8. MIKROBIOTA ANALYSE – BAKTERIEN IM STUHL

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Als Darm-Mikrobiota wird die Summe aller Mikroorganismen im Verdauungstrakt bezeichnet, dazu zählen Bakterien, Pilze und Archaea, wobei die Bakterien die wichtigste Stellung einnehmen. Heute wird die Mikrobiota auf bis zu 100 Billionen geschätzt, was etwa einer Masse von 1- 1,5 kg entspricht. Längst sind nicht alle Spezies bekannt. Für die Gesundheit des gesamten Körpers ist es sehr wichtig, dass die verschiedenen Bakterienarten in einem ausgewogenen Verhältnis zueinander stehen. Während unter normalen Bedingungen die Mikrobiota mehr oder weniger konstant ist, kann durch Antibiotika, Infektionskrankheiten, starken psychischen Stress oder Ernährungsfehler das geordnete Zusammenspiel der Bakterien im Darm gestört werden. An die Umgebung angepasst, erfüllen Bakterien & Co in den unterschiedlichen Darmabschnitten vielfältige Funktionen, angefangen bei der Immunmodulation bis zur Versorgung mit Vitamin K1. Weiteres produzieren sie kurzkettige Fettsäuren, die einerseits als Nahrung für die Darmschleimhaut dienen, andererseits aber auch entzündungshemmend wirken und Studien zufolge vor Darmkrebs schützen sollen. Unumstritten sind auch die wissenschaftlichen Erkenntnisse bezüglich des Einflusses der Metabolite auf die Psyche und den Gemütszustand. Die Darmflora besteht zu ca. 99 % aus vier Bakterienstämmen: Firmicutes, Bacteroidetes, Actinobacteria und Proteobacteria. Die zahlenmäßig dominanteste Gruppe der Firmicutes beinhaltet u.a. die Klassen der Clostridia und Bacilli (Laktobazillen), der Stamm der Actinobacteria enthält die immunologisch relevante Klasse der Bifidobacteria.

FUNKTIONEN DER DARMBAKTERIEN:

  • Abwehr von Pathogenen durch Bakteriozine
  • Verdauung von Nahrungs- und Faserstoffen
  • Produktion von kurzkettigen Fettsäuren
  • Interaktion mit dem Immunsystem
  • Interaktionen mit der Darmwand
  • Produktion von Verdauungsenzymen z.B. Laktase
  • Vitaminsynthese

 

DIVERSITÄT DER MIKROBIOTA – EINE VIELZAHL VON HELFERN

Eine überdurchschnittlich hohe Anzahl (Diversität) unterschiedlicher, nicht pathogener Bakteriengruppen in Darm und Stuhlwird als günstig für eine gesunde Verdauung, ein funktionierendes Immunsystem, als Schutz gegen Entzündungen und gegen vorzeitiges Altern angesehen. Unterdurchschnittliche Diversität stellt einen Risikofaktor dar.

EINTEILUNG DER BAKTERIENGRUPPEN IN ENTEROTYPEN

Laut einer aktuellen Studie lässt die Darmflora der Menschen unabhängig von Herkunft, Ernährungsweise, Geschlecht und Alter eine Einteilung in drei Enterotypen zu. Je nach Enterotyp bilden Darmbakterien stabile, deutlich unterschiedliche Cluster mit bestimmten Eigenschaften, in denen bestimmte Bakteriengattungen dominieren: Bacteroides in Enterotyp 1, Prevotella in Enterotyp 2 und Ruminococcus in Enterotyp 3.
Die drei Enterotypen nutzen unterschiedliche Wege, um Energie aus Substraten zu generieren und stellen diese dem Wirt individuell zur Verfügung. Dank der bakteriellen Zusammensetzung und der Variation in der Funktionsweise stellt jeder Enterotyp so auf eigene Weise die Energieversorgung sicher, die optimal an den jeweiligen Wirt angepasst ist.

