Anpassungsfähigkeit als Merkmal eines gesunden Mikrobioms

Univ.-Prof. Dr. Alexander Moschen ist Leiter des Christian Doppler Labors für Mukosale Immunologie an der Universitätsklinik für Innere Medizin 1 in Innsbruck. Die Beschäftigung mit seinem ursprünglichen Forschungsgebiet, die chronisch entzündlichen Darmerkrankungen, hat ihn immer mehr an Fragen in Zusammenhang mit den Mikrobiota herangeführt. Für das Journal für Ernährungsmedizin sprach er mit Karin Gruber.

JEM Weiß man eigentlich schon, was ein gesundes Mikrobiom ausmacht?

Wie „das“ optimale Mikrobiom zusammengesetzt sein soll, kann man nicht so einfach sagen. Die Keimwelt des Menschen ist etwas sehr Individuelles, die Überschneidungen von Mensch zu Mensch auf Speziesniveau sind relativ gering. Eines kann man jedoch mit Sicherheit sagen: Ein gesundes Mikrobiom zeichnet sich durch eine große Vielfalt aus. Es enthält möglichst viele Spezies – insgesamt sind es etwa 400 – in einem ausgewogenen Verhältnis. Dies überträgt sich dann in eine größere Anzahl von mikrobiellen Genen und somit ein größeres Spektrum an Stoffwechselkapazitäten – insgesamt ca. 400,000 bis 800,000 pro Individuum – für das unser Mikrobiom kodiert. Dies sind die Merkmale eines eubiotischen, homöostatischen Mikrobioms.

JEM Mit welcher Ernährungsweise kann man das Mikrobiom am besten unterstützen?

Mit einer ausgewogenen Mischkost, die viele verschiedene Substanzen enthält. Dabei werden viele Stoffwechselfunktionen verschiedener Gruppen von Bakterien unserer Mikrobiota gleichzeitig benötigt, was wiederum eine ausgewogene und vielfältige Zusammensetzung des Mikrobioms zur Folge hat.

JEM Flexibilität ist also ein herausragendes Merkmal eines gesunden Mikrobioms

Ein gesundes Mikrobiom stellt sich rasch auf Änderungen der Speisenzusammensetzung an. Man hat in den letzten Jahren erkannt, dass dies mitunter extrem schnell gehen kann. Bei Mäusen zum Beispiel verändert sich mit einem Wechsel von faserarmer und faserreicher Ernährung das Mikrobiom innerhalb eines Tages drastisch. Auch Studien beim Menschen haben gezeigt, dass bei einem Wechsel von rein vegetarischer Ernährung zu einer rein tierischen Kost oder auch durch Interventionen mit diätetischen Fasern innerhalb weniger Tage gravierende Umstrukturierungen im Mikrobiom nachweisbar sind.

JEM Das Mikrobiom bei überwiegend pflanzlicher Ernährung ist also grundsätzlich verschieden zu einer Ernährung mit überwiegend tierischen Produkten.

Hier geht es vor allem um Langzeiternährungsgewohnheiten. Bereits frühe Studie aus dem Jahr 2004 haben gezeigt, dass sich Mikrobiome von Kindern, die in Regionen mit einer sehr unterschiedlichen Zusammensetzung der Ernährung wie in zum Beispiel in Burkina Faso und in Florenz aufwachsen deutlich unterscheiden. Trotzdem sind diese afrikanischen und italienischen Kinder grundsätzlich gesund. Die Ergebnisse zeigen einfach die Anpassung des Mikrobioms an unsere Umwelt, d.h. vor allem unsere Ernährungsweise. Würde man Kinder aus Florenz in Burkina Faso ansiedeln und umgekehrt, so hätten sich die Mikrobiome nach einigen Jahren deutlich an die jeweilige Umgebung angepasst.

JEM Kann man das Mikrobiom bei einer ursprünglichen Ernährungsweise wie in Burkina Faso als „gesünder“ bezeichnen?

Das ist schwierig zu beantworten. Von der Enzymausstattung her ist der Mensch ja als Omnivore konzipiert, was evolutionäre Gründe hat. Heute kann man sich aussuchen, was man essen möchte – früher musste man essen, was gerade da war, um durchzukommen. Man muss das Mikrobiom vor diesem Hintergrund betrachten. Es war im Lauf der Evolution in unseren Breiten sicher kaum der Fall, dass Menschen dauerhaft und täglich tierisches Eiweiß und Fett zu sich nehmen konnten.

