Aktualisiert
25. Mai 2020

Mikrobiom- Das allmächtige Bindeglied zwischen Gehirn, Darm und Immunsystem


Das Human Mikrobiom Project gibt uns erstaunliche Einblicke in die Vielfalt der Lebewesen auf und in uns. Unser Körper enthält Billionen von Mikroorganismen - 10 Mal mehr Mikroben als menschliche Zellen. Weil die Mikroben aber so klein sind, machen sie nur 1 bis 3 % unserer Körpermasse aus. Bei einem Erwachsenen mit 80 kg bedeutet das 0,8 bis 2,5 kg Bakterien 1.

Es leben also Abermilliarden Bakterien in uns, die ein Eigenleben führen. Nein, das ist es nicht ganz. Denn dieses Zusammenleben, wie man es treffender nennen sollte, hat Vorteile für beide Seiten- wenn man die Gäste im Darm gut behandelt.

Das Mikrobiom des Menschen. Das ist im weitesten Sinn die Gesamtheit aller Mikroorganismen in unserem Körper. Meist wird der Begriff als Synonym für das Mikrobiom in unserem Verdauungstrakt benutzt. Das Darmmikrobiom. Wir sind verschmolzen mit diesen kommensalen Bakterien. Es ist unmöglich, die Funktion unseres Immunsystems und unseres Gehirns von unserem Mikrobiom zu trennen.

Dieser Artikel beleuchtet die Natur und Funktion der Bakteriengemeinschaft in uns, mit dem Schwerpunkt auf unserem Immunsystem und unserer Gesundheit.

Mikroben in unserer Welt

Bevor wir tief in uns blicken, um das Mikrobiom zu verstehen, macht es Sinn, auf die Bedeutung von Mikroorganismen in der Natur zu schauen. Denn überall auf unserem Planeten sind Bakterien und andere Kleinstlebewesen entscheidend. Sie haben großen Einfluss auf unserer Erde, und damit auch auf uns.

Bakterien, Phytoplankton, Archaeen, Kieselalgen und Viren sind überall. Sie nehmen Einfluss auf das Leben aller Lebewesen. Zum Beispiel über das Klima. Mikroorganismen wie im Pansen von Wiederkäuern produzieren Klima-relevante Treibhausgase wie Methan 3. Sogar soviel, dass dieses Methan 16 % des weltweiten Treibhausgas-Ausstoßes ausmacht. Andere Mikroben wiederum nutzen diese Gase als Treibstoff und verbrauchen sie.

Auch unsere Atmosphäre enthält wahnsinnig viele Mikroorganismen. Es wird geschätzt, dass es 1022 Mikroorganismen in der Atmosphäre gibt. Diese haben ebenfalls einen solch merklichen Einfluss auf das Klima, dass Forscher davon ausgehen, die Folgen des Klimawandels hingen stark davon ab, wie sich die Mikroben unserer Erde in der neuen Situation verhalten 4.

Mikroorganismen im Menschen

Bei Ökosystemen denken wir meist an Systeme außerhalb von uns, wie etwa das Meer, einen Sumpf oder den Urwald. Doch auch der menschliche Körper ist ein Ökosystem. Denn wir sind nicht alleine mit unseren menschlichen Zellen. Abermilliarden kleine Bakterien, Viren, Pilze, Hefen, Archeaen und Protozoen leben auf und in uns 5,6.

Alleine die Gesamtheit aller Bakterien in unserer Darmflora hat mehrer Millionen Gene. Zum Vergleich: unsere eigenen Zellen in unserem Körper haben gerade mal circa 20.000 kodierende Gene zur Verfügung 7–9.

Das Mikrobiom ist Teil unseres komplexen Ökosystems „Körper“

Ohne die Hilfe der Bewohner unseres Darmes sähe es schlecht für uns aus. Denn sie helfen uns dabei, die Nahrung zu verwerten. Sie bilden sogar Stoffe, die uns, unser Immunsystem und unsere mentale Konstitution in Balance halten. Allerdings kann auch dieses Ökosystem kippen. Durch Nahrung und andere Umwelteinflüsse, die wir auf uns wirken lassen, kann sich das Mikrobiom ungünstig verändern. Das hat Folgen. Genau so gut können wir es mit Nahrung und anderen Kniffen zu einem balancierten Freund und Helfer entwickeln.