  • Enterotyp 1 ist reich an Bacteroides und gewinnt seine Energie hauptsächlich durch Fermentation von Kohlendraten und Proteinen.
  • Bei Enterotyp 2 dominiert die Gattung der Prevotella und Desulfovibrio, die an der Verstoffwechslung von Proteinen beteiligt sind.
  • Der Enterotyp 3 schließlich wird durch Ruminococcus sowie auch Akkermansia bestimmt, Bakteriengattungen, die an der Spaltung von Mucinen und Zucker beteiligt sind. Eine bessere Kenntnis der Eigenschaften dieser Enterotypen könnte zur Verbesserung der individuellen medizinischen Versorgung beitragen oder eine Bestimmung der idealen persönlichen Ernährungsweise ermöglichen. So könnte es möglich werden, vorher zu bestimmen, wer von welcher Ernährungsweise oder von welchem Medikament profitieren wird und wer nicht.

BAKTERIENGRUPPEN ALS MARKER

Es gibt bakterielle Gene und Gruppen, die mit bestimmten Merkmalen wie dem Alter, Gewicht, Stoffwechselprodukten oder auch der Disposition für gewisse Erkrankungen in Verbindung stehen.

  • Faecalibacterium prausnitzii: Diese wichtige Bakteriengruppe ist für antientzündliche Eigenschaften verantwortlich und wird als Marker für eine erwünschte hohe Vielfalt von Darmbakterien angesehen.
  • Clostridien: Die sehr heterogene Gruppe der Clostridien gehört zum Phylum der Firmicutes. Clostridien sind die Hauptproduzenten von Butyrat, einer kurzkettigen Fettsäure, die auf die Darmschleimhaut entzündungshemmend wirkt und die Barrierefunktion verbessert.
  • Akkermansia: Akkermansia ist eine Gattung innerhalb des Phylums der Verrucomicrobia. Diese Bakterien zersetzen Mucus, ein Glykoprotein, das das Darmepithel mit einer schützenden Schleimschicht überzieht. Mucus-zersetzende Bakterien sind bei entzündlichen Darmerkrankungen erhöht, was darauf hindeutet, dass bei diesen Erkrankungen eine vermehrte Schleimproduktion stattfindet.

GESAMTBAKTERIEN

Eine große Anzahl von darmunterstützenden Bakterien ist positiv zu bewerten. Gesunde Darmbakterien unterstützen die Immunabwehr und die Bildung von Abwehrstoffen und Nährstoffen. Ein Abfall der Anzahl von Darmbakterien ist bei zunehmendem Alter, bei Erkrankungen oder Antibiotikaeinnahme belegt.

BACTEROIDES

Die Gruppe der Bacteroides sind im Dickdarm die zahlenmäßig dominierenden Bakterien und übernehmen damit eine wichtige Rolle in der Abwehr von pathogenen Keimen. Ein Produkt von Bacteroides sind Glukuronidasen. Sie befreien zuvor in der Leber glukuronisierte Substanzen vom Glukuronsäurerest. Dadurch können diese Stoffe, wie z.B. Östrogen und Herzglykoside, erneut resorbiert werden. Herzglykoside erhöhen die Schlagkraft und senken die Herzfrequenz.

Die Vermehrung bakterieller Erreger wird durch das saure Butyrat, das u.a. von Bacteroides gebildet wird, gehemmt. Butyrat dient aber auch der Energieversorgung der physiologischen Mikroflora der Darmmucosa.

CLOSTRIDIEN

Die unterschiedlichen Gruppen von Clostridien sind sehr effektiv im Verdau von sich noch im Stuhl befindlichen Nährstoffen und oft für ihre entzündungshemmende Wirkung bekannt. Außerdem kann eine Abnahme der Bakterienzahl in dieser Gruppe zu Darmproblemen führen.

Gemeinsam mit den Laktobazillen bilden die unterschiedlichen Cluster der Clostridien (Cluster IV, XIVa, XI) den Stamm der Firmicutes und stellen gemeinsam die größte Gruppe der Darmflora dar.