Es ist ja auch schon lange bekannt, dass tierische Fette und tierisches Eiweiß bei dauerhafter Aufnahme in größeren bzw. übermäßigen Mengen den Stoffwechsel in einer Art und Weise beeinflussen können, die Folgen wie Diabetes, Inflammation, Atherosklerose usw. mit sich bringen.

JEM Welche Mechanismen sind daran beteiligt?

Man hat experimentell nachgewiesen, dass tierisches Fett das Überwuchern von schwefelresistenten Keimen fördert. So wurde beispielsweise gezeigt, dass die Einnahme von Milchfett zu einer vermehrten Konjugation von Gallensäuren mit Taurin kommt, wodurch die Konzentration von Schwefel im Darm steigt. Damit haben Bakterien, die Schwefel verwerten können – sie verwenden ihn zur Energiegewinnung – einen Vorteil. Dazu gehören zum Beispiel Bilophila wadsworthia (Sulfitreduzierer) oder Alistipes finegoldii. Das sind relativ aggressive Keime, die eine bestehende Entzündungsneigung noch verstärken. Das ist einer der Gründe, warum man von eher entzündungsfördernden und eher entzündungshemmenden Nahrungsmitteln spricht. Tierische Produkte gehören sicher zu ersteren.

JEM Ernährung ist also einer der Umweltfaktoren, die zum Beispiel zur Entstehung chronisch entzündlicher Darmerkrankungen (CED) beitragen können?

Wir kennen heute mehr als 200 Risikogene für CEDs – die genetischen Faktoren machen aber weniger als 20 Prozent des Risikos aus. Es muss also noch Umweltfaktoren geben, die hier wirken. CEDs nehmen stark zu – was nehmen wir also auf, das die Entzündung fördert? Die Art und Weise, wie wir uns heute ernähren, ist sicherlich einer der hier wirkenden Umweltfaktoren.

JEM Entzündungsreaktionen mit einer ganzen Reihe von Erkrankungen in Zusammenhang gebracht.

Ein Beispiel wäre die Atherosklerose, die letztlich auch eine entzündliche Erkrankung ist. Hier hat man gesehen, dass die Aufnahme von relativ viel Fleisch und tierischem Fett die Krankheitsentstehung fördert. Lecithin bzw. Phosphotidylcholin ist für den Menschen ja unverdaulich, nicht aber für bestimmte Darmbakterien, die eine Enzymausstattung zur Spaltung von Phosphotidylcholin besitzen. Dabei entsteht Trimethylamin. Das gelangt in die Leber, wo es im Sinn einer Erhöhung der Wasserlöslichkeit oxidiert wird und es entsteht TMAO, Trimethylamin-N-oxid. Das ist einer der stärksten treibenden Faktoren für Atherosklerose und dessen Konsequenzen wie Herzinfarkt und Schlaganfall überhaupt und es wird von Darmbakterien produziert. Man kann jetzt aber nicht diesen die Schuld geben. Die Ursache liegt vielmehr in einem überhöhten oder zu kontinuierlichem Konsum von tierischem Fett, wodurch man für diese schlechten Stoffwechseleigenschaften selektiert.

JEM Welche anderen Faktoren beeinflussen das Mikrobiom noch?

Mit der modernen Ernährung nehmen wir eine Reihe von Substanzen auf, die primär nicht Bestandteil unserer Nahrung sind. Dazu gehören zum Beispiel Emulgatoren. Eine Studie mit Mäusen hat gezeigt, dass es dadurch zu Veränderungen des Mikrobioms kommt. Die Mäuse wiesen auch wesentlich mehr Entzündungen auf. Eine mögliche Erklärung ist, dass dadurch die Mukusschicht im Darm beeinträchtigt wird, es dürften aber auch weitere Faktoren eine Rolle spielen. Auch dass die Mäuse im Zug der Aufnahme von Emulgatoren stark an Gewicht zugenommen haben, ist eine Beobachtung, die noch weiterer Untersuchungen bedarf.

JEM Was heißt eigentlich Dysbiose?

Eine Dysbiose bedeutet nichts anders als eine Abnahme der Vielfalt und damit eine Reduktion der vom Mikrobiom kodierten Gene. Häufig treten dann vermehrt Keime auf, die sich als fakultative Aerobier verhalten. Systematisch sind diese häufig dem Phylum der Proteobakterien und dem Genus der Enterobacteriaceae zuzuordnen – und sie wirken tendenziell pro-inflammatorisch. Bakterien, die man als „gesund“ bezeichnen könnte, die also tendenziell anti-inflammatorisch wirken, stammen im Allgemeinen aus der Gruppe der Bacteroidetes und Firmicutes und sind strikte Anaeorobier.

JEM Herzlichen Dank für das Gespräch.

Redaktion