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