrobiom dar. Allein im Dickdarm leben mehrere hundert verschiedene Bakterienarten mit einer Gesamtzahl von etwa 10¹³ bis 10¹⁴ Mikroorganismen. Ihre genetische Vielfalt übersteigt die des menschlichen Genoms um ein Vielfaches.

Obwohl häufig von "guten" oder "schlechten" Darmbakterien gesprochen wird, greift diese Einteilung zu kurz. Viele Mikroorganismen übernehmen je nach Zusammensetzung der Gemeinschaft und den Umweltbedingungen unterschiedliche Funktionen. Entscheidend ist deshalb weniger das Vorhandensein einzelner Arten als die Stabilität und funktionelle Vielfalt des gesamten mikrobiellen Ökosystems.

Wie entwickelt sich das Darmmikrobiom?

Das Mikrobiom ist kein statisches System. Seine Zusammensetzung verändert sich während des gesamten Lebens.

Die erste Besiedlung beginnt bereits rund um die Geburt. Faktoren wie die Geburtsart, das Stillen, Antibiotikagaben in den ersten Lebensjahren und Umweltkontakte beeinflussen maßgeblich, welche Mikroorganismen sich zunächst etablieren.

Während der ersten drei Lebensjahre entwickelt sich ein zunehmend stabiles mikrobielles Ökosystem. Im Erwachsenenalter bleibt das Mikrobiom zwar vergleichsweise konstant, reagiert jedoch weiterhin auf Ernährung, Medikamente, Infektionen, Bewegung, Schlaf und andere Lebensstilfaktoren.

Mit zunehmendem Alter verändert sich die bakterielle Zusammensetzung erneut. Dabei nimmt häufig die Diversität ab, also die Vielfalt verschiedener Mikroorganismen. Gleichzeitig können entzündungsfördernde Bakterienarten zunehmen, während die Zahl nützlicher Produzenten kurzkettiger Fettsäuren zurückgeht.

Diese Veränderungen werden allerdings nicht ausschließlich durch das biologische Altern verursacht. Auch Erkrankungen, Medikamente, verminderte körperliche Aktivität und Veränderungen der Ernährung tragen dazu bei.

Warum Vielfalt ein Kennzeichen eines gesunden Mikrobioms ist

Ein zentrales Merkmal eines gesunden Darmmikrobioms ist seine Diversität, also die Vielfalt unterschiedlicher Mikroorganismen.

Eine hohe Diversität bedeutet nicht zwangsläufig, dass möglichst viele Bakterienarten vorhanden sein müssen. Viel wichtiger ist eine funktionelle Vielfalt. Unterschiedliche Mikroorganismen übernehmen unterschiedliche Stoffwechselaufgaben und ergänzen sich gegenseitig.

Ein vielfältiges Mikrobiom besitzt mehrere Vorteile:

• Nährstoffe können effizienter verwertet werden.
• Krankheitserreger finden weniger freie ökologische Nischen.
• Stoffwechselprodukte entstehen in ausgewogeneren Mengen.
• Das Immunsystem wird differenzierter reguliert.
• Das Ökosystem reagiert widerstandsfähiger auf Störungen.

Dieses Prinzip ähnelt natürlichen Ökosystemen. Ein artenreicher Wald kann Stürme, Trockenperioden oder Schädlingsbefall häufig besser kompensieren als eine Monokultur. Auch das Darmmikrobiom profitiert von biologischer Vielfalt.

Welche Aufgaben übernimmt das Mikrobiom?

Lange wurde angenommen, Darmbakterien unterstützten lediglich die Verdauung unverdaulicher Nahrungsbestandteile. Tatsächlich reicht ihr Einfluss deutlich weiter.

Unterstützung der Verdauung

Der menschliche Körper verfügt über keine Enzyme, um viele pflanzliche Ballaststoffe vollständig abzubauen.

Diese Aufgabe übernehmen Darmbakterien. Sie fermentieren unverdauliche Kohlenhydrate und produzieren dabei verschiedene Stoffwechselprodukte, die wiederum dem Menschen zugutekommen.

Besonders bedeutsam sind die sogenannten kurzkettigen Fettsäuren:

• Butyrat
• Acetat
• Propionat

Sie dienen den Zellen der Darmschleimhaut als Energiequelle und beeinflussen darüber hinaus zahlreiche Stoffwechselprozesse im gesamten Organismus.

Produktion bioaktiver Moleküle

Das Mikrobiom bildet eine Vielzahl biologisch aktiver Substanzen.

Dazu gehören unter anderem:

• kurzkettige Fettsäuren
• sekundäre Gallensäuren
• verschiedene Vitamine, darunter Vitamin K und einige B-Vitamine
• Neurotransmitter oder deren Vorstufen
• Metaboliten aus Aminosäuren und Polyphenolen

Diese Moleküle wirken nicht nur lokal im Darm, sondern gelangen teilweise über den Blutkreislauf in andere Organe und beeinflussen dort den Stoffwechsel sowie die Funktion verschiedener Gewebe.