Ohne Darm Bakterien hätten wir wohl alle meist chronischen Durchfall. Der Mensch wäre ohne Mikrobiota nicht lebensfähig. Darum sind Antibiotika-Behandlungen kritisch. Natürlich ist Antibiotika unser Retter, ohne welchen es viel mehr Krankheiten gäbe, die uns zu schaffen machen würden. Allerdings trifft seine Wirkung nicht nur die Bösewichte in uns, sondern auch die Guten. Die Bakterien unseres Mikrobioms. Antibiotika können ganze Bakterien-Arten in uns auslöschen und zudem die Balance stören und die Vielfalt reduzieren. Natürlich kann sich auch dieses Ökosystem regenerieren. Es kann aber durchaus sein, dass manche Arten selbst nach einigen Monaten nicht wieder zurückkommen und die Balance nachhaltig gestört ist 10.

Somit legen auch die Erkenntnisse aus diesem Forschungszweig nahe, dass Antibiotika definitiv nur sehr kontrolliert und wenn es nicht anders geht eingesetzt werden sollten. Nach solch einer Behandlung sind wir gleich doppelt geschwächt. Dann zählt es, den Darm und das Mikrobiom so gut es geht wieder herzustellen.

Wenn die Mikroben in uns so entscheidend sind, wann kommen sie überhaupt zu uns?

Wie kommen die Mikroben in unseren Darm?

Es ist wichtig zu verstehen, wann wir mit Mikroben besiedelt werden. Manche Forscher gehen davon aus, dass wir schon vor unserer Geburt von Mikroorganismen besiedelt werden. Die Gebärmutter, in welcher das Ungeborene heranwächst, soll Bakterien Arten enthalten, die auf den Fötus übergehen können 10. Es gibt ebenso gute Evidenz dafür, dass die Plazenta keine Bakterien beherbergt, mit denen der Fötus im Bauch der Mutter besiedelt werden könnte 11,12.

Sehr anschaulich lässt sich „unsere Besiedlung mit Mikroorganismen“ beim Vergleich von vaginaler, natürlicher Geburt und Kaiserschnitt betrachten 13. Die Vagina enthält viele natürliche Bakterien, unter anderem welche, die sie schützen. Wird ein Baby über natürliche Geburt entbunden, dann entwickelt sich bei ihm ein Microbiom, das dem der Vagina ähnelt. Es ist wie ein eingebauter Besiedlungsprozess, der unserem Darm und Immunsystem einen Kickstart verpasst. Ganz konträr dazu entwickeln Kaiserschnitt Babys ein anderes Mikrobiom, das eher der Haut der Mutter oder den Mikroben im Krankenhaus-Umfeld ähnlich sieht 14.

Welche weitreichenden Folgen diese andere Besiedlung bei oder nach der Geburt hat, ist eine hochdiskutierte Frage. Ob natürlich oder Kaiserschnitt, die Art der Geburt beeinflusst über das Mikrobiom zukünftige Risiken für verschiedenste Krankheiten. Unabhängig davon zeigt sich auch hier, der Mensch ist anpassungsfähig. Das Stillen mit Muttermilch kann helfen, ein letztlich gesundes Mikrobiom im Darm zu entwickeln. In der Muttermilch sind Bakterien enthalten, die das Wachstum einer natürlichen und gesunden Gemeinschaft von Bakterien anregt 15.

Funktion des Mikrobioms


Das Mikrobiom im Darm ist so stark mit uns verbunden, dass es als Teil des Nervensystems in unserem Magen-Darm-Trakt angesehen wird. Es hat so viele komplexe Aufgaben, dass es gar als unser zweites Gehirn bezeichnet wird  16.

