MIKROBIOM

Viel los

im Darm

Das Mikrobiom als Forschungsgegenstand verändert unser Wissen über den Menschen. Denn der im Darm lebende Kosmos ist ein

wahres Wunderwerk, eine Symbiose zahlloser Lebewesen, die

unsere Gesundheit wesentlich beeinflusst. 

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Wir wissen, dass wir Joghurt essen sollen, wenn wir Antibiotika verschrieben bekommen. Unter Frauen gilt es als Geheimtipp, bei einem Scheideninfekt ein Tampon mit Joghurt einzuführen. Und die Wer- bung erklärt uns, warum wir für spezielle Joghurtmischungen mehr Geld ausgeben sollen – weil sie nämlich durch bestimmte Bakterien dem Darm helfen. Grundlage dafür ist das Wissen über die Besie- delung des Darms, des gesamten Menschen mit Mikroorganismen: Das Mikrobiom gilt derzeit als spannendes und heißes Thema, das unser Wissen über die Gesundheit gerade grundlegend verändert und noch lang nicht ausreichend erforscht ist. Das Mikrobiom kann man definieren als die Gesamtheit aller mikrobiellen Gene im menschlichen Organismus. Daran arbeiten derzeit tausende Wissenschafter weltweit.

Riesiges Forschungsthema

Und das kam so: 1990 begann die Erforschung des menschlichen Erbguts, das Human Genom Project, ein wahrer For- schungswettbewerb, der erst durch die sprunghafte Entwicklung der Leistungsfähigkeit der Computer möglich wurde. Da- mals überschlugen sich die Meldungen über Detailergebnisse, enorme Hoffnungen wurden geweckt. 2001 wurde das men- schliche Genom entschlüsselt. Es lieferte allerdings nicht die Erklärungen, die sich die Wissenschaft erwartet hatte – und auch nicht die Lösungen, auf die so viele Menschen gehofft hatten. 2007 begann die Erforschung des Darmmikrobioms, also die Besiedelung des Darms durch Mikroben, mithilfe neuer biotechnischer Sequenzierungsverfahren. Und hier bekommen Forscher einige Erklärungen, die sie sich schon von der Genforschung erwartet haben. Die Forschung an Mikrobiota, der Ge- samtheit aller Kleinstlebewesen, liefert jede Menge neues Wissen, das auch für die Medizin wichtig wird.

Zwei Kilo Bakterien

Unsere Haut ist ebenso von diesen Kleinstlebewesen besiedelt wie unsere Schleimhäute, die Mundhöhle, die weibliche Vagi- na oder der Darm: Im Darm leben mehr als 1.200 verschiedene Bakterienarten, die sich wechselseitig beeinflussen. Zusam- mengerechnet bringen sie ein stattliches Gewicht von bis zu zwei Kilo auf die Waage. Sie helfen einander, können einander aber auch schaden. Schon früh haben Ärzte wie Paracelsus oder F. X. Mayr die Bedeutung dieser Bakterien im Darm erkannt. „Der Darm ist die Wurzel der Pflanze Mensch“, hat es F. X. Mayr formuliert. Neue wissenschaftliche Studien unterstreichen die- sen Ansatz.

Bakterien – eine Art „Mannschaft“

Wie in jedem „Team“ haben auch die Bakterien des Darmmikrobioms spezielle Aufgaben. „Gute“ Bakterien achten darauf, dass die Darmschleimhaut sauber bleibt und die Verdauung klaglos funktioniert. „Böse“ Bakterien, wie Entzündungsbakterien, werden von den Guten bekämpft. Doch noch wird erforscht, wer die „Guten“ und wer die „Bösen“ sind. Erst durch die techni- sche Möglichkeit der Sequenzierung kann die Wissenschaft bald mehr über das Zusammenspiel dieser Spezies herausfin- den. Fest steht, dass das komplexe Mikrobiom des menschlichen Darms eine mehr als hundertfach größere genetische Infor- mation enthält als das menschliche Genom. Und dass es ebenso von Mensch zu Mensch unterschiedlich ist, wie beispiels- weise die Besiedelung der Haut jedes Menschen oder die der Vagina der Frauen. Da bekommt „jemanden nicht riechen kön- nen“ möglicherweise bald eine neue Bedeutung: Seine Mikrobiome könnten sich mit dem des anderen nicht vertragen, sie so- gar beschädigen. Und auch die Frage, wen man zu sich nach Hause einlädt und wen nicht, könnte ein anderes Gewicht be- kommen – schließlich lässt man ja nicht nur Spuren der eigenen DNA, sondern auch jene des eigenen Mikrobioms auf Gegen- ständen zurück, die man berührt.