Schutz vor Krankheitserregern

Ein gesundes Mikrobiom erschwert die Ansiedlung potenziell krankmachender Mikroorganismen.

Die vorhandenen Bakterien konkurrieren um Nährstoffe und Anheftungsstellen an der Darmwand. Gleichzeitig produzieren viele Arten antimikrobielle Substanzen, die das Wachstum anderer Keime hemmen.

Dieser Mechanismus wird als Kolonisationsresistenz bezeichnet und stellt einen wichtigen Bestandteil der körpereigenen Abwehr dar.

Regulation des Immunsystems

Etwa siebzig Prozent der Immunzellen des Körpers befinden sich im Bereich des Darms.

Zwischen Darmbakterien und Immunzellen findet deshalb ein permanenter Informationsaustausch statt.

Das Mikrobiom trägt dazu bei,

• die Entwicklung verschiedener Immunzelltypen zu steuern,
• überschießende Immunreaktionen zu begrenzen,
• die Bildung regulatorischer T-Zellen zu fördern,
• Entzündungsprozesse zu kontrollieren.

Eine ausgewogene mikrobielle Zusammensetzung unterstützt somit die Balance zwischen einer effektiven Immunabwehr und einer kontrollierten Immunregulation.

Die Darmbarriere als Schnittstelle zwischen Mikrobiom und Organismus

Die Darmschleimhaut bildet die größte Grenzfläche zwischen dem Körper und der Außenwelt.

Sie erfüllt eine anspruchsvolle Aufgabe: Einerseits muss sie Nährstoffe effizient aufnehmen. Andererseits soll sie verhindern, dass Bakterien, Toxine oder unverdaute Nahrungsbestandteile unkontrolliert in den Blutkreislauf gelangen.

Diese Barriere besteht aus mehreren Komponenten. Dazu gehören die Schleimschicht, spezialisierte Epithelzellen, sogenannte Tight Junctions zwischen den Zellen sowie zahlreiche Immunzellen.

Das Mikrobiom trägt wesentlich dazu bei, diese Barriere aufrechtzuerhalten. Insbesondere Butyrat fördert die Energieversorgung der Darmepithelzellen, stärkt die Tight Junctions und unterstützt die Regeneration der Darmschleimhaut.

Kommt es dagegen zu einer gestörten mikrobiellen Zusammensetzung, kann die Barrierefunktion beeinträchtigt werden. Dadurch gelangen vermehrt bakterielle Bestandteile wie Lipopolysaccharide in den Blutkreislauf. Dieser Prozess wird mit chronischen Entzündungsreaktionen und verschiedenen Stoffwechselerkrankungen in Verbindung gebracht.

Kurzkettige Fettsäuren: Kleine Moleküle mit großer Wirkung

Zu den wichtigsten Stoffwechselprodukten des Darmmikrobioms gehören die kurzkettigen Fettsäuren (Short Chain Fatty Acids, SCFA). Sie entstehen, wenn Darmbakterien Ballaststoffe fermentieren, die der menschliche Körper selbst nicht verdauen kann.

Die drei bedeutendsten Vertreter sind:

• Butyrat
• Acetat
• Propionat

Lange wurden diese Moleküle vor allem als Energiequelle für die Darmschleimhaut betrachtet. Heute ist bekannt, dass sie weit darüber hinaus wirken.

Butyrat schützt die Darmschleimhaut

Butyrat dient den Epithelzellen des Dickdarms als wichtigste Energiequelle. Eine ausreichende Versorgung unterstützt die Regeneration der Darmschleimhaut und stärkt die Barrierefunktion.

Darüber hinaus beeinflusst Butyrat verschiedene Signalwege des Immunsystems. Es fördert die Bildung regulatorischer T Zellen, hemmt überschießende Entzündungsreaktionen und trägt dazu bei, die Immunantwort im Darm auszubalancieren.

Auch auf molekularer Ebene besitzt Butyrat interessante Eigenschaften. Es wirkt unter anderem als Hemmstoff bestimmter Histondeacetylasen. Dadurch verändert es die Aktivität einzelner Gene, ohne die DNA selbst zu verändern. Dieser epigenetische Mechanismus gehört zu den intensiv erforschten Schnittstellen zwischen Ernährung, Mikrobiomund Gesundheit.

Acetat und Propionat wirken im gesamten Körper

Acetat ist die mengenmäßig häufigste kurzkettige Fettsäure. Nach seiner Bildung gelangt es über den Blutkreislauf in verschiedene Gewebe und dient dort als Substrat für unterschiedliche Stoffwechselprozesse.

Propionat wird überwiegend von der Leber aufgenommen. Es beeinflusst unter anderem die Glukosehomöostase sowie verschiedene Signalwege des Energiestoffwechsels.

