Die Mikrobiom-Wissenschaft könnte eine Revolution im Gesundheitswesen bringen

Autorin: Johanna Saalfrank (B.Sc. Ernährungswissenschaft & Masterstudentin Nutritional Medicine an der Universität zu Lübeck)

Während Wissenschaftler erforschen, wie sich das Mikrobiom auf unseren Körper und unsere Psyche auswirkt, stellen sich einige Experten grundlegende Veränderungen in der Art und Weise vor, wie wir Lebensmittel gesundheitlich bewerten.  Wer versteht, wie Ballaststoffe und sekundäre Pflanzenstoffe unser Mikrobiom verändern, der kann seinen Stoffwechsel gezielt beeinflussen.

Unser Darm ist kein Entsorgungsrohr für Ausscheidungen, sondern ein hoch vitales, körpereigenes „Ökosystem“: Die zahlreichen Bakterien, die unseren Verdauungstrakt besiedeln spielen die entscheidende Hauptrolle. Sie helfen uns nicht nur bei der Verdauung und stellen mitunter hochfunktionale „Pharmastoffe“ und lebenswichtige Vitamine her. Sie sorgen auch dafür, dass wir gesund bleiben. Dabei kommt es auf das richtige Bakterien-Gleichgewicht an! Mit unserer Ernährung können wir beeinflussen, welche Organismen sich in unserem Darm niederlassen und welchen wir keinen Nährboden bieten. Insbesondere den Ballaststoffen und sekundären Pflanzenstoffen kommt die Aufgabe zu, ein Milieu zu schaffen, in dem sich die gewünschten Bakterien wohlfühlen. Wie genau das funktioniert? Mehr dazu hier.

Wie Bakterien für uns arbeiten

Auf und in unserem Körper leben Billionen kleinster Organismen, ohne dass wir viel davon mitbekommen. In ihrer Anzahl übersteigen sie die Weltbevölkerung um ein Vielfaches! Die sogenannten Mikroben, zu denen unter anderem Bakterien, Viren und Pilze zählen, werden zusammen als das Mikrobiom bezeichnet. Sie besiedeln jede Körperoberfläche, die Kontakt zur Außenwelt hat. Dazu gehören neben Haut, Mund, Magen und Darm auch ein Teil unserer Harnröhre und die Vagina. An jedem dieser Orte übernehmen die Mikroorganismen unterschiedliche Aufgaben und unterstützen die Funktionen unseres Körpers in vielerlei Hinsicht (Abb. 1).

Am größten ist das Gewimmel jedoch in unserem Verdauungstrakt, wobei sich die Besiedlungsdichte und Verteilung der verschiedenen Mikroorganismen je nach Darmabschnitt stark unterscheidet. Während sich im Dünndarm vergleichsweise wenige Mikroben befinden, ist der Dickdarm dicht besiedelt – die Bakterienmasse kommt hier locker auf ein Gewicht von ca. 2 Kilogramm! Die Bakterien des sogenannten intestinalen Mikrobioms, so die wissenschaftliche Bezeichnung der „Darmflora“, lassen sich in verschiedene Bakterienstämme einteilen, beispielsweise Enterobakterien, Streptokokken, Bifidobakterien. So verschieden ihre Namen, so unterschiedlich und vielseitig sind auch ihre Aufgaben.

Das intestinale Mikrobiom trägt maßgeblich zu unserer Verdauung bei, indem es uns unter anderem spezifische Enzyme zur Verfügung stellt, die wir Menschen selbst nicht besitzen. Dadurch erlangen wir Zugang zu Nährstoffen und können Energie aus Nahrungsbestandteilen gewinnen, die unser Darm ohne die Hilfe der kleinen Organismen nicht alleine aufspalten könnte. Die Nährstoffe gelangen anschließend über die Darmschleimhaut im Dünndarm in unseren Blutkreislauf und können von dort in unserem Körper verteilt werden (1).

Das Mikrobiom produziert bei der Verdauung unseres Nahrungsbreis außerdem weitere Substanzen, von denen wir profitieren. Ein wichtiges Beispiel sind verschiedene kurzkettige Fettsäuren (SCFA – Short Chain Fatty Acids), die unter anderem als Energiequelle für unsere Darmschleimhaut dienen. Die Schleimhaut als Teil unseres Immunsystems ist ein mechanischer Schutz vor verschiedensten Keimen und Krankheitserregern. Eine zu dünne Darmschleimhaut ist durchlässig (Engl. „leaky gut“) und lässt unerwünschte Stoffe durch. Der Körper reagiert auf diesen Angriff mit einer überschießenden Immunantwort welche entzündliche Krankheiten hervorrufen kann.