Funktion Mikrobiom

Alles ist untrennbar miteinander verknüpft. Unser Gehirn, unser Körpereigenes Immunsystem, die Bildung und Regulation von Hormonen, das Nervensystem das sich über unseren ganzen Körper erstreckt und das Mikrobiom. In der Theorie sind das getrennte Systeme, weil man sie theoretisch und im Detail anschauen möchte. Praktisch und vor allem in Bezug auf unsere Gesundheit und unser Wohlbefinden ist die Trennung kaum möglich 17–19.

Immun-, Hormon- und Nervensystem prägen unsere Gesundheit und sogar unsere Persönlichkeit.

Rolle des Microbioms für menschliche Gesundheit und Immunsystem

Das Microbiom im Darm ist selbstredend Teil des Magen-Darm-Systems. Dieser Bereich unseres Körpers hat die höchste Konzentration an Immunzellen 20. Immunzellen in Magen und Darm? Das hört sich vielleicht ungewohnt an, aber es ist eine der größten Festungen unseres Immunsystems.

In einem funktionierenden und gesunden Darm gibt es viele, gute Bakterien, die unsere Immunantwort in einer Balance halten. Die natürlichen Bakterien in unserem Darm helfen dem Immunsystem, in den Körper gelangte Krankheitserreger zu erkennen und zu bekämpfen 21. Die Bakterien sorgen auch dafür, dass sie selbst vom Immunsystem verschont bleiben.

Epigenetik und Mikrobiom

Das Mikrobiom zieht nicht nur offensichtlich und im Hintergrund seine Fäden, es ist auch an der absolut grundlegenden Steuerung unseres Organismus beteiligt. Das Epigenom sind im übertragenen Sinne die Schalter, Regler und Knöpfe die bestimmen, wie unsere uns gegebenen Gene ausgespielt werden. Denn jedes Gen kann ganz unterschiedlich genutzt werden. Es kann mehr körpereigene Proteine produzieren, weniger, temporär abgeschaltet werden oder nur bei bestimmten Anlässen anspringen. Die Mikroben und deren produzierte Stoffe haben auch auf genetischer Ebene einen großen Einfluss auf uns 22, zum Beispiel durch diese epigenetischen Veränderungen.

Das Mikrobiom ist der Türsteher unserer Darmpforten


Neben dieser wichtigen Funktion für unsere Gesundheit unterstützen uns gute Bakterien des Mikrobioms über einen weiteren Weg. Wenn das Mikrobiom balanciert ist und gesund, dann bilden die Bakterien der gesunden Darmflora eine Barriere, die unsere Darmwand schützt 23.

Mikrobiom Türsteher Darmpforte

Das Epithel im Darm schützt uns von innen wie eine Barriere

Diese sogenannte Epithel-Schicht beschützt uns vor Krankheitserregern und Stoffen, die nicht über die Darmwand eindringen sollten. Die Epithelzellen kontrollieren, was in unser Blut aufgenommen werden darf und was nicht 24. Das ist der Optimalfall bei einem gesunden und balancierten Organismus. Bei einer Dysbiose jedoch wird diese Epithelien-Schicht brüchig.

Die Brüchigkeit von diesem Epithelgewebe ist gerade in unserer westlichen Gesellschaft ein Problem. Hört sich seltsam an, warum ist das so? Das hängt mit unserer Lebensweise zusammen. Denn wir nehmen viele ungünstige Lebensmittel zu uns, die diese Schicht vermindern, die Epithelgewebe-Funktion stören oder gar völlig zerstören können. Fleisch aus Massentierhaltung, raffiniertes Getreide wie Weißmehl, Transfettsäuren, Haushaltszucker oder Fructosesirup – all diese Lebensmittel können das Wachstum von ungesunden Darm Bakterien begünstigen 24. Gleichzeitig werden dadurch der Aufbau und die Funktion der Epithelzellen gestört.

Undichter Darm - Leaky Gut Syndrom

Das kann so weit gehen, dass die Epithelien merklich Schaden nehmen und durchlässig für manche, unerwünschte Stoffe (Endotoxine) werden. Das ist der Punkt, an welchem pro-entzündliche Verbindungen in den Körper gelangen können, die Entzündungen verursachen und verschiedene Krankheiten auslösen. Das Phänomen wird undichter Darm, durchlässiger Darm oder Leaky Gut bezeichnet. Das ist natürlich genau das Gegenteil vom dem, was wir wollen.

