Zusammenhang zwischen Darmflora und Übergewicht

Den allermeisten Typ 2-Diabetes-Erkrankungen geht massives Übergewicht voraus. Auch Zusammensetzung und Diversität des Darmmikrobioms sind bei Patienten mit Typ 2-Diabetes verändert. Möglicherweise lässt sich die bakterielle Dysfunktion gezielt mittels Modulierung der Darmmikrobiota behandeln.

Der menschliche Gastrointestinaltrakt wird hauptsächlich von Bakterien, aber auch von Archaebakterien und Viren besiedelt. Archaebakterien sind die sogenannten Urbakterien, die sich von den "normalen" Bakterien genetisch so stark unterscheiden, wie die Bakterien von den Eukaryoten. Der weitaus größte Anteil der Mikroben befindet sich im Dickdarm. Zusammen ergeben sie eine bis zu 1,5 kg schwere Biomasse. Mehr als 90 Prozent der etwa 1000 Bakterienarten gehören entweder zum Stamm der Bacteroidetes (Gram-negativ) oder der Firmicutes (Gram-positiv).1

Umwelt hat größten Einfluss auf Darmmikrobiom

Dank moderner Sequenzierungsmethoden wissen wir heute: zum Teil vererbt sich das Darmmikrobiom, entscheidend sind aber die Umwelteinflüsse. Störfaktoren wie Antibiotikaeinnahmen oder eine unausgewogene Ernährung können vor allem vor Vollendung des dritten Lebensjahrs, wenn das Mikrobiom noch nicht voll ausgereift ist, zu lebenslangen tiefgreifenden Verschiebungen im Stoffwechsel führen.

Zusammenhang zwischen Übergewicht und Darmflora?

Weil die Wechselwirkungen zwischen Ernährung, Darmflora und menschlichem Stoffwechsel so komplex sind, begeisterte eine einfache Nachricht Fach- und Medienwelt gleichermaßen: das Mengenverhältnis der Darmbakteriengruppen Bacteroidetes und Firmicutes ist bei Adipösen zugunsten der Firmicutes verschoben. Außerdem fanden Wissenschaftler bei adipösen Personen eine geringere, bakterielle Vielfalt.

Bacteroidetes-Firmicutes-Formel zu einfach

Doch die Fachwelt war sich nicht einig: Andere Studien berichteten über ein erhöhtes Verhältnis von Bacteroidetes zu Firmicutes bei adipösen Personen, weshalb Wissenschaftler die Daten des Human Microbiome Project und der MetaHIT-Studie hinsichtlich einer Korrelation zwischen Bodymass Index (BMI) und Bacteroidetes-Firmicutes-Verhältnis auswerteten.3 Das Human Microbiome Project Konsortium hat das größte bisher bestehende Datenset zu Darmflora und Bodymass Index zusammengetragen. MetaHIT ist eine weitere große Studie mit schlanken und adipösen Personen. Zusätzlich bezogen die Wissenschaftler zwei kleinere Studien zur Zusammensetzung der Darmflora bei schlanken und adipösen Erwachsenen in die statistische Auswertung ein.

Unabhängig von der gewählten statistischen Methode waren die Ergebnisse eindeutig: die Auswertung der Daten aus dem Human Microbiome Project zeigte keinen Zusammenhang zwischen Bodymass Index und Zusammensetzung oder Vielfalt der Darmflora. Die Unterschiede der Daten waren zwischen den Studien deutlich größer als zwischen Schlanken und Adipösen innerhalb einer Studie. Das Fazit der Wissenschaftler: der Zusammenhang zwischen Bodymass Index und Darmflora lässt sich nicht auf die einfache Bacteroidetes-Firmicutes-Formel reduzieren.

Aber: Typ 2-Diabetes mit Dysbiose assoziiert

Jüngste Studien konnten allerdings einen Beitrag der Darmbakterien zur Entwicklung von Stoffwechsel- und kardiometabolischen Erkrankungen nachweisen.4-6 Zu den häufigsten Stoffwechselerkrankungen zählt Typ 2-Diabetes. In vielen Fällen ist massives Übergewicht die treibende Kraft hinter der Entstehung der Erkrankung: Mehr als 80 % der Patienten mit Typ-2-Diabetes sind adipös.

Wissenschaftler suchten nach einem einheitlichen Mikrobiombild bei Typ 2-Diabetes-Patienten – und wurden fündig: Wie umfassende Studien nachweisen konnten, geht Typ 2-Diabetes mit einer Dysbiose und einer gestörten Funktion der Darmbakterienpopulation einher. So entdeckten Wissenschaftler beispielsweise in einer Studie mit 345 chinesischen Typ 2-Diabetes-Patienten eine deutliche Verminderung der Buttersäure produzierenden Bakterien bei gleichzeitig vermehrtem Wachstum opportunistischer Erreger.7

Bakterielle Darmsignatur zeigt Diabetes oder prädiabetische Stoffwechsellage an

Auch eine Studie aus Schweden bestätigte den Mangel an Buttersäure produzierenden Bakterien bei Typ 2-Diabetes-Patienten.8 Das Erstaunliche: Beide Studien konnten mit bis zu 80-prozentiger Wahrscheinlichkeit Diabetes oder eine prädiabetische Stoffwechsellage allein anhand der Bakteriensignatur im Darm vorhersagen. In diesem Punkt war die Bakteriensignatur bekannten klinischen Risikofaktoren wie der „Waist-to-Hip-Ratio“, Taillenumfang und BMI überlegen.