Vom Wissen zum Handeln

Fasziniert von der Forschung am Darmmikrobiom ist Prim. Priv.-Doz. Dr. Andreas Maieron, Leiter der klinischen Abteilung für Innere Medizin 2 am Universitätsklinikum St. Pölten: „Eine Entschlüsselung, das heißt ein Erkennen und Erklären der unzähli- gen Bakterienarten und -gruppen ist erst durch die Sequenzierung möglich, also durch die biotechnischen Möglichkeiten, mit denen auch das menschliche Erbgut entschlüsselt werden kann.“

Von den etwa 1.200 verschiedenen Bakterienarten im Darm kennt man mittlerweile vier „Hauptfamilien“: die der Bacteroide- tes, der Firmicutes (z. B. Lactobazillen, Enterokokken, Clostridien), der Proteobacteria und der Actinobacteria (z. B. Bifidobak

terien). Bakterien leben in unterschiedlicher Häufigkeit in den ver- schiedenen Abschnitten unseres Darms. So ist beispielsweise der Zwölffingerdarm nur wenig keimbesiedelt, weil die Umgebung zu sauer ist, um zu überleben. Im Dünndarm finden sich die bekanntes- ten aller guten Bakterien, die Lactobazillen, aber auch Enterokok- ken, die für das Immunsystem wichtig sind. Die meisten Bakterien fühlen sich im Dickdarm wohl, vorwiegend sind das gute Bifidobak- terien, aber auch Clostridien tun das, die sich jedoch in böse Bakte- rien verwandeln können, oder aber Fäulnisbakterien.

Gut gegen böse

Lactobazillen und Bifidobakterien sind äußerst hilfreich im Kampf gegen böse oder potenziell böse Bakterien. Sie be- freien den Darm und die Darmzotten von faulenden Nahrungsresten, bauen eine Barriere an der Darmschleimhaut auf, sodass Gifte und Schadstoffe nicht über das Blut in den Körper gelangen können.

Außerdem fördern sie die Bildung von Vitaminen, Enzymen, Aminosäuren und essenziellen Fettsäuren. Lacto- und Bifi- dobakterien sind hoch aktive Darmbakterien, die die saure Magen-Darmpassage überwinden und daher bis in den Dickdarm vordringen können. Dort ist es wichtig, dass gute Keime in der Überzahl sind. Es gibt Hinweise aus der For- schung, dass an Darmentzündungen oder Autoimmunerkrankungen wie Allergien oder Asthma ein Ungleichgewicht der Bakterien „schuld“ sein kann. Unser Mikrobiom hat daher nach Ansicht der Wissenschaft ein mächtiges Potenzial, um uns gesund zu halten; vorausgesetzt es ist vorwiegend mit guten Darmbakterien und einer guten Mischung von „Bakterienarten“ in Balance.

Die Zusammensetzung des Mikrobioms, also der Darmflora, ist bei jedem Menschen anders und hängt von vielen Faktoren ab. Eine Faustregel besagt: je diverser, also je unterschiedlicher die Bakterienbesiedelung ist, desto gesün- der ist das Mikrobiom. Doch diese Vielfalt zerstören wir selbst durch unseren Lebensstil – mit gravierenden Folgen für unsere Gesundheit: Eine einseitige Ernährung, eine lange Reise in exotische Länder und Darminfektionen können das Darmmikrobiom verändern.

Können Antibiotika krank machen?