Alle drei Fettsäuren aktivieren darüber hinaus spezifische Rezeptoren auf Immunzellen und Stoffwechselgeweben. Auf diese Weise beeinflussen sie Entzündungsprozesse, den Fettstoffwechsel und die Insulinsensitivität.

Das Mikrobiom und der Stoffwechsel

Das Darmmikrobiom steht in einem engen Austausch mit dem Stoffwechsel des Menschen. Seine Stoffwechselprodukte beeinflussen die Aufnahme und Verwertung von Nährstoffen, den Energiehaushalt und verschiedene Hormonsysteme. 

Besonders intensiv untersucht wird der Zusammenhang zwischen Mikrobiom und Stoffwechselerkrankungen. 

Menschen mit Adipositas oder Typ 2 Diabetes weisen häufig Veränderungen ihrer mikrobiellen Zusammensetzung auf. Gleichzeitig unterscheiden sich die Konzentrationen verschiedener mikrobieller Stoffwechselprodukte von denen stoffwechselgesunder Personen.

Ob diese Veränderungen Ursache oder Folge der Erkrankung sind, lässt sich jedoch häufig nicht eindeutig beantworten. 

Wahrscheinlich besteht eine wechselseitige Beziehung. 

Eine ballaststoffarme Ernährung verändert das Mikrobiom. Gleichzeitig verändert ein gestörtes Mikrobiom die Bildung wichtiger Metaboliten, was wiederum den Stoffwechsel beeinflussen kann.

Die Verbindung zwischen Darm und Gehirn

Der Darm und das Gehirn kommunizieren kontinuierlich miteinander. Dieses Netzwerk wird als Darm Gehirn Achsebezeichnet.

An dieser Kommunikation sind verschiedene Systeme beteiligt:

• der Vagusnerv
• das enterische Nervensystem
• das Immunsystem
• Hormone
• mikrobielle Stoffwechselprodukte

Dadurch können Veränderungen im Darm Auswirkungen auf das zentrale Nervensystem haben.

Einige Darmbakterien produzieren Vorstufen verschiedener Neurotransmitter oder beeinflussen deren Bildung indirekt. Andere bilden Metaboliten, die Entzündungsprozesse im Gehirn modulieren oder die Funktion der Blut Hirn Schranke beeinflussen können.

In den vergangenen Jahren wurden Zusammenhänge zwischen Veränderungen des Mikrobioms und Erkrankungen wie Depressionen, Morbus Parkinson oder Alzheimer beschrieben. 

Diese Ergebnisse sind wissenschaftlich sehr interessant. Dennoch ist Vorsicht geboten.

Die meisten Studien zeigen bislang Assoziationen. Ob Veränderungen des Mikrobioms tatsächlich zur Entstehung dieser Erkrankungen beitragen oder lediglich deren Begleiterscheinung sind, wird derzeit intensiv untersucht.

Das Mikrobiom und die Hallmarks of Aging

Das Darmmikrobiom beeinflusst mehrere biologische Prozesse, die eng mit den Hallmarks of Aging verbunden sind.

Chronische Entzündungen

Mit zunehmendem Alter entwickelt sich bei vielen Menschen eine niedriggradige chronische Entzündung, die als Inflammaging bezeichnet wird.

Veränderungen des Mikrobioms können diesen Prozess verstärken.

Eine verminderte Bildung kurzkettiger Fettsäuren, eine gestörte Darmbarriere und der vermehrte Übertritt bakterieller Bestandteile in den Blutkreislauf fördern die Aktivierung des Immunsystems und erhöhen die Konzentration entzündungsfördernder Zytokine.

Diese chronische Entzündungsaktivität gilt wiederum als Risikofaktor für zahlreiche altersassoziierte Erkrankungen.

Mitochondriale Funktion

Die Mitochondrien reagieren empfindlich auf Entzündungsprozesse und Stoffwechselveränderungen.

Mikrobielle Metaboliten können die Funktion der Mitochondrien direkt und indirekt beeinflussen. Kurzkettige Fettsäuren verbessern unter anderem den Energiestoffwechsel bestimmter Gewebe und modulieren Signalwege, die an der mitochondrialen Biogenese beteiligt sind.

Die Forschung auf diesem Gebiet entwickelt sich derzeit besonders dynamisch. Viele Mechanismen werden jedoch noch untersucht.

Metabolische Gesundheit

Das Mikrobiom beeinflusst die Freisetzung verschiedener Darmhormone wie GLP 1 oder PYY, die Sättigung, Blutzuckerregulation und Insulinantwort mitsteuern.

Dadurch besteht eine enge Verbindung zwischen Mikrobiom, metabolischer Flexibilität und Insulinsensitivität.

Da Stoffwechselstörungen als wesentliche Treiber biologischer Alterung gelten, könnte das Mikrobiom indirekt zur Erhaltung einer gesunden Stoffwechselfunktion beitragen.