Einige Studien haben gezeigt, dass kurzkettige Fettsäuren außerdem äußerst hilfreich zur Verbesserung der Insulinsensitivität sind, die Gewichtsregulierung erleichtern und Entzündungen vorbeugen. Beim Abbau unserer Nahrung produzieren die Darmbakterien zusätzlich essentielle Vitamine, wie Folate, Vitamin K, Biotin, Vitamin B12 und Vitamin B2. (2)

Darmbakterien modulieren den Hormonhaushalt

Selbst unser Hormonhaushalt profitiert von den Darmbewohnern: Das Mikrobiom produziert nicht nur selbst Hormone, sondern kann auch die Ausschüttung verschiedener körpereigener Hormone regulieren. „Glückshormone“ wie Dopamin oder Serotonin sind in unserem Verdauungstrakt zu finden und steuern vor Ort unter anderem die Nährstoffaufnahme durch die Darmwand. Durch den „direkten Draht zum Gehirn“ über Nervenverbindungen im Rückenmark gelangen nicht nur Befehle vom Gehirn in den Darm. Auch auf umgekehrtem Weg wir viel gesteuert. So reguliert das Mikrobiom die Ausschüttung weiterer Hormone, beispielsweise regt das „Hungerhormon“ Ghrelin unseren Appetit an. Auch die Produktion des weiblichen Geschlechtshormons Östrogen hängt unmittelbar von unserem Mikrobiom ab: Erst die fleißigen Darmbakterien überführen eine Vorstufe des Östrogens in das aktive Hormon (3). Eine ausgeglichene Darmbakterien-Gesellschaft ist deshalb auch hierbei so wichtig, weil sowohl zu wenig als auch zu viel Östrogen zu gesundheitlichen Beschwerden und schweren Erkrankungen, etwa Krebs führen kann.

Ein gesundes Mikrobiom für ein starkes Immunsystem

Das Immunsystem profitiert in besonderem Maße von den Bewohnern im Darm. Das intestinale Mikrobiom bildet einerseits eine physische Barriere und schützt andererseits durch die Produktion spezifischer antimikrobieller Substanzen vor dem Eindringen von Pathogenen (Krankheitserregern). Da der Platz im Darm begrenzt ist, konkurrieren unsere Mikroben mit unerwünschten Bakterien und verhindern im Normalfall deren Wachstum. Darüber hinaus unterstützen unsere Darmbakterien die Entwicklung des Immunsystems: Signale und Stoffwechselprodukte der Mikroorganismen können von Immunzellen wahrgenommen und in physiologische Reaktionen übersetzt werden. Bei Untersuchungen von Tieren, die gezielt keimfrei, also ohne jegliche Darmbakterien, gezüchtet wurden, stellte man fest, dass diesen Tieren eine angemessene Immunantwort auf Krankheitserreger fehlte (4). Damit zeigte sich die Relevanz des Mikrobioms für die Immunabwehr.

Gleichgewicht zwischen gut und böse

Solange wir uns gesund fühlen, bekommen wir nicht viel von der tatkräftigen Unterstützung des Mikrobioms mit. Der Anteil der verschiedenen „richtigen“ Mikroben scheint in der Balance mit unserer Darmschleimhaut zu sein. Ist dieses Gleichgewicht, die Eubiose, gestört, spricht man von einer Dysbiose. „Gute Bakterien“ wie Laktobazillen und Bifidobakterien halten Krankheitserreger wie beispielsweise Clostridien in Schach.

DAS einzigartig perfekte Mikrobiom gibt es aber gar nicht! Was für den einen gesund ist, muss für den anderen nicht im selben Maße der Gesundheits-Garant sein. Nichtsdestotrotz ist der enorme Einfluss der Darmflora auf unsere Gesundheit unumstritten. In den letzten Jahrzehnten trugen verschiedene, großangelegte Studien dazu bei, die Funktionen einzelner Vertreter des Mikrobioms und die optimale Zusammensetzung zu verstehen. Das Human Microbiome Project war eines der ersten, bahnbrechenden Versuche, das perfekte, natürliche Chaos in unserer Körpermitte aufzudecken. Es wird fortlaufend an verbesserten Entschlüsselungsmethoden gearbeitet, um die wichtige Rolle des Mikrobioms bei der Aufrechterhaltung des Gleichgewichts zwischen Gesundheit und Krankheit zu verstehen (5). 

