Die verborgene Macht des Darmmikrobioms: Ein Wendepunkt für die Immungesundheit

In den letzten Jahren hat sich das Darmmikrobiom zu einem faszinierenden Forschungsgebiet der Medizin entwickelt, das komplexe Wechselwirkungen zwischen Billionen von Mikroorganismen und dem Immunsystem unseres Körpers aufgedeckt hat.

Was ist das Darmmikrobiom? Kleine Bewohner mit großer Verantwortung

Das Darmmikrobiom bezeichnet die vielfältige Gemeinschaft von Bakterien, Viren, Pilzen und anderen Mikroorganismen in unserem Magen-Darm-Trakt. Diese winzigen Bewohner sind nicht nur passive Bewohner, sie spielen eine aktive Rolle bei der Nährstoffverdauung, der Vitaminsynthese und der Stoffwechselregulierung. Das Darmmikrobiom spielt auch eine entscheidende Rolle für die Entwicklung und Funktion unseres Immunsystems (1) . Lass uns tiefer in diese faszinierende, vernetzte Beziehung eintauchen!

Von Mikroben geformt: Die Schlüsselrolle des Darms für unsere Immunabwehr

Die Besiedlung von Schleimhautoberflächen durch Mikrobiota im frühen Leben ist für die Reifung des Immunsystems entscheidend. Dieser Prozess findet hauptsächlich nach der Geburt statt und wird von der Mikrobiota der Mutter sowie der Art der Geburt (vaginal oder per Kaiserschnitt) beeinflusst (2) . Die ersten Lebensjahre sind durch eine große Variabilität der Mikrobiota-Zusammensetzung gekennzeichnet, die sich schließlich stabilisiert. In dieser Phase sind Säuglinge auch anfälliger für Einflüsse aus der Umwelt, was zu langfristigen Immunproblemen führen könnte (1) . Studien mit Tieren ohne Mikrobiom haben gezeigt, dass Mikroben für die Entwicklung verschiedener Immunzellen und Immunreaktionen unverzichtbar sind, was die bedeutende Rolle der frühen mikrobiellen Besiedlung bei der Immunhomöostase und der Anfälligkeit für Infektions- und Entzündungskrankheiten im späteren Leben hervorhebt (1,3) .

Ein besseres Verständnis dieser Wechselwirkungen kann bei der Vorbeugung und Behandlung immunbedingter Erkrankungen helfen. Das Darmmikrobiom beeinflusst die Entwicklung des Immunsystems bereits im Säuglingsalter erheblich und prägt das Gleichgewicht zwischen entzündungsfördernden und entzündungshemmenden Reaktionen. Nützliche Bakterien unterstützen beispielsweise die Entwicklung regulatorischer T-Zellen (Tregs), die zur Aufrechterhaltung des Immunsystems beitragen (1) . Da sich 70–80 % der Immunzellen im Darm befinden, ist die Verbindung zwischen Darmmikrobiota und dem lokalen Immunsystem von entscheidender Bedeutung (4) .

Das Darmmikrobiom wird stark von Umweltfaktoren wie Ernährung und Antibiotika beeinflusst, oftmals mehr als von der Genetik selbst. Diese Faktoren können das Mikrobiom stören und Entzündungs- sowie Autoimmunerkrankungen begünstigen. Während Antibiotika bei Infektionen unerlässlich sind, können sie zu einer Dysregulation des Immunsystems und zu einem höheren Risiko für Erkrankungen wie Allergien und chronisch entzündlicher Darmerkankungen (IBD) führen. Westliche Ernährung, reich an Fetten und Zusatzstoffen, kann immunbedingte Probleme verschlimmern, indem sie schädliche Bakterien fördert (1) .

Die Wächter des Darms: Wie Mikroben schützen, regulieren und Alarm schlagen

Entgegen früherer Annahmen ist die Darmwand keine statische Wand, sondern interagiert mit Mikroben und Immunzellen. Die Darmwand besteht aus Zellen (sogenannten Epithelzellen), die mit einer Schleimschicht ausgekleidet sind. Diese Schicht fungiert als erste Barriere, um das Eindringen schädlicher Substanzen zu verhindern (5) . Das Darmmikrobiom unterstützt diese Barriere, indem es kurzkettige Fettsäuren (SCFAs) wie Butyrat produziert, die die Epithelzellen (die Zellen, die den Darm auskleiden) ernähren und ihre Barrierefunktion verbessern (1) .