Epigenetische Regulation

Einige bakterielle Stoffwechselprodukte beeinflussen epigenetische Mechanismen.

Besonders Butyrat verändert die Aktivität bestimmter Histondeacetylasen und reguliert dadurch die Genexpression verschiedener Zelltypen.

Dieser Zusammenhang gehört zu den spannendsten Forschungsfeldern der Mikrobiomforschung, weil er zeigt, wie Ernährung und Darmbakterien langfristig die Aktivität menschlicher Gene beeinflussen können, ohne die DNA Sequenz selbst zu verändern.

Wie verändert sich das Mikrobiom im Alter?

Während das Mikrobiom gesunder Erwachsener über viele Jahre vergleichsweise stabil bleibt, verändern sich Zusammensetzung und Funktion im höheren Lebensalter häufig deutlich.

Typische Veränderungen sind:

• geringere bakterielle Diversität
• Rückgang Butyrat produzierender Bakterien
• Zunahme potenziell entzündungsfördernder Mikroorganismen
• geringere Stabilität des mikrobiellen Ökosystems

Diese Veränderungen treten jedoch nicht bei allen älteren Menschen gleichermaßen auf.

Untersuchungen an besonders langlebigen Menschen zeigen ein differenzierteres Bild.

Viele Hundertjährige besitzen trotz ihres hohen Alters eine bemerkenswert hohe mikrobielle Vielfalt. Gleichzeitig finden sich bei ihnen vermehrt Bakterienarten, die spezielle sekundäre Gallensäuren bilden. Einige dieser Stoffwechselprodukte könnten entzündungshemmende oder antimikrobielle Eigenschaften besitzen.

Ob diese Veränderungen aktiv zur Langlebigkeit beitragen oder lediglich deren Begleiterscheinung darstellen, ist derzeit Gegenstand intensiver Forschung.

Was verraten Studien an Hundertjährigen?

Eine Reihe internationaler Forschungsprojekte hat das Mikrobiom außergewöhnlich langlebiger Menschen untersucht.

Dabei zeigte sich, dass Hundertjährige keineswegs ein einheitliches Mikrobiom besitzen. Vielmehr unterscheiden sich ihre mikrobiellen Gemeinschaften teilweise erheblich.

Dennoch lassen sich einige gemeinsame Merkmale erkennen.

Im Vergleich zu jüngeren Erwachsenen weisen viele langlebige Menschen:

• eine hohe funktionelle Diversität,
• eine veränderte Gallensäurenproduktion,
• eine erhöhte Bildung bestimmter bakterieller Metaboliten,
• eine bemerkenswerte Stabilität ihres mikrobiellen Ökosystems

auf.

Diese Beobachtungen liefern wertvolle Hinweise auf mögliche Zusammenhänge zwischen Mikrobiom und gesundem Altern.

Sie erlauben jedoch keine Aussage darüber, ob diese mikrobiellen Besonderheiten Ursache oder Folge eines insgesamt gesunden Lebensstils sind.

Kann die Ernährung das Mikrobiom gezielt beeinflussen?

Kaum ein Faktor verändert das Darmmikrobiom so nachhaltig wie die Ernährung. Bereits innerhalb weniger Tage lässt sich die Aktivität bestimmter Bakteriengemeinschaften verändern, wenn sich die Zusammensetzung der Nahrung deutlich ändert. Dauerhafte Veränderungen entstehen jedoch meist erst durch langfristige Ernährungsgewohnheiten.

Dabei geht es weniger um einzelne Lebensmittel als um das gesamte Ernährungsmuster. Ein abwechslungsreicher Speiseplan mit vielen pflanzlichen Lebensmitteln fördert in der Regel eine größere mikrobielle Vielfalt als eine Ernährung, die überwiegend aus stark verarbeiteten Produkten besteht.

Ballaststoffe sind die wichtigste Energiequelle des Mikrobioms

Ballaststoffe gehören zu den am besten untersuchten Ernährungsfaktoren in der Mikrobiomforschung.

Während sie den Dünndarm weitgehend unverdaut passieren, werden sie im Dickdarm von spezialisierten Bakterien fermentiert. Dabei entstehen die bereits beschriebenen kurzkettigen Fettsäuren, die zahlreiche positive Wirkungen auf Darmbarriere, Stoffwechsel und Immunsystem entfalten.

Besonders reich an unterschiedlichen Ballaststoffen sind:

• Gemüse
• Hülsenfrüchte
• Vollkornprodukte
• Nüsse
• Samen
• Obst

Dabei ist nicht nur die Menge entscheidend. Ebenso wichtig ist die Vielfalt der aufgenommenen Pflanzen. Unterschiedliche Pflanzen enthalten unterschiedliche Fasern und sekundäre Pflanzenstoffe, die wiederum verschiedene Bakterienarten fördern.

