Darm-Mikrobiom und Körpergewicht

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Das Darm-Mikrobiom von fettleibigen Menschen produziert wesentlich mehr Enzyme, die unverdauliche Kohlenhydrate wie Zellulose spalten können.

Ein beträchtlicher Teil der Bakterienbesiedelung, die als ganzes das menschliche Darm-Mikrobiom darstellt, bildet das sogenannte Basismikrobiom. Hinzu kommen sogenannte Enterotypen, die ihrerseits abhängig sind von genetischen Faktoren des Einzelnen und von den Bakterientypen, mit denen das Darm-Mikrobiom in Kontakt kam. Enterotypen sind häufige Besiedelungsvarianten, die nach ihrer dominierenden Bakteriengattung das jeweilige Darm-Mikrobiom von Menschen in drei Gruppen einteilt:

  • Das Darm-Mikrobiom der ersten beiden Gruppen wird entweder von Vertretern der Gattung Bacteroides oder von Vertretern der Gattung Prevotella, die beide zum Stamm Bacteroidetes gehören, dominiert.
  • Das Mikrobiom der dritten Gruppe wird geprägt von Keimen der Gattung Ruminococcus. Diese gehören dem Phylum Firmicutes an.

 

Bacteroidetes und Firmicutes beim Menschen

Diese Enterotypen sind zunächst unabhängig von Geschlecht, Alter und Nationalität des Menschen. Allerdings beobachtet man einen starken Zusammenhang zu langfristigen Ernährungsgewohnheiten, insbesondere bezogen auf tierisches Fett (Bacteroides-Enterotyp) oder eine hohe Kohlenhydratzufuhr (Prevotella-Enterotyp). Nach heutiger Kenntnis entwickeln sich die Enterotypen hinsichtlich ihrer Diversität primär bis zum dritten Lebensjahr. Im Alter beobachtet man dann eine Rückbildung der Diversität.

Unterschiede in den Mikrobiomen bei fettleibigen Menschen – Adipösen – und Schlanken machen sich vor allem an Vertretern der beiden Phyla Bacteroidetes und Firmicutes fest. Sehr reproduzierbar dominieren bei Normalgewichtigen Bacteroidetes-Stämme, bei Adipösen hingegen Firmicutes-Stämme. Eine derartige Verschiebung der Hauptstämme wirkt sich unmittelbar auf den Energiestoffwechsel aus.

So produziert das Darm-Mikrobiom von bei fettleibigen Menschen deutlich mehr Enzyme, die unverdauliche Kohlenhydrate wie Zellulose spalten können. Damit holen diese Menschen viel mehr Energie aus ihrer Nahrung als Menschen, bei denen Bakterien des Phylums Bacteroidetes dominieren. Die oft propagierten „schlechten“ beziehungsweise „guten Nahrungsverwerter“ bekommen hier nun ein biologisches, nachvollziehbares Korrelat.

 

Darm-Mikrobiom – ein dynamisches System

Das Darm-Mikrobiom ist kein statisches, sondern um ein sehr dynamisches System. Experimentell ließ sich demonstrieren, dass das Mikrobiom von Normalgewichtigen erstaunlich schnell reagierte, wenn man diesen eine hochkalorische Diät verordnete: Der Anteil der Firmicutes-Vertreter stieg, während der der Bacteroidetes-Vertreter um bis zu 20 Prozent sank. Die Konsequenz: Die Energieausbeute aus der aufgenommenen Nahrung stieg um bis zu 150 Kilokalorien pro Tag. Was moderat klingt, hat auf Dauer aber deutliche Auswirkungen. Populationsstudien in den USA zeigen, dass dort viele Menschen pro Jahr um ein halbes Kilo an Gewicht zulegen.