Die Schleimschicht ist entscheidend, um den Körper vor Stress zu schützen. Wird sie jedoch zu dick, kann sie die Aufnahme wichtiger Nährstoffe behindern und möglicherweise zu Mangelerscheinungen führen. Hier spielen schleimabbauende Bakterien eine entscheidende Rolle. Indem sie unseren Schleim konsumieren und verdauen, tragen sie dazu bei, die optimale Dichte aufrechtzuerhalten und tragen so zur allgemeinen Gesundheit bei. Allerdings ist nicht nur die Dichte der Schleimschicht entscheidend, sondern auch ihre Zusammensetzung. Dadurch entsteht eine hochkomplexe Interaktion zwischen dem Darmmikrobiom, dem Schleim und dem Immunsystem, ein Forschungsbereich, in dem wir gerade erst begonnen haben an der Oberfläche zu kratzen (6).

Unsere Mikrobiota schützt den Darm auch, indem sie um Nährstoffe und dem Platz in unserem Darm konkurriert. Dabei nutzt sie Quorum Sensing, einen Kommunikationsprozess, bei dem Bakterien Signalmoleküle, sogenannte Autoinduktoren, freisetzen und erkennen. Wenn diese Moleküle einen bestimmten Schwellenwert erreichen, lösen sie kollektives bakterielles Verhalten aus, wie etwa die Produktion von Toxinen, um Angriffe gegen andere Bakterien zu koordinieren, die Bildung von Biofilmen oder eine Anpassung des Stoffwechsels induzieren. Durch Quorum Sensing koordinieren Bakterien Aktionen wie die Produktion von Antibiotika, um Konkurrenten auszustechen und so zur Aufrechterhaltung der Darmgesundheit und des Gleichgewichts des Mikrobioms beizutragen. Die schlechte Nachricht ist, dass auch schädliche Bakterien diese Strategie anwenden können. Bei einer Antibiotikabehandlung, ungesunder Ernährung oder starkem Stress kann eine Dysbiose, ein Ungleichgewicht des Darmmikrobioms, auftreten. Schädliche Bakterien nutzen Quorum Sensing, um Ihre Immunreaktion zu minimieren und es schädlichen Substanzen zu erleichtern, die Barriere zu überwinden. Dies kann zu chronischen leichten Entzündungen, einem Rückgang der „guten Bakterien“ und einer höheren Anfälligkeit für Infektionen führen (4) .

Die häufigsten Anzeichen einer Dysbiose sind eine verringerte Vielfalt der Mikrobiota, ein Rückgang nützlicher Bakterien oder ein Überwuchern schädlicher Mikroben (7). Wenn Sie jetz neugierig sind, wie es um die Diversität Ihres Darms steht, können Sie dies ganz einfach mit unserem praktischen Testkit für zu Hause herausfinden!

Immunmodulation: Das geheime Kommunikationsnetzwerk des Darms

Die Mikrobiota kommuniziert auch über verschiedene Rezeptoren und Signale mit dem Immunsystem und beeinflusst sowohl angeborene als auch adaptive Immunreaktionen. Diese Interaktion trägt dazu bei, die Fähigkeit des Immunsystems zu formen, nützliche Mikroben zu tolerieren, schädliche Mikroben daran zu hindern, Krankheiten zu verursachen, und die allgemeine Darmgesundheit aufrechtzuerhalten. Darüber hinaus ist eine frühe mikrobielle Besiedlung entscheidend, um das Immunsystem zu trainieren und krankheitsfördernde Aktivitäten zu verhindern. Insgesamt arbeiten Immunsystem und Mikrobiota zusammen, um die Darmgesundheit aufrechtzuerhalten, Immunreaktionen zu regulieren und eine ausgewogene mikrobielle Gemeinschaft sicherzustellen (1) .

Das Darmmikrobiom beeinflusst die systemische Immunität, indem es mikrobielle Produkte freisetzt, die in den Kreislauf gelangen und Immunzellen in entfernten Organen beeinflussen. Von der Mikrobiota stammende Signale modulieren auch die Entwicklung von Immunzellen und beeinflussen die Immunantwort auf Infektionen. Eine Dysbiose der Darmmikrobiota kann die Immunantwort beeinträchtigen und zu entzündlichen Erkrankungen vor Ort und an entfernten Stellen wie in der Lunge führen. Studien zeigen, dass Veränderungen der Darmmikrobiota das Risiko von Allergien und Atemwegserkrankungen erhöhen können und Probiotika das Risiko für Atemwegsinfektionen verbessern reduzieren können (4) .