BIFIDOBAKTERIEN

Bifidobakterien wurden erstmals im Fäzes von gestillten Kindern entdeckt. Gleich nach der Geburt sind sie die ersten Besiedler des kindlichen Darms, mit zunehmendem Alter sinkt ihre Anwesenheit. Neben dem altersabhängigen Profil spielen die Diät und die Physiologie des Wirtes eine Rolle. Die Ansiedlung von Bifidobakterien kann mit Hilfe hochwertiger Probiotika erreicht werden. Gleichzeitig muss die Ernährung reich an unverdaulichen Kohlenhydraten sein (z. B. Inulin), damit die Bifidobakterien ausreichend Nahrung vorfinden und sich auch wirklich dauerhaft ansiedeln.

Funktionen von Bifidobakterien:

Steigerung des Nährwerts und der Bioverfügbarkeit: Gemeinsam mit den Laktobazillen senken Bifidobakterien den Gehalt an Laktose, wodurch in Milchprodukten der Gehalt an freien Aminosäuren und Vitaminen ansteigt. Beide Stämme synthetisieren Folsäure, Niacin, Thiamine, Riboflavin, Pyridoxin und Vitamin K und steigern so zusätzlich den Nährwert. Durch die Absenkung des gastrischen pH-Wertes steigt die Bioverfügbarkeit von Calcium, Zink, Eisen, Mangan, Kupfer und Phosphor.

  • Entzündungshemmend: In Studien wurde im Zusammenhang mit Übergewicht immer auch eine Entzündungsreaktion mitbeobachtet, die aus einer erhöhten Permeabilität (Durchlässigkeit) des Darmes und dadurch vermehrter Aufnahme von Substanzen aus der bakteriellen Zellwand resultiert. Vor allem endogene Bifidobakterien konnten diese erhöhte Permeabilität senken und somit die Entzündung positiv beeinflussen.
  • Verdauungsregulierend: Weitere Untersuchungen mit Bifidobakterien zeigten Erfolge im Zusammenhang mit der Reduktion der Darmfrequenz, der Reduktion der Stuhlfrequenz, der Reduktion von Durchfall, dem Anstieg an festem Stuhl pro Woche.
  • Gewicht: Durch orale Gabe v.a. durch Bif. longum kann ein Gewichtsverlust erzielt werden.
  • Weitere postulierte Vorteile: Prävention von Antibiotika-assoziierten Diarrhoe, Cholesterinsenkung, Linderung von Laktoseintoleranzsymptomen und verschiedenen Allergien. Auch im vaginalen Bereich schützt es vor Vaginits oder einer Entzündung der Vagina durch Absenkung des pH-Wertes mit Milchsäureproduktion.

 

LAKTOBAZILLEN

Laktobazillen haben viele nützliche Eigenschaften auf Stoffwechsel, Darm und Immunsystem. Im menschlichen Körper kommen Laktobazillen natürlicherweise im Darm und in der Vagina vor. Neue Studien haben einen Zusammenhang zwischen Stress und einer verminderten Anzahl an Laktobazillen belegt.

Funktionen von Laktobazillen:

