Mikro­biom: Wir­kung lokal, Ein­fluss systemisch

10.11.2016 | Medizin

Das Mikro­biom besitzt im Ver­gleich zum mensch­li­chen Genom mehr als das Hun­dert­fa­che an gene­ti­scher Infor­ma­tion. Kern­mi­kro­biom und varia­bles Mikro­biom kon­trol­lie­ren sich gegen­sei­tig. Aus­schlag­ge­bend für die Zusam­men­set­zung des Mikro­bi­oms ist die Lebens­um­ge­bung der jewei­li­gen Per­son. Von Mar­lene Weinzierl

Das Mikro­biom unse­res Darms umfasst etwa 100 Bil­lio­nen (1014) Keime und macht damit ein bis ein­ein­halb Kilo des mensch­li­chen Kör­per­ge­wichts aus. Bei phy­sio­lo­gi­schen Vor­gän­gen spielt es eine fun­da­men­tale Rolle, berich­tet Univ. Prof. Her­bert Tilg von der Uni­ver­si­täts­kli­nik für Innere Medi­zin I der Medi­zi­ni­schen Uni­ver­si­tät Inns­bruck. „Die Keim­welt des Darms wirkt zwar haupt­säch­lich lokal, nimmt jedoch Ein­fluss auf viele sys­te­mi­sche Funk­tio­nen im Kör­per“, führt er aus.

Die meis­ten Mikro­ben leben im Kolon unter anae­ro­ben Bedin­gun­gen. Min­des­tens die Hälfte der etwa 1.000 Arten ist nach wie vor nicht klas­sisch kul­ti­vier­bar und kann nur mole­ku­lar erklärt wer­den, weiß Univ. Prof. Peter Hol­zer, Lei­ter der For­schungs­ein­heit für Trans­la­tio­nale Neu­ro­gas­tro­en­te­ro­lo­gie an der Med­Uni Graz. Die Mög­lich­keit, die gene­ti­sche Kom­po­si­tion des Mikro­bi­oms durch Sequen­zie­rung auf ein­fa­che Art und Weise bestim­men zu kön­nen, hat vor weni­gen Jah­ren zur Explo­sion der Mikro­bio­m­for­schung bei­getra­gen. Tilg und Hol­zer uni­sono: „Zumin­dest haben wir heute eine Vor­stel­lung von der tat­säch­li­chen Viel­falt der Infor­ma­tio­nen, die es zu erfor­schen gilt.“

Unum­strit­ten sei, dass die Auf­recht­erhal­tung der schüt­zen­den Darm­bar­riere vom Mikro­biom ebenso abhän­gig ist wie die Syn­these bestimm­ter Vit­amine, sagt Tilg. Sie nimmt zudem einen wich­ti­gen Part im Infor­ma­ti­ons­aus­tausch zwi­schen dem Gastro­in­tes­ti­nal­trakt und dem Gehirn ein. Hol­zer dazu: „Die Signale aus dem Gastro­in­tes­ti­nal­trakt sind für die auto­nome Steue­rung der Darm­mo­to­rik von zen­tra­ler Bedeu­tung. Sie beein­flus­sen den Orga­nis­mus jedoch weit über den Darm hin­aus.“ Infor­ma­tio­nen aus dem intes­ti­na­len Immun­sys­tem, dem Darm­hor­mon­sys­tem und dem ente­ri­schen Ner­ven­sys­tem haben Ein­fluss auf das lim­bi­sche Sys­tem und den Hypo­tha­la­mus. Auf diese Weise regu­lie­ren sie nicht nur Emo­tio­nen, son­dern auch Appe­tit und meta­bo­li­sche Pro­zesse sowie in wei­te­rer Folge das Kör­per­ge­wicht. Im Ver­gleich zum mensch­li­chen Genom besitzt das Mikro­biom mehr als das Hun­dert­fa­che an gene­ti­scher Infor­ma­tion. „Mitt­ler­weile wis­sen wir, dass etwa ein Drit­tel der Gene für Stoff­wech­sel­funk­tio­nen im gesam­ten mensch­li­chen Orga­nis­mus zustän­dig ist. Außer­dem wird auch das Immun­sys­tem in allen Organ­be­rei­chen zen­tral von der Keim­welt im Darm mit­ge­steu­ert“, erklärt Tilg.

Indi­vi­du­elle Komposition

Das Mikro­biom jedes Men­schen ist hoch­in­di­vi­du­ell. „Man geht davon aus, dass sich alle Men­schen ein soge­nann­tes Kern­mi­kro­biom tei­len, wäh­rend zusätz­li­che varia­ble Kom­po­nen­ten aus unter­schied­li­chen Keim­fa­mi­lien für die indi­vi­du­elle Kom­po­si­tion in jedem Men­schen sor­gen“, führt Tilg wei­ter aus. Der­zeit arbeite man gerade daran, „gute“ sowie „böse“ Keime zu cha­rak­te­ri­sie­ren. Zu den „Freun­den“ der mensch­li­chen Darm­flora gehö­ren ers­ten Unter­su­chun­gen zufolge die Darm­bak­te­rien Akker­man­sia muci­ni­phila und Fae­ca­li­bac­te­rium praus­nit­zii, die zur Erhal­tung einer guten Gesund­heit reich­lich im Mikro­biom vor­han­den sein soll­ten. Gesund­heits­ge­fähr­dend sind laut Tilg inflamma­to­ri­sche Bak­te­rien wie Alisti­pes, die die Ent­ste­hung von Kolon­kar­zi­no­men begüns­ti­gen können.