Polyphenole als Nahrung für ausgewählte Darmbakterien

Neben Ballaststoffen rücken zunehmend Polyphenole in den Fokus der Forschung.

Dabei handelt es sich um sekundäre Pflanzenstoffe, die unter anderem in Beeren, Kakao, grünem Tee, Kaffee, Granatapfel, Olivenöl und zahlreichen Kräutern vorkommen.

Ein großer Teil dieser Verbindungen wird erst durch Darmbakterien in biologisch aktive Metaboliten umgewandelt. Gleichzeitig fördern Polyphenole das Wachstum bestimmter Mikroorganismen und hemmen teilweise entzündungsfördernde Bakterien.

Diese wechselseitige Beziehung verdeutlicht, dass Ernährung und Mikrobiom eng miteinander verflochten sind. Viele gesundheitsfördernde Effekte pflanzlicher Lebensmittel entstehen wahrscheinlich erst durch ihre Verarbeitung im Darm.

Fermentierte Lebensmittel

Auch fermentierte Lebensmittel werden häufig mit einem gesunden Mikrobiom in Verbindung gebracht.

Dazu zählen beispielsweise:

• Naturjoghurt
• Kefir
• Sauerkraut
• Kimchi
• Miso
• Tempeh

Sie enthalten Mikroorganismen oder mikrobielle Stoffwechselprodukte, die mit dem Darmmikrobiom interagieren können.

Mehrere Interventionsstudien deuten darauf hin, dass fermentierte Lebensmittel die mikrobielle Diversität erhöhen und Entzündungsmarker senken können. Allerdings unterscheiden sich die Produkte erheblich hinsichtlich ihrer Mikroorganismen und ihrer Zusammensetzung. Deshalb lassen sich die Ergebnisse nicht ohne Weiteres auf alle fermentierten Lebensmittel übertragen.

Präbiotika, Probiotika und Synbiotika

Mit dem wachsenden Interesse am Mikrobiom ist auch das Angebot entsprechender Nahrungsergänzungsmittel deutlich größer geworden. Die wissenschaftliche Evidenz fällt jedoch differenzierter aus, als viele Werbeaussagen vermuten lassen.

Präbiotika

Präbiotika sind unverdauliche Nahrungsbestandteile, die selektiv das Wachstum gesundheitsfördernder Mikroorganismen unterstützen.

Zu den bekanntesten Präbiotika gehören:

• Inulin
• Fructooligosaccharide
• Galactooligosaccharide
• resistente Stärke

Sie kommen natürlicherweise unter anderem in Chicorée, Topinambur, Zwiebeln, Knoblauch, Lauch, Hafer und grünen Bananen vor.

Zahlreiche Studien zeigen, dass Präbiotika die Bildung kurzkettiger Fettsäuren fördern und die Zusammensetzung des Mikrobioms positiv beeinflussen können.

Probiotika

Probiotika sind lebende Mikroorganismen, die in ausreichender Menge aufgenommen einen gesundheitlichen Nutzen haben können.

Am häufigsten werden verschiedene Arten der Gattungen Lactobacillus, Bifidobacterium und bestimmte Hefen eingesetzt.

Die Wirksamkeit hängt jedoch stark vom jeweiligen Stamm, der Dosierung und der untersuchten Erkrankung ab.

Für einige Anwendungsgebiete besteht eine gute Evidenz, beispielsweise zur Vorbeugung antibiotikaassoziierter Durchfälle oder bei bestimmten Formen des Reizdarmsyndroms.

Für die allgemeine Verbesserung der Gesundheit oder gar zur Verlängerung der Lebensspanne reichen die bisherigen wissenschaftlichen Daten dagegen nicht aus.

Synbiotika

Synbiotika kombinieren Präbiotika und Probiotika miteinander.

Die Idee dahinter ist, den zugeführten Mikroorganismen gleichzeitig geeignete Nährstoffe bereitzustellen.

Ob diese Kombination gegenüber einzelnen Präparaten grundsätzlich überlegen ist, lässt sich derzeit noch nicht eindeutig beantworten.

Welche Rolle spielen Antibiotika?

Antibiotika gehören zu den größten Einflussfaktoren auf das Darmmikrobiom.

Sie bekämpfen krankheitserregende Bakterien, beeinflussen dabei jedoch häufig auch nützliche Mikroorganismen.

Je nach Wirkstoff kann sich die bakterielle Vielfalt deutlich verringern. Einige Arten erholen sich innerhalb weniger Wochen, andere bleiben über Monate oder sogar Jahre verändert.

Deshalb sollten Antibiotika ausschließlich dann eingesetzt werden, wenn sie medizinisch notwendig sind.

Nach einer notwendigen Antibiotikatherapie kann sich das Mikrobiom häufig wieder erholen. Wie schnell dies geschieht, hängt unter anderem vom Alter, der Ernährung, dem Ausgangszustand des Mikrobioms und der Art des Antibiotikums ab.