Es wird vermutet, dass eine Darmdysbiose und dadurch schwindende Epithelzellen ursächlich sind für Allergien, Autoimmunerkrankungen und Unverträglichkeiten. Das Leaky-Gut Syndrom beschreibt genau dieses Phänomen, bei dem die Barrierefunktion gestört ist, womit Toxine und Bakterien vom Darm in das Blut wandern können 25.

Darmmikrobiom und entzündliche Darmerkrankungen

Am Beispiel der Epithelschicht und des Leaky Gut kann man sehen, wie ein ungünstiges Mikrobiom Krankheiten wie Krebs begünstigen kann. Diese Dysbakterie an der Epithelschicht scheint zudem ursächlich an der Entstehung von anderen chronisch-entzündliche Darmerkrankungen wie Morbus Crohn oder Colitis Ulcerosa beteiligt zu sein 26. Doch genau so durchschlagend kann ein günstiges, gesundes Mikrobiom ein Asset in der Krebsprävention sein 27.

Short Chain Fatty Acids (SCFAs) – kurzkettige Fettsäuren schützen uns


SCFAs sind eine wahre Wunderwaffe für unser Immunsystem und unsere Gesundheit. Sie wirken zum Beispiel krebsvorbeugend 26. Diese kurzkettigen Fettsäuren, handlich auch „SCFA“ für „short chain fatty acid“ genannt, unterstützen das körpereigene Immunsystem 28.

Mikrobiom SCFAs

SCFAs setzen sich hauptsächlich aus Essigsäure, Propionsäure und Buttersäure zusammen. Buttersäure (Butyrat) ist besonders wichtig, denn es ist die Hauptenergiequelle für Zellen im Dickdarm. Butyrat schützt vor Darmkrebs, ist wichtig für die Funktion der Schleimhaut im Darm und beseitigt Darmentzündungen 29,30.

Nicht verdauliche Kohlenhydrate wie Ballaststoffe sind die Nahrung der günstigen Bakterien, die SCFAs herstellen 23,31. Probionsäure und Buttersäure sind nicht nur für Krebsprävention wichtig, sondern sie helfen auch dem Immunsystem, wichtige Immunzellen gegen Entzündungen herzustellen.

Gesunde Darm Bakterien helfen auch mit der günstigen Umwandlung anderer Stoffe, die wir alleine nicht so effizient oder gar nicht bewerkstelligen könnten. Viele solcher Stoffe wirken unter anderem als Antioxidantien und schützen uns zusätzlich.

Ein prominentes Beispiel ist Equol, das aus der Sojabohne kommt und mit verringertem Risiko für Prostata-, Brust und Darmkrebs in Verbindung gebracht wird 32,33.

Fremdgesteuert durch Mikrobiota – Geistiger Zustand und Verhalten


Viele Menschen kennen Science-Fiction oder Horror Geschichten, in welchen der Mensch durch andere Organismen wie Parasiten oder Aliens fremdgesteuert wird. Ganz so abwegig ist dieser Gedanke nicht. Wenngleich nicht so drastisch und grausam, kann unser Darmmikrobiom nicht nur körperliche Eigenschaften mitbestimmen, sondern auch geistige und sogar unser Verhalten.

Mikroben steuern unser Verhalten

Mikrobiom und der Geisteszustand

Das Mikrobiom ist untrennbar mit dem Immunsystem, dem Nervensystem und unserem Gehirn verknüpft. Es ist zwar überraschend, doch eigentlich logisch, dass das Mikrobiom damit auch Einfluss auf unser mentales Wohlbefinden nimmt. Unser Mikrobiom beeinflusst tatsächlich auch unseren Geisteszustand. Es kann Glück, Traurigkeit und sogar Depression begünstigen 34.