Wie das Mikrobiom unsere Gesundheit beeinflusst

Die Liste der Krankheiten, bei denen das Mikrobiom eine Rolle spielt oder spielen könnte, wächst von Jahr zu Jahr.

Zahlreiche Studien zeigen, dass das Mikrobiom einen Einfluss auf chronische Krankheiten wie Adipositas, chronisch entzündliche Darmerkrankungen (CDE), das metabolische Syndrom, Atherosklerose, chronische Lebererkrankungen oder Diabetes Mellitus Typ 2 zu haben scheint. Die Entstehung von Autoimmunerkrankungen wie Hashimoto Thyroidea oder PCOS könnte ebenfalls mit einem Ungleichgewicht des Mikrobioms in Verbindung stehen. Selbst bei der Entstehung von Krebs, mehren sich die Hinweise auf die Beteiligung des Mikrobioms (6)(7). Um eindeutige Aussagen liefern zu können, muss jedoch immer die Frage gestellt werden, ob eine Fehlbesiedlung des Darms (Dysbiose) zur Krankheit führt oder ob die Dysbiose Folge der Erkrankung ist – das klassische Henne-Ei-Problem!

Wir züchten uns ein Mikrobiom an

In dem Moment, in dem ein Kind geboren wird, besiedeln erste Bakterien den Körper des Neugeborenen. Dabei spielt der Geburtsvorgang eine entscheidende Rolle: Kinder, die natürlich entbunden werden, haben Kontakt zur Bakterienwelt des Geburtskanals und der Vaginalschleimhaut der Mutter. Kommt ein Kind dagegen per Kaiserschnitt zur Welt, ist es völlig anderen Bakterien ausgesetzt. Als erstes kommt es etwa mit den Handschuhen des Krankenhauspersonals in Berührung und hier tummeln sich ganz andere Bakterienarten als im Geburtskanal.

Die britische „Baby Biom Study“ belegte die unterschiedliche Zusammensetzung des intestinalen Mikrobioms von Kindern, die natürlich bzw. per Kaiserschnitt zur Welt kamen. Sie lieferte außerdem Hinweise, dass Kaiserschnitt-Kinder weniger von den „guten“ Bakterienstämme in ihren Därmen beherbergten. Dafür besiedelten vermehrt eher unerwünschte bzw. potentielle Krankheitserreger ihren Verdauungstrakt. Die Studie warf den Verdacht auf, dass Krankheiten im Kindesalter möglicherweise ihren Ursprung in der ersten „Fehlkolonisation“ des intestinalen Mikrobioms haben, wobei diese Vermutung weiterführender Untersuchungen bedarf (8).

Im Laufe unseres Lebens züchten wir uns ein ganz individuelles Mikrobiom an. Unsere Lebensweise, die Ernährung und unsere Umwelt beeinflussen dabei maßgeblich, welche Mikroorganismen sich in unserem Magen-Darm-Trakt niederlassen. Der steigende Konsum stark verarbeiteter Lebensmittel mit diversen Zusatzstoffen, der Anstieg psychischer Erkrankungen und ungesunder Lebensgewohnheiten wie Rauchen, Drogenkonsum oder Schlafmangel aber auch der vermehrte Einsatz von Antibiotika und Desinfektionsmitteln können zu einer Dysbiose beitragen. 

Es ist kein Geheimnis, dass unsere Ernährung einen unheimlich großen, wenn nicht den bedeutendsten Einfluss auf unser Mikrobiom hat. Dennoch erschweren die zahlreichen übrigen Faktoren sowie individuelle Nahrungsmittelunverträglichkeiten und vieles mehr die Entwicklung allgemeiner Ernährungsempfehlungen für ein gesundes Mikrobiom.