Bewegung beeinflusst auch das Mikrobiom

Körperliche Aktivität wirkt sich nicht nur auf Herz, Muskulatur und Stoffwechsel aus. Auch das Darmmikrobiom verändert sich unter regelmäßigem Training.

Mehrere Studien zeigen, dass körperlich aktive Menschen häufig eine größere mikrobielle Diversität aufweisen als inaktive Personen.

Außerdem wurden höhere Konzentrationen Butyrat produzierender Bakterien beschrieben.

Die zugrunde liegenden Mechanismen sind noch nicht vollständig verstanden. Wahrscheinlich spielen mehrere Faktoren zusammen, darunter Veränderungen des Stoffwechsels, der Darmdurchblutung, des Immunsystems und der Ernährung.

Da körperliche Aktivität gleichzeitig viele Hallmarks of Aging günstig beeinflusst, lässt sich bislang nicht eindeutig trennen, welcher Anteil der gesundheitlichen Effekte direkt über das Mikrobiom vermittelt wird.

Schlaf, Stress und der zirkadiane Rhythmus

Nicht nur Ernährung und Bewegung beeinflussen die Darmflora.

Auch chronischer Stress, Schlafmangel und Störungen des zirkadianen Rhythmus verändern die Zusammensetzung des Mikrobioms.

Experimentelle Studien zeigen, dass bereits kurzfristiger Schlafentzug Stoffwechselprozesse der Darmbakterien verändern kann. Chronischer psychischer Stress beeinflusst darüber hinaus die Darmbewegung, die Durchlässigkeit der Darmbarriere und verschiedene Immunreaktionen.

Zwischen Gehirn und Darm besteht dabei eine wechselseitige Kommunikation.

Stress verändert das Mikrobiom. Gleichzeitig können Veränderungen des Mikrobioms die Stressreaktion des Körpers modulieren. Dieses bidirektionale Zusammenspiel gehört zu den aktivsten Forschungsfeldern der modernen Mikrobiomwissenschaft.

Mikrobiomtests für zu Hause: Wie aussagekräftig sind sie?

In den vergangenen Jahren sind zahlreiche kommerzielle Mikrobiomtests auf den Markt gekommen.

Meist wird eine Stuhlprobe analysiert, um die Zusammensetzung der Darmbakterien zu bestimmen. Anschließend erhalten Verbraucher individuelle Ernährungsempfehlungen oder Hinweise auf vermeintliche Ungleichgewichte.

Aus wissenschaftlicher Sicht sind diese Angebote derzeit jedoch nur eingeschränkt aussagekräftig.

Dafür gibt es mehrere Gründe:

• Das Mikrobiom unterscheidet sich von Mensch zu Mensch erheblich.
• Ein allgemein gültiges Idealprofil existiert bislang nicht.
• Die Zusammensetzung schwankt natürlicherweise über die Zeit.
• Viele Bakterien erfüllen ähnliche Funktionen, obwohl sie unterschiedlichen Arten angehören.
• Für zahlreiche gemessene Veränderungen ist ihre klinische Bedeutung noch unklar.

Mikrobiomanalysen sind daher derzeit vor allem ein wichtiges Forschungsinstrument. Für die allgemeine Gesundheitsvorsorge liefern kommerzielle Tests bislang nur einen begrenzten praktischen Nutzen.

Wo liegen die Grenzen der aktuellen Mikrobiomforschung?

Das wissenschaftliche Interesse am Mikrobiom ist in den vergangenen Jahren rasant gewachsen. Gleichzeitig gehört das Forschungsfeld zu den komplexesten Bereichen der modernen Biomedizin. Viele Zusammenhänge, die in den Medien bereits als gesichert dargestellt werden, befinden sich wissenschaftlich noch in der Klärung.

Ein wesentlicher Grund dafür liegt in der enormen Vielfalt des Mikrobioms. Kein Mensch besitzt dieselbe mikrobielle Zusammensetzung wie ein anderer. Alter, Ernährung, Genetik, Medikamente, Umwelt, Schlaf, körperliche Aktivität und zahlreiche weitere Faktoren beeinflussen die mikrobiellen Gemeinschaften gleichzeitig.

Dadurch ist es oft schwierig, Ursache und Wirkung voneinander zu trennen.

Wenn beispielsweise Menschen mit Typ 2 Diabetes ein verändertes Mikrobiom aufweisen, stellt sich die Frage, ob diese Veränderungen zur Erkrankung beigetragen haben oder ob sie erst infolge der Erkrankung, der Ernährung oder der medikamentösen Behandlung entstanden sind.

Korrelation bedeutet nicht Kausalität

Ein großer Teil der verfügbaren Studien basiert auf Beobachtungsdaten.

Diese Untersuchungen liefern wertvolle Hinweise auf Zusammenhänge zwischen bestimmten Bakterien und Erkrankungen. Sie können jedoch meist nicht belegen, dass ein Mikroorganismus tatsächlich die Ursache einer gesundheitlichen Veränderung ist.