Eine besondere Rolle spielen dabei Antibiotika: Sie zerstören nicht nur die schädlichen Keime, sondern auch hilfrei- che Bakterien, die ihrerseits Substanzen herstellen, um die Guten in der Übermacht zu halten. Die Vielzahl der Darm- bakterien wird mit jeder neuen Nutzung von Antibiotika reduziert, was wiederum die Widerstandskräfte schwächt – ein Teufelskreis. Denn dank Antibiotika sind Infektionserkrankungen in den vergangenen 20 Jahren einerseits zurückge- gangen. Andererseits ist im gleichen Ausmaß die Zahl chronischer Entzündungen angestiegen, wie Asthma, Typ-1- Diabetes, Morbus Crohn oder Multiple Sklerose.

Antibiotika können zum Beispiel zu immer wiederkehrenden Infektionen mit dem Durchfall-Erreger „Clostridium diffici- le“ führen. Neben dem Fehlen der Vielfalt und auch vieler guter Bakterien entwickeln sich bei vielen Patienten im Zuge der Antibiotikagabe auch Resistenzgene, die das Darmmikrobiom nachhaltig stören und den Menschen vermutlich anfälliger für allergische Reaktionen machen. Vor der Entwicklung von Antibiotika traten diese Erkrankungen nicht im heutigen Ausmaß auf. Das lässt den Schluss zu, dass die Infektionsmedizin auch das Mikrobiom massiv verändert hat. Viele Menschen leiden heute an Immundefiziten oder autoimmunologischen Erkrankungen, die schwer zu behan- deln sind. Das medizinische Wissen entwickelt sich gerade in diesem Bereich rasant weiter.

Chronisch-entzündlicher Darm

Primarius Maieron berichtet: „Die neuere Forschung macht die Entstehung von Erkrankungen aus mikrobieller Sicht zuse- hends erklärbar und gibt uns damit ganz neue Hoffnung. Die Wissenschaft ist im Begriff, Schritt für Schritt das menschliche Mikrobiom zu verstehen: Welche Effekte es auf jeden Einzelnen hat, wie individuell es Gesundheit und Krankheit beeinflusst. Wenn wir diese Zusammenhänge verstehen, können wir Krankheiten besser behandeln und möglicherweise verhin- dern.“ So etwa lässt sich der Zusammenhang von Mikrobiom und Krankheitsgenese bei chronisch-entzündlichen Darmerkrankungen (CED) bereits gut erklären: Darmbakterien sind wesentlich beteiligt an CED, wie Infektionen mit Clostridi- um difficile (durch Antibiotikaeinnahme) oder Morbus Crohn. CED-Betroffene weisen weniger Vielfalt im Mikrobiom auf und ihnen fehlen bestimmte anti-entzündliche Mikroben in der Darmflora. „Unser Mikrobiom hat sich in den letzten Jahrzehn- ten deutlich verändert, ein wesentlicher Grund dafür ist die An- wendung von Antibiotika“, sagt Maieron. Noch könne man keine therapeutischen Empfehlungen geben.

An seinem vorigen Arbeitsplatz, am Krankenhaus der Elisa- bethinen in Linz, hat Maieron gute Erfahrungen mit der Stuhltransplantation bei chronisch-entzündlichen

Darmerkrankungen gemacht. Auch am Uniklinikum St. Pölten ist eine derartige Therapie angedacht. In den kommenden zwei Jahren werden Vorstand Maieron und Oberarzt Dr. Andreas Mayer ein Forschungsprojekt durchführen, das einen wichtigen Beitrag zur Grundlagenforschung im Bereich des Mikrobioms darstellt. Im Zuge einer solchen Therapie wird der Stuhl eines Spenders in den Darm eines Patienten eingebracht. Zuvor wer- den die Spender-Fäkalien entsprechend gereinigt, verpackt und letztlich mit Wasser und Kochsalz verdünnt mittels Endoskop in den Dickdarm des Empfängers eingebracht. Ziel ist es, das Mikrobiom durch geeignete Bakterien zu verbessern und CED- Patienten dadurch zu heilen. In den nächsten fünf Jahren, so der Mediziner vorsichtig, könnte sich die Stuhltransplantation zu einer Standardtherapie bei Menschen mit chronisch- entzündlichen Darmerkrankungen etablieren.