Prä-, Pro- und Postbiotika

Im Kontext einer darmfreundlichen Ernährung fallen oft die Begriffe Probiotika und Präbiotika. Probiotika sind lebende Mikroorganismen, die einen gesundheitlichen Nutzen bringen. In Form von fermentierten Lebensmitteln (Sauerkraut, Joghurt, Bier, Wein) finden z.B. probiotische Milchsäurebakterien oder Hefen den Weg in unseren Verdauungstrakt. Es wird empfohlen etwa 5 Gramm Probiotika pro Tag zu sich zu nehmen, wobei eine Erhöhung bei Verdauungsbeschwerden durchaus sinnvoll sein kann. Im Darm unterstützen sie unter anderem die Ansiedlung gewünschter Bakterien und fördern ein gesundes Mikroben-Gleichgewicht.

Präbiotika sind für uns Menschen unverdauliche Lebensmittelbestandteile, die jedoch unser intestinales Mikrobiom ernähren. Sie begünstigen das Wachstum „guter“ Mikroben, sind also das Futter für jene Bakterien, die wir gerne behalten möchten.  Sie sorgen außerdem für eine aktive Verdauung und unterstützen die Darmperistaltik. Zahlreiche Lebensmittel haben präbiotische Eigenschaften: Vollkornprodukte, Kleie, Artischocke, Chicorée, Lauch, Zwiebeln, Knoblauch, Schwarzwurzeln, Avocado und unreife Bananen liefern zum Beispiel Futter für unsere lieben Darmbewohner.

Ein wörtliches Zitat aus dem aktuellen Blog von Prof. Martin Smollich finden wir an dieser Stelle ganz interessant:

„Probiotika: Sind tote Bakterien wirksamer als lebende?

…Eine aktuell in Nature Medicine publizierte Studie liefert nun höchst interessante Ergebnisse zum therapeutischen Einsatz von Probiotika bei Menschen mit Metabolischem Syndrom (Depommier et al. 2019):  Bei der Auswertung der Studie nach drei Monaten zeigte sich eine Überraschung: Nur bei jenen Patienten, die die abgetöteten Bakterienkulturen erhalten hatten, war es zu statistisch signifikanten Verbesserungen des Metabolischen Syndroms gekommen: Ihre Insulin-Konzentrationen im Blut waren um ein Drittel reduziert, und das Gesamtcholesterin war um 8,7 % gesunken. Auch das Körpergewicht war im Vergleich zur Placebogruppe um 2,3 kg gesunken, die Fettmasse und der Hüftumfang waren vermindert, Entzündungsmarker im Blut und Leberwerte waren verbessert. Bei den Patienten dagegen, die Probiotika mit lebenden Bakterienkulturen erhalten hatten, blieben diese positiven Effekte aus. Der Erklärungsversuch: Durch die thermische Behandlung der Bakterien (Pasteurisierung) wurden funktionale Eiweiße freigesetzt und waren im menschlichen Darm höher konzentriert enthalten als beim Kontakt mit lebenden Bakterien. Diese toten, aber besonders stoffwechselaktiven Bakterien, werden auch als Postbiotika bezeichnet…“ Quelle: https://www.ernaehrungsmedizin.blog/2019/07/10/probiotika-sind-tote-bakterien-wirksamer-als-lebende/

Ballaststoffe für uns und unsere Bewohner

Ballaststoffe zählen also auch zu den Präbiotika da sie vom Menschen allein nicht verdaut werden können. Sie sind komplex aufgebaute Kohlenhydrate, die in pflanzlichen Lebensmitteln vorkommen; tierische Nahrungsmittel enthalten praktisch keine Ballaststoffe. Aufgrund ihrer besonderen chemischen Struktur können unsere Verdauungsenzyme sie nicht aufspalten und verdauen. Ballaststoffe bestehen zwar auch fast „nur“ aus Glucosebausteinen, diese werden jedoch über eine andere Verknüpfung zusammengehalten als in den verdaulichen Kohlenhydraten wie Stärke oder Haushaltszucker – und hierfür verfügt der Mensch nicht über das passende Verdauungsenzym. Daher passieren die Ballaststoffe den Dünndarm und landen unverdaut in unserem Dickdarm. Dort dienen sie im besten Falle den Bakterien als Festmahl.