In beiden Studien zeigte sich zudem, dass Typ 2-Diabetiker wesentlich mehr Proteobakterien in ihrem Darm beherbergen als gesunde Menschen. Erhöhte Zellzahlen der Bakterien fanden sich in weiteren Studien bei Patienten mit prädiabetischer Stoffwechsellage und waren auch mit einem erhöhten kardiovaskulären Risiko assoziiert.9,10

Doch es gibt auch Kritik an den Studien: Die meisten dieser Berichte berücksichtigen die Behandlungsregimes der Diabetes-Patienten nicht. Möglicherweise beeinflussen die Medikamente die Mikrobiota und verfälschen die Schlussfolgerungen, was mikrobielle Ursachen, protektive Faktoren oder diagnostisch relevante Signale sein können.

Bakterielle Dysfunktion gezielt mittels Modulierung der Darmmikrobiota behandeln

Die Bakterien in unserem Darm sind ein wichtiges Bindeglied zwischen äußerer und innerer Umwelt. Sie beeinflussen unter anderem unsere Nährstoffverwertung und unser Gewicht. Eliminieren wir durch übertriebene Hygiene und häufigen Antibiotikaeinsatz zu viele Bakterien in unserem Umfeld oder in unserem Körper, tragen die Störungen der bakteriellen Zusammensetzung wahrscheinlich nicht nur zur Entstehung von Allergien und Autoimmunerkrankungen bei, sondern auch zum Voranschreiten der aktuellen Diabetes-und Adipositas-Epidemie.

Besonders attraktiv erscheint die Möglichkeit, eine bakterielle Dysfunktion und ihre Folgen gezielt mit Präbiotika-, Probiotika- oder Synbiotika zu behandeln. Wenn die kausalen Zusammenhänge zwischen Darmflora, Adipositas und Typ 2-Diabetes wissenschaftlich geklärt sind, dürften in Zukunft individuelle Bakteriotherapien eine große Rolle bei der Behandlung der Erkrankungen spielen.

Auf den Punkt gebracht:

  • Mehr als 90 Prozent der etwa 1.000 Bakterienarten im menschlichen Darm gehören entweder zum Stamm der Bacteroidetes (Gram-negativ) oder der Firmicutes (Gram-positiv).
  • Die Umwelt hat den größten Einfluss auf das Darmmikrobiom.
  • Mehreren Nachrichten zufolge ist das Mengenverhältnis der Darmbakteriengruppen Bacteroidetes und Firmicutes bei Adipösen zugunsten der Firmicutes verschoben.
  • Meta-Analyse zeigt jedoch: der Zusammenhang zwischen Bodymass Index und Darmflora lässt sich nicht auf die einfache Bacteroidetes-Firmicutes-Formel reduzieren.
  • Typ 2-Diabetes geht aber mit einer Dysbiose und einer gestörten Funktion der Darmbakterienpopulation einher.
  • Anhand der Bakteriensignatur im Darm ist Diabetes oder eine prädiabetische Stoffwechsellage mit 80 Prozent Trefferquote vorhersagbar.
  • Individuelle Bakterientherapien können bei der Behandlung von Adipositas und Typ 2-Diabetes  Wirklichkeit werden, wenn die kausalen Zusammenhänge geklärt sind.

Literatur:

1 Tremaroli V, Bäckhed F. Functional interactions between the gut microbiota and host metabolism. Nature 2012; 489: 242–249.

2 Schwiertz A et al. Microbiota and SCFA in lean and overweight healthy subjects. Obes. Silver Spring Md 2010; 18: 190–195

3 Finucane MM et al. A Taxonomic Signature of Obesity in the Microbiome? Getting to the Guts of the Matter. PLoS One, 9(1): e84689.

4 Kau AL, Ahern PP, Griffin NW et al. Human nutrition, the gut microbiome and the immune system. Nature 2011; 474: 327–336

5 Griffin JL,Wang X, Stanley E. Does Our Gut Microbiome Predict Cardiovascular Risk?: A Review of the Evidence From Metabolomics. Circ Cardiovasc Genet 2015; 8: 187–191

6 Sommer F, Bäckhed F. The gut microbiota–masters of host development and physiology. Nat Rev Microbiol 2013; 11: 227–238

7 Qin J et al. A metagenome-wide association study of gut microbiota in type 2 diabetes. Nature 2012; 490: 55–60

8 Karlsson FH et al. Gut metagenome in European women with normal, impaired and diabetic glucose control. Nature 2013; 498: 99–103

9 Amar J et al. Blood microbiota dysbiosis is associated with the onset of cardiovascular events in a large general population: the D.E.S.I.R. study. PloS One 2013; 8: e54461

10 Amar J et al. Involvement of tissue bacteria in the onset of diabetes in humans: evidence for a concept. Diabetologia 2011; 54: 3055–3061


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