Erst kontrollierte Interventionsstudien ermöglichen belastbarere Aussagen. Solche Studien sind in der Mikrobiomforschung jedoch deutlich aufwendiger, weil sich das Darmökosystem durch zahlreiche Einflussfaktoren gleichzeitig verändert.

Hinzu kommt, dass nicht nur die Zusammensetzung der Mikroorganismen entscheidend ist. Ebenso wichtig ist ihre Funktion.

Zwei Menschen können sich hinsichtlich ihrer Bakterienarten deutlich unterscheiden und dennoch vergleichbare Stoffwechselleistungen aufweisen. Deshalb rückt die Forschung zunehmend von der reinen Bestimmung einzelner Bakterienarten ab und untersucht stattdessen deren Stoffwechselaktivität sowie die von ihnen gebildeten Metaboliten.

Nicht jedes Bakterium ist grundsätzlich gut oder schlecht

In populären Darstellungen werden einzelne Bakterien häufig als eindeutig gesund oder schädlich beschrieben.

Die wissenschaftliche Realität ist deutlich komplexer.

Viele Mikroorganismen übernehmen je nach Ernährung, Stoffwechselsituation oder Zusammensetzung der übrigen Darmflora unterschiedliche Funktionen. Manche Arten können unter bestimmten Bedingungen gesundheitsfördernd wirken, unter anderen Umständen jedoch keine nachweisbaren Vorteile bieten oder sogar problematisch werden.

Deshalb konzentriert sich die moderne Mikrobiomforschung zunehmend auf funktionelle Netzwerke statt auf einzelne Mikroorganismen.

Welche Bedeutung hat das Mikrobiom für die Präventionsmedizin?

Obwohl viele Fragen noch offen sind, zeichnet sich bereits heute ein klarer Trend ab.

Das Mikrobiom ist kein isoliertes Organ und auch kein eigenständiger Schalter für Gesundheit oder Krankheit. Es reagiert auf nahezu alle Lebensstilfaktoren und beeinflusst gleichzeitig zahlreiche physiologische Prozesse.

Gerade deshalb besitzt es für die Präventionsmedizin eine besondere Bedeutung.

Maßnahmen, die seit Jahren mit einem geringeren Risiko für chronische Erkrankungen verbunden sind, fördern häufig gleichzeitig ein vielfältiges und funktionell stabiles Mikrobiom.

Dazu gehören insbesondere:

• eine ballaststoffreiche, pflanzenbetonte Ernährung,
• regelmäßige körperliche Aktivität,
• ausreichend Schlaf,
• ein möglichst stabiler Tag Nacht Rhythmus,
• der zurückhaltende Einsatz von Antibiotika, wenn sie medizinisch nicht erforderlich sind,
• die Behandlung chronischer Erkrankungen und die Förderung der Stoffwechselgesundheit.

Bemerkenswert ist dabei, dass diese Empfehlungen unabhängig vom Mikrobiom bereits durch eine Vielzahl hochwertiger Studien gestützt werden. Das Darmmikrobiom liefert eine zusätzliche biologische Erklärung dafür, weshalb diese Lebensstilfaktoren so weitreichende Auswirkungen auf die Gesundheit besitzen.

Fazit

Das Darmmikrobiom zählt zu den faszinierendsten Forschungsgebieten der modernen Medizin. Die Billionen von Mikroorganismen im Darm übernehmen weit mehr Aufgaben als die Unterstützung der Verdauung. Sie beeinflussen die Funktion der Darmbarriere, regulieren das Immunsystem, produzieren bioaktive Stoffwechselprodukte und stehen in engem Austausch mit Stoffwechsel, Gehirn und zahlreichen weiteren Organen. 

Besonders im Zusammenhang mit gesundem Altern rückt das Mikrobiom zunehmend in den Mittelpunkt wissenschaftlicher Untersuchungen. Seine Stoffwechselprodukte greifen in Prozesse ein, die eng mit den Hallmarks of Aging verbunden sind. Dazu gehören chronische Entzündungen, die mitochondriale Funktion, die Stoffwechselregulation und epigenetische Mechanismen. Gleichzeitig zeigen Studien an langlebigen Menschen, dass ein funktionell vielfältiges Mikrobiom häufig mit einer besseren Gesundheit im hohen Alter einhergeht. 

Dennoch sollte die aktuelle Evidenz realistisch eingeordnet werden. Das Mikrobiom ist weder die alleinige Ursache für Langlebigkeit noch lässt sich Gesundheit auf einzelne Bakterienarten reduzieren. Die Zusammensetzung der Darmflora spiegelt vielmehr das Zusammenspiel von Ernährung, Bewegung, Schlaf, Medikamenten, Umwelt und genetischen Faktoren wider.