Ballaststoff ist nicht gleich Ballaststoff

Besonders wichtig für das Mikrobiom und damit für unseren Stoffwechsel sind Ballaststoffe, die für die Bakterien verstoffwechselbar sind. Man spricht von „Microbiota accessible carbohydrates“ (also „Mikrobiom zugängliche Kohlenhydrate“), kurz MACs. Dazu zählen z.B. die wasserlöslichen β-Glucane (v.a. in der sog. Steinzeit-Gerste und Hafer) und Pektine (v.a. in der Apfelschale) aber auch feinstvermahlene Kleie. Durch die mikrobielle Verwertung entstehen wichtige Stoffwechselprodukte wie kurzkettige Fettsäuren, die eine pH-Wert-Senkung im Darm mit sich bringen und damit das Wachstum von „guten“ Bakterien fördern und das von Krankheitserregern hemmen. MACs haben generell einen positiven Einfluss auf die Zusammensetzung des Mikrobioms, können damit das Immunsystem positiv beeinflussen und haben das Potential Entzündungsreaktionen im Darm zu reduzieren.

Die Industrie hat interessante Wege gefunden, Getreide so zu verarbeiten, dass die enthaltenen Ballaststoffe für das Mikrobiom noch besser verfügbar sind. Beispielsweise kann Kleie ultrafeinst vermahlen werden und wird dadurch mit ihrem hohen Gehalt an MACs quasi zu einem „Booster“ für die Darmgesundheit.

Was es mit der Wasserbindung auf sich hat

Die verschiedenen Ballaststoffe können mehr oder weniger Wasser binden. Durch die Wasserbindung wird der Nahrungsbrei visköser. Dadurch verweilt die Nahrung länger im Magen, was zu einer Verbesserung des Sättigungsgefühls führen kann. Nachdem die Nahrung den Magen eher langsam durchläuft, transportiert der Darm den Nahrungsbrei mit höherer Geschwindigkeit Richtung Darmausgang; die Verweildauer ist also kürzer. Dies hat den Vorteil, dass potentielle Schadstoffe nur kurzzeitigen Kontakt zur Darmschleimhaut haben, also mit geringerer Wahrscheinlichkeit in den Organismus eindringen können.

Ballaststoffe können zudem Cholesterin binden und schneller ausscheiden – das hat wiederum einen positiven Effekt auf den Blutcholesterinspiegel.

Zellulose und Lignin dagegen zählen zu den wasserunlöslichen Ballaststoffen. Sie binden zwar weniger Wasser, da sie jedoch von den Bakterien kaum verstoffwechselt werden, sorgen sie dennoch für ein erhöhtes Stuhlvolumen und damit für eine schnellere Darmpassage – sie erleichtern also den Stuhlgang. Viel Trinken ist dabei allerdings äußerst wichtig!

Ballaststoffe sind zwar unverdaulich, jedoch keineswegs unnütz

Unverdauliche Ballaststoffe sind also gerade wegen ihrer Unverdaulichkeit so gesund! Versteh mich nicht falsch – verdauliche Makronährstoffe sind natürlich mindestens genauso wichtig, sonst würden wir quasi trotz Nahrungsaufnahme „verhungern“. Um gesund zu bleiben, benötigen wir aber beides! Kurz zusammengefasst fermentieren die guten Bakterien unseres Mikrobioms die unverdaulichen, wasserlöslichen Ballaststoffe zu kurzkettigen Fettsäuren wie Acetat, Propionat und Butyrat. Diese Fettsäuren wirken sich positiv auf die Darmschleimhaut aus: sie modulieren die Durchlässigkeit des Darms, fördern die Erneuerung der Darmzellen und stellen eine zusätzliche Energiequelle für sie dar. Wird den Darmbakterien dagegen keine Nahrung in Form von Ballaststoffen zur Verfügung gestellt, stillen sie ihren Hunger unter anderem mit der Verdauung von Zellen der so wichtigen Darmschleimhaut – die Darmschleimhaut verkümmert und die Durchlässigkeit der Darmwand für unerwünschte Stoffe wird erhöht!

Einige Studien zeigen bereits, dass der Verzehr von Ballaststoffen der Entstehung verschiedener Krankheiten wie Adipositas, Fettstoffwechselstörungen, Bluthochdruck, koronaren Herzkrankheiten und manchen Krebserkrankungen vorbeugen kann (9).

Wie viele Ballaststoffe sollte man täglich essen?

Laut der Deutschen Gesellschaft für Ernährung (DGE) sollten mindestens 30 g Ballaststoffe pro Tag auf dem Teller landen. Trotz der vielen positiven Eigenschaften für unsere Gesundheit erreicht der Großteil der Bevölkerung diese empfohlene Menge nicht. Der Ballaststoffgehalt der Nahrung lässt sich leicht steigern, indem z.B. Vollkornprodukte bevorzugt und Gemüse, Obst, Pilze sowie Hülsenfrüchte in den täglichen Speiseplan integriert werden.