Hinzu kommt, dass einige Bakterien aus den Familien Enterobacteriaceae und Desulfovibrionaceae sehr toxische Lipopolysaccharide produzieren, die vermehrt zu Störungen der Darmbarriere-Funktion führen und somit wiederum subklinische, chronische Entzündungen im Darmbereich, vermehrte Fetteinlagerung, Fettleber und eine gestörte Insulinsensitivität nach sich ziehen. Folgeerkrankungen sind Bluthochdruck, Fettstoffwechselstörung und Insulinresistenz – alles Kernsymptome des metabolischen Syndroms.

Alle diese Erkenntnisse lassen eine Intervention auf der Ebene des Mikrobioms plausibel erscheinen. Eine Möglichkeit kann darin bestehen, das Darm-Mikrobiom adipöser Patienten gegen das schlanker Personen durch eine sogenannte Stuhltransplantation auszutauschen. US-Forscher konnten nachweisen, dass schlanke, »keimfreie« Mäuse ein Transplantat der Darmflora von schlanken bzw. adipösen menschlichen Spendern annahmen. Die Mäuse blieben daraufhin entweder schlank, bzw. entwickelten eine Adipositas.

Weniger aufwendig, aber auch nicht so effektiv ist die Einnahme von Präbiotika. Dies sind nicht verdaubare Polysaccharide, beispielsweise Oligofructose, die offensichtlich das Bakterienspektrum positiv beeinflussen können. Dazu ergab eine klinische Studie mit präadipösen Patienten, dass es nach zwölfwöchiger Einnahme von 21 g Oligofructose pro Tag zu einer leichten Gewichtsabnahme von 1,03 ± 0,43 kg kam. In der Vergleichsgruppe, die statt der Oligofructose Placebo in Form von Maltodextrin erhielt, wurde eine mäßige Gewichtszunahme von 0,45 ± 0,31 kg beobachtet. Ferner besserten sich in der Präbiotika-Gruppe auch die Konzentrationen der appetitregulierenden Hormone Ghrelin und PYY.

 

Probiotika und Körpergewicht

Auch die Einnahme von Probiotika, also lebender Mikroorganismen, die eine Magenpassage überstehen und sich im Darm ansiedeln können, scheint positive Effekte auf den Body-Mass-Index, das Ausmaß an viszeralem Fett und den Taillenumfang zu haben. Kanadische Wissenschaftler untersuchten den Einfluss einer Nahrungsergänzung mit Probiotika auf die Gewichtsabnahme bei 125 übergewichtigen Männern und Frauen. Über zwölf Wochen hinweg hielten die Testpersonen eine Diät zur Gewichtsreduktion ein, gefolgt von weiteren zwölf Wochen, in denen die Teilnehmer ihr Gewicht nach Möglichkeit halten sollten. Die Verum-Gruppe erhielt über die gesamte Studiendauer hinweg eine Nahrungsergänzung mit einem Lactobacillus rhamnosus-Probiotikum. Die Frauen in der Probiotika-Gruppe nahmen während der ersten Phase durchschnittlich 4,4 Kilogramm ab, jene in der Placebo-Gruppe 2,6 Kilogramm. In der zweiten Phase konnten jene Frauen, die das Placebo-Präparat bekamen, ihr Gewicht halten. In der Probiotika-Gruppe konnten die Frauen weiter abnehmen. Insgesamt belief sich der Gewichtsverlust mit Hilfe der Probiotika nach Ablauf der Studie auf durchschnittlich 5,2 Kilogramm – doppelt so viel wie mit Placebo. Darüber hinaus fanden irische Forscher heraus, dass ein gesundes Darm-Mikrobiom den Gallensäurenhaushalt reguliert. Dies senkt wiederum den Cholesterinspiegel, hemmt Entzündungen und verbessert die Fettverdauung, was sich positiv auf das Körpergewicht auswirkt.

Da das Darm-Mikrobiom trotz genetischer Vorgaben und einer lang entwickelten Homöostase sehr schnell auf zugeführte Nahrung und folglich auch auf Nahrungsumstellung reagiert, können fettleibige Personen mittels ausgewogener, maßvoller Ernährung und ausreichend Bewegung gesund und schlank beziehungsweise moderat übergewichtig bleiben.

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Rainer Müller

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