Aus heutiger Sicht sprechen die überzeugendsten wissenschaftlichen Daten dafür, dass sich das Mikrobiom vor allem durch einen insgesamt gesunden Lebensstil positiv beeinflussen lässt. Eine abwechslungsreiche pflanzenbetonte Ernährung mit reichlich Ballaststoffen, regelmäßige körperliche Aktivität, ausreichend Schlaf und ein bewusster Umgang mit Antibiotika fördern nicht nur die mikrobielle Vielfalt, sondern verbessern gleichzeitig zahlreiche weitere Gesundheitsparameter. 

Gerade diese enge Verknüpfung macht das Mikrobiom für die Longevity Forschung so interessant. Es verbindet Ernährung, Stoffwechsel, Immunologie und Alterungsbiologie zu einem gemeinsamen biologischen Netzwerk und eröffnet neue Perspektiven für die Prävention altersassoziierter Erkrankungen. Viele Mechanismen werden derzeit noch untersucht. Bereits heute zeigt sich jedoch, dass ein gesundes Mikrobiom kein isoliertes Therapieziel ist, sondern Ausdruck eines Lebensstils, der die Gesundheit des gesamten Organismus unterstützt.

Quellen

• Sender R, Fuchs S, Milo R. Revised Estimates for the Number of Human and Bacteria Cells in the Body. PLoS Biology. 2016;14(8):e1002533.
• Gilbert JA, Blaser MJ, Caporaso JG, Jansson JK, Lynch SV, Knight R. Current Understanding of the Human Microbiome. Nature Medicine. 2018;24(4):392-400.
• Lynch SV, Pedersen O. The Human Intestinal Microbiome in Health and Disease. New England Journal of Medicine. 2016;375(24):2369-2379.
• Fan Y, Pedersen O. Gut Microbiota in Human Metabolic Health and Disease. Nature Reviews Microbiology. 2021;19(1):55-71.
• Sonnenburg JL, Bäckhed F. Diet Microbiota Interactions as Moderators of Human Metabolism. Nature. 2016;535(7610):56-64.
• Koh A, De Vadder F, Kovatcheva-Datchary P, Bäckhed F. From Dietary Fiber to Host Physiology: Short Chain Fatty Acids as Key Bacterial Metabolites. Cell. 2016;165(6):1332-1345.
• Rinninella E, Raoul P, Cintoni M, et al. What Is the Healthy Gut Microbiota Composition? A Changing Ecosystem across Age, Environment, Diet and Diseases. Microorganisms. 2019;7(1):14.
• O'Toole PW, Jeffery IB. Gut Microbiota and Aging. Science. 2015;350(6265):1214-1215.
• Wilmanski T, Diener C, Rappaport N, et al. Gut Microbiome Pattern Reflects Healthy Aging and Predicts Survival in Humans. Nature Metabolism. 2021;3(2):274-286.
• Sato Y, Atarashi K, Plichta DR, et al. Novel Bile Acid Biosynthetic Pathways Are Enriched in the Microbiome of Centenarians. Nature. 2021;599(7885):458-464.
• Claesson MJ, Jeffery IB, Conde S, et al. Gut Microbiota Composition Correlates with Diet and Health in the Elderly. Nature. 2012;488(7410):178-184.
• Valdes AM, Walter J, Segal E, Spector TD. Role of the Gut Microbiota in Nutrition and Health. BMJ. 2018;361:k2179.
• Hills RD Jr, Pontefract BA, Mishcon HR, Black CA, Sutton SC, Theberge CR. Gut Microbiome: Profound Implications for Diet and Disease. Nutrients. 2019;11(7):1613.
• Derrien M, van Hylckama Vlieg JET. Fate, Activity and Impact of Ingested Bacteria within the Human Gut Microbiota. Trends in Microbiology. 2015;23(6):354-366.
• Marco ML, Sanders ME, Gänzle M, et al. The International Scientific Association for Probiotics and Prebiotics (ISAPP) Consensus Statement on Fermented Foods. Nature Reviews Gastroenterology & Hepatology. 2021;18(3):196-208.
• Hill C, Guarner F, Reid G, et al. Expert Consensus Document: The International Scientific Association for Probiotics and Prebiotics Consensus Statement on the Scope and Appropriate Use of the Term Probiotic. Nature Reviews Gastroenterology & Hepatology. 2014;11(8):506-514.
• Gibson GR, Hutkins R, Sanders ME, et al. The International Scientific Association for Probiotics and Prebiotics (ISAPP) Consensus Statement on the Definition and Scope of Prebiotics. Nature Reviews Gastroenterology & Hepatology. 2017;14(8):491-502.
• López Otín C, Blasco MA, Partridge L, Serrano M, Kroemer G. The Hallmarks of Aging. Cell. 2013;153(6):1194-1217.
• López Otín C, Blasco MA, Partridge L, Serrano M, Kroemer G. Hallmarks of Aging: An Expanding Universe. Cell. 2023;186(2):243-278.