Kern­mi­kro­biom und varia­bles Mikro­biom kon­trol­lie­ren sich gegen­sei­tig und sind von außen beein­fluss­bar. Aus­schlag­ge­bend für die Zusam­men­set­zung des Mikro­bi­oms ist die Lebens­um­ge­bung der jewei­li­gen Per­son. Aber auch Stress und in einem gro­ßen Aus­maß die Ernäh­rung spie­len den Exper­ten zufolge eine ent­schei­dende Rolle. „Es ist gut unter­sucht, dass wir unsere Keim­welt über die zuge­führte Nah­rung opti­mie­ren kön­nen, auch wenn es für viele Pati­en­ten nicht beson­ders bequem ist. Der Mensch ist tat­säch­lich, was er isst“, bringt es Tilg auf den Punkt. Über­ge­wicht geht mit einer deut­li­chen Ver­än­de­rung des Mikro­bi­oms ein­her und führt zu einer Dys­ba­lance zwi­schen Nah­rungs­an­ge­bot und Nah­rungs­ver­wer­tung, weil ver­mehrt Ener­gie aus der Nah­rung bezo­gen wird. Mit dem Abnehm­pro­zess ändert sich aller­dings auch das Mikro­biom wie­der in Rich­tung jenes von nicht über­ge­wich­ti­gen Per­so­nen. Tilg: „Ernäh­rung ist aus die­sem Grund auch im Hin­blick auf die Ent­ste­hung von Krank­hei­ten ein bedeut­sa­mer Fak­tor. So wie wir mit der klas­si­schen west­li­chen Ernäh­rung – reich an Fet­ten, Koh­len­hy­dra­ten, Fleisch und Eiweiß – eine nega­tive Ver­än­de­rung bewir­ken kön­nen, hat eine vege­ta­risch domi­nierte Ernäh­rung nach­weis­lich einen äußerst güns­ti­gen Ein­fluss auf die Keim­welt.“ Lang­fris­tig betrach­tet könnte über die Modu­lie­rung des Mikro­bi­oms ver­mut­lich eine gerin­gere Inzi­denz von kar­dio­vasku­lä­ren Erkran­kun­gen und Kar­zi­no­men erreicht wer­den. Tilg ist des­halb über­zeugt, dass „die Ernäh­rung mor­gen schon eine viel wich­ti­gere Rolle spie­len wird als es zur Zeit der Fall ist“.

Die Frage nach einem kau­sa­len Zusam­men­hang zwi­schen der Ver­än­de­rung des Mikro­bi­oms und dem Auf­tre­ten bestimm­ter Erkran­kun­gen beim Men­schen kann den Aus­sa­gen von Hol­zer zufolge noch nicht end­gül­tig beant­wor­tet wer­den. Erste Stu­dien mit Mäu­sen las­sen jedoch einige Rück­schlüsse zu. Erkran­kun­gen, die ver­mut­lich (auch) auf Stö­run­gen des Mikro­bi­oms zurück­zu­füh­ren sind, sind jene des Gastro­in­tes­ti­nal­trak­tes sowie meta­bo­li­sche Erkran­kun­gen wie Arte­rio­skle­rose und Dia­be­tes mel­li­tus, aber auch Autis­mus und Depres­sio­nen. Ebenso gibt es bei Auto­im­mun­erkran­kun­gen wie Mul­ti­pler Skle­rose Hin­weise auf einen Zusammenhang.

Im kli­ni­schen All­tag spie­len diese Erkennt­nisse momen­tan noch eine unter­ge­ord­nete Rolle, wie die bei­den Exper­ten bestä­ti­gen. Die bereits ver­füg­ba­ren Pro­bio­tika könn­ten in man­chen Fäl­len die Homöostase im Kör­per för­dern, doch sei die Stu­di­en­lage in vie­len Fäl­len „eher beschei­den“, bedau­ert Tilg. Für den Exper­ten stellt sich die Frage, ob bis dato immer die rich­ti­gen Keime für bestimmte Indi­ka­tio­nen ver­wen­det wur­den. Sei­nen Vision für die Zukunft: Im Anschluss an die Ent­schlüs­se­lung der Wirk­weise von wich­ti­gen gesund­heits­för­dern­den und gesund­heits­schäd­li­chen Kei­men „Pro­bio­tika neu“ zur Prä­ven­tion oder in der The­ra­pie von Erkran­kun­gen ein­set­zen zu können.

© Öster­rei­chi­sche Ärz­te­zei­tung Nr. 21 /​10.11.2016