  • Linderung von Beschwerden bei Laktoseintoleranz: Laktobazillen haben die Fähigkeit, Glucose und andere Einfachzucker wie Laktose zu spalten. Dadurch können sie bei Laktoseintoleranz Blähungen, Krämpfe und Durchfall lindern.
  • Verdauungsregulierung v.a. bei Durchfall: Laktobazillen haben positive Eigenschaften bei der Linderung von Durchfall, sowie bei der Reduktion von Darmentzündungen. Vor allem bei Durchfall sollte man auf eine adäquate Anzahl achten.
  • Immunfunktion: Durch Absenkung des pH-Wertes unterstützen sie das Immunsystem, durch die zusätzliche Produktion von Bakterioziden werden Pathogene abgewehrt und zusätzlich verhindern sie die Adhäsion an der Darmwand.
  • Vitamine: Laktobazillen produzieren wichtige Vitamine (z.B. Vitamin B12, Folsäure) und Verdauungsenzyme (z.B. Proteasen, Lipasen).
  • Vaginalgleichgewicht: In einem gesunden Scheidenmilieu finden sich vorwiegend Milchsäurebakterien, welche aus Zuckerstoffen aus den Scheidenzellen Milchsäure bilden. Dies führt zu einem sauren pH-Wert in der Scheide, der zur Wachstumshemmung von pathogenen Bakterien oder Pilzen führt. Der Darm dient dabei als Reservoir für die Laktobazillen, folglich bedeutet ein gesundes Darmgleichgewicht also auch ein gesundes Scheidenmilieu. Ein saures Milieu in der Scheide stellt zudem eine wichtige Barriere für pathogene Erreger vor dem Eintritt in Harnröhre und Blase dar.
  • Weitere positive Eigenschaften: Als anderer positiver Effekt wird in Studien in Bezug auf Cholesterin eine vermehrte Ausscheidung beschrieben. Im Hinblick auf Osteoporose können sich durch Optimierung des pH-Wertes die Kaliumsalze besser lösen und verdaut werden.

 

ARCHAEA

Diese besondere Gruppe von Mikroorganismen kommt bei Menschen nicht gleichmäßig verteilt und oft nur in geringen Mengen vor.

Archaea können die Tätigkeit und das Wachstum der Polysaccharidverbraucher wie Bacteroides und Firmicutes erhöhen, indem sie Wasserstoff entfernen. Folglich können sie auch indirekt die Kalorienaufnahme im Darm und die Fettakkumulation bei Übergewichtigen in einer ballaststoffreichen Diät fördern. Im Vergleich von Übergewichtigen zu Normalgewichtigen zeigen Archaea ein deutlich größeres Vorkommen bei übergewichtigen Personen. Durch eine Senkung der Anzahl dieser Spezies soll dem Übergewicht entgegengewirkt werden.

PILZE

Pilze im Darm gehören zumeist der Klasse der Hefen an. Sind ein natürlicher Bestandteil des Darmes, nicht Pathogene Pilze sind z.B. Hefen. Sie erfüllen wichtige Aufgaben.

  • Ein erhöhtes Aufkommen der Pilze kann zu Darmproblemen führen weil sie die Balance der Darm Mikroorganismen stören und auf wenig erforschte Weise zu Sensibilisierungen beitragen. Die Mechanismen sind noch unzureichend erforscht, doch geht man davon aus, daß sie auch Auslöser von Darmbeschwerden sein können.
  • Ein Überwuchs steht häufig im Zusammenhang mit Störungen des Immunsystems. Leider haben sich spezielle Diäten wie z.B. – stark verringerte KH- als wenig wirksam erwiesen.
  • Abwechslungsreiche Ernährung und eine Stärkung des Immunsystems stehen im Vordergrund zur Verbesserung der Darmgesundheit.
  • Aus der Zellwand von Hefen oder aus Pilzen können ß-D-Glucane gewonnen werden, welche in der Lage sind das Immunsystem ohne Nebenwirkungen zu stimulieren Außerdem ist ?-Glucan ein wirkungsvolles Antioxidans und Radikalfänger und trägt somit zum Immunsystem bei. Es reduziert den Gesamt- und LDL-Cholesterinspiegel und hat Einfluss auf den Glucose- und Insulinspiegel im Blut.
  • Hefen haben eine große pH-Wert-Toleranz und können somit auch im oberen Teil des Gastrointestinaltraktes wachsen. Je nach pH-Wert vermehren sie sich durch Sporung (z.B. Bäckerhefe) oder durch Hyphen (z.B. Pilze). Außerdem weisen sie eine Resistenz gegenüber Antibiotika auf. Um eine zu starke Proliferation von Pilzen zu verhindern ist v.a. eine ausreichende Anzahl von Bifidobakterien notwendig.

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