Unterschiedliche Bakterien aus dem Mikrobiom haben die Eigenschaft, die Entwicklung von neuralen, komplexen Verhaltensweisen zu beeinflussen und sogar die Wahrnehmung von Schmerz 35. Auf seinen Bauch oder das Bauchgefühl zu hören kann also wichtiger und richtiger sein, als landläufig angenommen wird.

Diese Connection besteht auch umgekehrt. Geisteszustände wie Stress und Angst können die Funktion von Mikrobiom und Darmflora beeinflussen. Das kennt wohl jeder, der stressbedingt einmal mehr das Badezimmer besuchen musste. Auch andere Vorgänge in unserem Gehirn können die Zusammensetzung des Darmmikrobioms verändern. Die Kombination aus Stress und Antibiotika kann die Zunahme schlechter Bakterien erhöhen und die Abnahme gesunder Bakterien begünstigen. Das kann zu einer gestörten Darmflora führen.

Ein weiterer verblüffender Fakt über den Darm handelt vom Serotonin. Serotonin ist ein Neurotransmitter und wichtig für die Funktion unseres Gehirns. Es ist sehr interessant, dass über 90 % des Serotonins im Darm gefunden wird 36.

Es gibt also eine bewiesene Verbindung zischen Gehirn, Immunsystem und dem Darm. Wenn eine Person Stress empfindet, der vom Kopf oder Gehirn ausgeht, dann kann das über diese Verbindung zu Stress Magenschmerzen oder einem Reizmagen führen. Auch das Immunsystem kann dadurch geschwächt werden.

Aufgrund dieser Entdeckungen und Mikrobiom Forschung wird klar, dass unser Magen-Darm-Nervensystem bei vielen Erkrankungen des Gehirns, Nervensystems und Geistes eine wichtige Rolle spielt. Die Balance in unserem Darm-Immunsystem hängt zusammen mit Reizdarmsyndrom, Depressionen, Angstzuständen und sogar Parkinson oder Multipler Sklerose 37.

Microbiom und Verhalten

Das Mikrobiom produziert sehr viele biochemische Stoffe. Darunter sind auch solche, die die Steuerung der Gene in Neuronen verändern können 38. Damit können die Bakterien im Microbiom indirekt Einfluss auf unser Verhalten nehmen. Wie viele Millionen kleiner Puppenspieler, deren Fäden direkt an Kopf und Gliedmaßen des Menschen angebracht sind.

Take Home Botschaft

Ein Mikrobiom ist die ökologische Gemeinschaft symbiotischer und pathogener Mikroorganismen, die sich buchstäblich unseren Körperraum teilen. Unser Körper funktioniert holistisch, alles ist miteinander verknüpft und reagiert aufeinander.

  1. 1
    Schon bei der natürlichen Geburt werden wir durch unsere Mutter mit dem richtigen Bakterien-Cocktail für unseren Darm beimpft. Das funktioniert nicht beim Kaiserschnitt.
  2. 2
    Das Mikrobiom ist zentraler Bestandteil unserer Gesundheit. Es gibt wenige Erkrankungen und Leiden, die keinen Zusammenhang mit der Zusammensetzung unseres Mikrobioms zeigen. Die Bakterien in uns nehmen sogar Einfluss auf die Expression unserer Gene, unseren mentalen Zustand und auf unser Verhalten.
  3. 3
    Verarbeitete Ernährung begünstigt ein ungesundes Mikrobiom. Naturbelassene Nahrung kann die Produktion von kurzkettigen Fettsäuren fördern. Beides hat weitreichende Konsequenzen für das Krankheits-Risiko. Westliche Ernährung fördert eine Dysbiose, die bis zur Auflösung der schützenden Epithelschicht führen kann und zum Leaky Gut Phänomen führt.

Das Mikrobiom hat Einfluss auf nahezu jeden Aspekt unseres Lebens. Immunsystem, Gesundheit, Verdauung, Verhalten und wie wir uns fühlen. Im nächsten Artikel zum Thema Mikrobiom geht es darum, wie man die Bakteriengemeinschaft im eigenen Körper zu seinen eigenen oder gegenseitigen Gunsten steuern kann.

Quellen

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