Sport verändert das Darmmikrobiom – unabhängig von der Ernährung

Sport fördert das Wachstum von Bakterien, die kurzkettige Fettsäuren bilden. Das konnten Wissenschaftler zuerst bei Mäusen, dann beim Menschen nachweisen. Kurzkettige Fettsäuren wiederum sind gut für unsere Gesundheit, denn sie nähren die Darmschleimhaut und wirken sogar entzündungshemmend. Also runter von der Couch und rein in die Turnschuhe – doch leider profitieren nicht alle gleichermaßen davon.

Über die Ernährung können wie beeinflussen, welche Bakterien sich in unserem Darm besonders gut vermehren. Essen wir beispielsweise viele Ballaststoffe, füttern wir damit die positiv wirkenden Bakterien in unserem Darm. Doch bei der Zusammensetzung des Darmmikrobioms spielt offenbar nicht nur die Nahrung der Bakterien eine Rolle. Zwei aktuelle Studien zeigen: Auch Sport hat einen Einfluss darauf, welche Darmbewohner sich bevorzugt vermehren können – völlig unabhängig von der Ernährung.

Sport verändert Zusammensetzung der Darmflora

Bekannt ist seit langem schon: Wer regelmäßig Sport treibt, reduziert sein Risiko, eine metabolische oder entzündliche Erkrankung zu erleiden. Dieser Effekt entsteht, indem verschiedene Gewebe und Zelltypen über die körperliche Bewegung aktiviert werden. Das gilt auch für den Magen-Darm-Trakt.

Über sportliche Betätigung lässt sich auch die Menge an kurzkettigen Fettsäuren im Darm steuern, die von Bakterien produziert wird – wie Forscher zunächst bei Ratten nachwiesen.1 Kurzkettige Fettsäuren entstehen, wenn spezielle Darmbakterien komplexe Polysaccharide oder endogene Mucine fermentieren. Im Darm übernehmen Buttersäure und Co vielfältige, nützliche Aufgaben:

  • Sie stimulieren die Epithelzellen der Darmschleimhaut.
  • Sie erhöhen die Energieausbeute aus der Nahrung.
  • Sie verstärken die Produktion von Sättigungspeptiden.
  • Sie reduzieren Entzündungen im Darm.

Sport fördert Bildung kurzkettiger Fettsäuren bei Mäusen

In einem ersten Versuch2 übertrugen die Wissenschaftler Stuhl von Spendermäusen auf bisher keimfrei lebende Mäuse. Zehn der 19 Spendermäuse hatten Zugang zu einem Laufrad – die restlichen neun Mäuse konnten sich nicht sportlich betätigen. Nach sechs Wochen übertrugen die Forscher die gepoolten Stuhlproben der jeweils trainierten und untrainierten Mäuse auf zwei verschiedene Gruppen von Empfängermäusen. Fünf Wochen nach der Transplantation untersuchten die Wissenschaftler Gewebe und Darmmikrobiota der Empfängermäuse.

Dabei stellten sie signifikante Unterschiede zwischen den beiden Empfängergruppen fest. „Das zeigte uns zunächst einmal, dass die Transplantation erfolgreich war“, so Studienautor Jeffrey Woods von der University of Illinois. Die Empfänger der “Sport-Mikrobiota” beherbergten mehr Bakterien in ihrem Darm, die die kurzkettige Fettsäure Buttersäure bildeten, als die Vergleichsgruppe.

Trainierte Mikrobiota schwächt Entzündung ab

Die zweite Gruppe erhielt ebenfalls die gepoolten Stuhlproben der jeweils trainierten und untrainierten Mäuse und vier Wochen nach der Stuhltransplantation außerdem Natriumdextransulfat, um eine akute Colitis im Darm der Tiere auszulösen. Die Mikrobiota von trainierten und untrainierten Mäusen löste in den zuvor keimfreien Empfängermäusen unterschiedliche Effekte aus: “Die Tiere, die die Mikrobiota der sportlich aktiven Mäuse erhalten hatten, reagierten auf die Colitis auslösende Chemikalie wesentlich schwächer als die andere Gruppe“, so Studienautor Jacob Allan. „Die Mäuse hatten eine schwächere Entzündung im Darm und dafür mehr regenerative Moleküle, die eine schnelle Heilung fördern.“