Noch viel zu lernen

Die Forschung steckt, was das Wissen über das Darmmikrobiom und seine Auswirkungen auf unsere Gesundheit bet- rifft, noch in den Kinderschuhen. Erst ein umfassendes Verständnis, wie unsere Darmbakterien zusammenspielen, macht eine umfassende Vorsorge und Therapie möglich. Doch diese wissenschaftliche Disziplin ist jung und es gibt noch vieles zu entdecken, zu entschlüsseln. Das Mikrobiom ist demnach ein Riesenkosmos, in dem komplexe Abläufe stattfinden, spannendes Neuland, in dem noch viele Fragen offen sind.

Fest steht: Der Darm, ein bisher oftmals vernachlässigtes Organ, hat enormes Potenzial, um Wohlbefinden und Gesundheit zu beeinflussen, erklärt Maieron: „In diesem Forschungsbereich ist in den nächsten Jahren noch viel Neues zu erwarten, mit den Möglichkeiten der Sequenzierung hat sich ein großes medizinisches Hoffnungsgebiet aufgetan. Wir sehen heute, was wir vor Jahren noch nicht sehen konnten.“ 

Doris Simhofer

Prim. Priv.-Doz. Dr. Andreas Maieron, Leiter der klinischen Abteilung für Innere

Medizin 2 am Universitäts-

klinikum St. Pölten

Universitätsklinikum

St. Pölten

Propst-Führer-Straße 4 3100 St. Pölten

Tel.: 02742/9004-0

www.stpoelten.lknoe.at 

Darm & Mikrobiom

Der menschliche Darm:

-hat eine Oberfläche von bis zu 400 m2

-hat zehnmal mehr Bakterien, als der gesamte Organismus an Zellen   besitzt

-beherbergt etwa 1.200 verschiedene Bakterienarten, die insgesamt bis zu zwei Kilogramm wiegen

Das kann das Mikrobiom aus der Balance bringen:

-häufige, unbedachte Antibiotikaeinnah- me, Medikamente

-ballaststoffarme, unausgewogene Er- nährung

-Infektionen

-Stress

-Umweltfaktoren (Reisen, Umwelteinflüs- se)

Dr. Anne Katharina Zschocke: Darmbakterien als Schlüssel zur Gesundheit: Neu- este Erkenntnisse aus der Mikrobiom-Forschung

Bisher galten Bakterien als Krankheitserreger, doch seit Kurzem gibt es in der For- schung revolutionäre Erkenntnisse: Bakterien haben eine große Bedeutung für den gesunden Organismus, ohne sie werden wir tatsächlich krank. Damit ändert sich das bisherige Verständnis für den menschlichen Körper völlig. In zahlreichen Stu- dien wurde wissenschaftlich exakt nachgewiesen, was zuvor höchstens praktisch erfahrbar war: Darmbakterien sind der Schlüssel zur Gesundheit. Das Buch erklärt die neuen Erkenntnisse und ihre Bedeutung für unser Leben.

ISBN: 978-3426657539

Dr. Robynne Chutkan: Das Mikrobiom – Heilung für den Darm: Der revolutionäre Weg zu neuer Gesundheit von Innen heraus

Das Buch beschreibt die Erkenntnisse der Forschung und entwickelt daraus einen neuen Weg der Selbstheilung mit Mikroorganismen. Es zeigt die Bedeutung der Darmflora für die Gesundheit, zeigt, wie und warum eine gesunde Darmflora dem Körper hilft, sich gegen Krankheiten wie Krebs, Diabetes und Herz-Kreislauf-Er- krankungen zur Wehr setzt, gibt einen Überblick über die Mikrobiome, listet Fragen für den Hausarzt sowie Tipps zur Prävention von Krankheiten und für die Rehabili- tation der Gesundheit auf. Und bietet Rezepte für eine gesunde, ausgeglichene Verdauung.

ISBN: 978-3946566229

erschienen in GESUND & LEBEN IN NIEDERÖSTERREICH 08/2017