Den Darm stärken und das Immunsystem aufladen

Die Ernährung hat einen großen Einfluss auf das Darmmikrobiom. Eine ballaststoffreiche Ernährung mit viel Obst, Gemüse und fermentierten Lebensmitteln fördert ein vielfältiges und gesundes Mikrobiom, das wiederum ein robustes Immunsystem unterstützt. Umgekehrt kann eine Ernährung mit einem hohen Anteil verarbeiteter Lebensmittel und Zucker zu Dysbiose und Immunschwäche führen. Verschiedene Nahrungsmittelbestandteile haben spezifische Eigenschaften, die die Interaktion zwischen dem Wirt und einem Krankheitserreger auf unterschiedliche Weise beeinflussen, sowohl direkt als auch indirekt über das Mikrobiom. Ernährungsinterventionen sind ein wertvolles Instrument, um das Eindringen pathogener Mikroorganismen zu verhindern und die Schwere von Infektionen zu mildern (8) .

Probiotika, lebende nützliche Bakterien, und Präbiotika, Ballaststoffe, die nützliche Bakterien ernähren, werden als therapeutische Wirkstoffe zur Wiederherstellung eines gesunden Darmmikrobioms untersucht. Sie helfen unserem Darm auf verschiedene Weise. Sie können mit schädlichen Bakterien um Platz und Nährstoffe konkurrieren, wie unser kommensales Darmmikrobiom. Sie können Substanzen wie SCFAs und Bakteriozine produzieren, die das Wachstum schädlicher Bakterien verhindern. Sie können Immunzellen stimulieren, um die Produktion hilfreicher Immunmoleküle wie Antikörper zu steigern. Sie können die Produktion von Mucin fördern, das unsere Schleimhautbarriere unterstützt, und sie können Darmzellen mit Energie versorgen (9).

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Literatur:

1. Zheng D, Liwinski T, Elinav E. Interaktion zwischen Mikrobiota und Immunität bei Gesundheit und Krankheit. Cell Res. 2020 Jun;30(6):492–506.
2. Coelho GDP, Ayres L, Barreto DS, Henriques BD, Prado M, Passos CM. Erwerb von Mikrobiota je nach Geburtstyp: eine integrative Übersicht. Rev Lat Am Enfermagem [Internet]. 2021 [zitiert 2024 Aug 14];29. Verfügbar unter: https://consensus.app/papers/acquisition-microbiota-according-birth-review-coelho/f92938c4cc4557d3a4eae87466efde2d/
3. Fiebiger U, Bereswill S, Heimesaat MM. Das Zusammenspiel zwischen intestinaler Mikrobiota und Immunität des Wirtes bei Gesundheit und Krankheit analysieren: Erkenntnisse aus keimfreien und gnotobiotischen Tiermodellen. Eur J Microbiol Immunol. 2016 Dez 1;6(4):253–71.
4. Wiertsema SP, van Bergenhenegouwen J, Garssen J, Knippels LMJ. Das Zusammenspiel zwischen dem Darmmikrobiom und dem Immunsystem im Zusammenhang mit Infektionskrankheiten im Laufe des Lebens und die Rolle der Ernährung bei der Optimierung von Behandlungsstrategien. Nährstoffe. 2021 März;13(3):886.
5. Takiishi T, Fenero CIM, Câmara NOS. Darmbarriere und Darmmikrobiota: Gestaltung unserer Immunantworten im Laufe des Lebens. Gewebebarrieren. 2017 Okt 2;5(4):e1373208.
6. Paone P, Cani PD. Schleimbarriere, Mucine und Darmmikrobiota: die erwarteten schleimigen Partner? Gut. 2020 Dez;69(12):2232–43.
7. Hrncir T. Darmmikrobiota-Dysbiose: Auslöser, Folgen, diagnostische und therapeutische Möglichkeiten. Mikroorganismen. 2022, 7. März;10(3):578.
8. Martinez JE, Kahana DD, Ghuman S, Wilson HP, Wilson J, Kim SCJ, et al. Ungesunder Lebensstil und Darmdysbiose: Ein besseres Verständnis der Auswirkungen schlechter Ernährung und Nikotin auf das Darmmikrobiom. Front Endocrinol. 8. Juni 2021;12:667066.
9. Liu Y, Wang J, Wu C. Modulation der Darmmikrobiota und des Immunsystems durch Probiotika, Präbiotika und Postbiotika. Front Nutr [Internet]. 3. Januar 2022 [zitiert 17. August 2024];8. Verfügbar unter: https://www.frontiersin.org/journals/nutrition/articles/10.3389/fnut.2021.634897/full