Versuch zur Auswirkung von Sport auf das Darmmikrobiom beim Menschen

In einem weiteren Versuch3 prüften die Wissenschaftler, ob sich die Versuchsergebnisse auch auf den Menschen übertragen lassen. Dazu rekrutierten sie 18 schlanke und 14 adipöse Erwachsene, die in ihrem Alltag einer sitzenden Tätigkeit nachgingen. Zu Beginn des Versuchs sammelten die Wissenschaftler eine Stuhlprobe von allen Teilnehmern ein und analysierte das jeweilige Darmmikrobiom. Im Anschluss begannen die Teilnehmer mit einem Ausdauer-Sportprogramm dreimal die Woche, das von anfänglichen 30 Minuten auf 60 Minuten gesteigert wurde. Auch die Intensität erhöhten die Wissenschaftler von zunächst 60 auf 75 Prozent der Herzfrequenz-Reserve. Nach sechs Wochen beendeten die Forscher das Sportprogramm und analysierten erneut das Darmmikrobiom der Teilnehmer. Nach weiteren sechs Wochen, in denen die Probanden ihrem vorherigen, sportfreien Lebensstil nachgingen, wiederholten sie die Stuhlanalyse. Während der gesamten Versuchszeit ernährten sich die Teilnehmer wie gewohnt.

Schlanke profitierten mehr vom Sport als Adipöse

Das Ergebnis: Nach dem sechswöchigen Sportprogramm stieg die Konzentration kurzkettiger Fettsäuren bei allen Probanden an. Sobald die Teilnehmer jedoch wieder ohne sportliche Betätigung lebten, nahm die Konzentration von Buttersäure und anderen kurzkettigen Fettsäuren wieder ab. Genetische Tests der Mikrobiota bestätigten eine zeitgleiche Zu- bzw. Abnahme von Bakterien, die kurzkettige Fettsäuren bilden. Die größten Veränderungen maßen die Forscher bei schlanken Teilnehmern, die zu Beginn des Versuchs nur wenige Mikroben in ihrem Darm beherbergten, die kurzkettige Fettsäuren bildeten. Bei den adipösen Probanden war der Effekt hingegen nur mäßig ausgeprägt. Grundsätzlich habe sich die Zusammensetzung des Mikrobioms zwischen schlanken und adipösen Teilnehmern zu jedem Zeitpunkt der Studie unterschieden. „Das Fazit der Studie ist: wie das Mikrobiom auf Sport reagiert, hängt offenbar vom Körpergewicht des Menschen ab“, so Woods. Weitere Arbeiten müssten nun die Gründe für diesen Effekt aufklären.

 

Das Wichtigste in Kürze:

  • Kurzkettige Fettsäuren werden von bestimmten Bakterien im Darm gebildet
  • Sie haben zahlreiche gesundheitsfördernde Effekte auf den menschlichen Körper.
  • Mäuse mit regelmäßiger Bewegung beherbergten mehr kurzkettige Fettsäuren bildende Bakterien in ihrem Darm als Mäuse, die bewegungsarm lebten.
  • Das Mikrobiom der sportlichen Mäuse wirkte entzündungshemmend.
  • Sport erhöhte auch beim Menschen die Konzentration kurzkettiger Fettsäuren im Stuhl und die Anzahl der Bakterien, die sie bilden können – unabhängig von der Ernährung.
  • Dieser Effekt war bei schlanken Probanden deutlich stärker ausgeprägt als bei adipösen.

 

Quellen:

1 Matsumoto, M. et al. Voluntary running exercise alters microbiota composition and increases n-butyrate concentration in the rat cecum. Biosci Biotechnol Biochem. 2008 Feb;72(2):572-6.

2 Allen, J. M. et al. Exercise training-induced modification of the gut microbiota persists after microbiota colonization and attenuates the response to chemically-induced colitis in gnotobiotic mice. Gut Microbes. 2017 Sep 1:1-16.

3 Allen, J. M. et al. Exercise Alters Gut Microbiota Composition and Function in Lean and Obese Humans. Med Sci Sports Exerc. 2017 Nov 20.


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