Möchte man seinem Mikrobiom etwas Gutes tun, empfiehlt es sich darauf zu achten, dass möglichst viele verschiedene Ballaststoffe aufgenommen werden.

Vielfalt ist die Devise

Vielfältige Ballaststoffe für ein vielfältiges Mikrobiom, denn jede Bakterienart bevorzugt eine etwas andere Nahrung. So können z.B. Bifidobakterien und Laktobazillen besonders gut das Polysaccharid β-Glucan aus Gerste und Hafer verwerten. β-Glucane sind bislang eine der wenigen Ballaststoffe, für die es offizielle Health-Claims gibt: sie können sowohl zur Aufrechterhaltung eines normalen Cholesterinspiegels im Blut beitragen als auch den Blutzuckeranstieg nach einer Mahlzeit geringer ausfallen lassen.

Als besonderer Vertreter der Ballaststoffe haben die sogenannten resistenten Stärken einen positiven Einfluss auf unser Mikrobiom. Es gibt verschiedene Formen von resistenter Stärke – siehe hierzu auch den Blogeintrag zum Grundlagenwissen über Kohlenhydrate. Beim Abkühlen von gekochten kohlenhydratreichen Lebensmitteln wie z.B. Kartoffeln, Nudeln oder Reis verändert sich die chemische Struktur der Stärkemoleküle, sodass sie für uns Menschen fast unverdaulich werden. Im sogenannten „Wüsten-Weizen“ steckt dagegen von Natur aus schon ein großer Anteil an resistenter Stärke. Unsere Darmbewohner profitieren von den unverdaulichen Stärkemolekülen und nutzen diese ebenfalls zur Herstellung von kurzkettigen Fettsäuren, zu denen u.a. Butyrat gehört (10). Lebensmittelrechtlich zählt die resistente Stärke daher auch zu den Ballaststoffen.

Dass der Ersatz von verdaulicher Stärke in einer Mahlzeit durch resistente Stärke dazu beiträgt, dass der Blutzuckerspiegel nach der Mahlzeit weniger stark ansteigt, ist wissenschaftlich belegt und damit auch in einem offiziellen Health-Claim wiederzufinden.

Steigere deine Ballaststoffzufuhr Schritt für Schritt!

Von heute auf morgen von einer ballaststoffarmen auf eine ballaststoffreiche Ernährung umsteigen? Besser nicht! Solltest du dich nun entschieden haben, deine Ballaststoffzufuhr (aus guten Gründen) zu steigern, empfiehlt sich eine allmähliche Steigerung der Ballaststoffzufuhr: die Mikroben in unserem Darm sind auf deine persönliche Ernährungsweise eingestellt; übersäst du sie plötzlich mit zuvor nicht dagewesenen Mengen an Ballaststoffen, kann es schnell zu unerwünschten Wirkungen wie Blähungen, Bauchkrämpfen oder Verstopfung kommen. Die anfängliche Motivation, sich ballaststoffreicher zu ernähren kann dadurch schnell zu Nichte werden. Um den unangenehmen Effekten entgegenzuwirken ist es wichtig, den Ballaststoffanteil in der Ernährung schrittweise über mehrere Wochen zu erhöhen und immer ausreichend Wasser zu trinken. Das ermöglicht den Bakterien in deinem Verdauungssystem, sich an die Veränderungen anzupassen.

Sekundäre Pflanzenstoffen haben primären Einfluss

Dass Pflanzen besonders viele Mikronährstoffe, also Mineralstoffe und Vitamine enthalten, ist für die Allermeisten keine Neuigkeit. Weniger bekannt sind jedoch ihre wertvollen sekundären Pflanzenstoffe.

Diese Pflanzeninhaltsstoffe werden auch Phytochemikalien oder Phytamine genannt und dienen der Pflanze ursprünglich als Fressschutz oder als Lockstoff für Insekten. Knabbert etwa eine Raupe an einem saftigen Blatt, verteidigt sich die verletzte Pflanze, indem sie für Raupen ungenießbare Stoffe abgibt, die den Fressfeind vertreiben. Während sekundäre Pflanzenstoffe gezielt Fressfeinde abwehren, ist ihr Verzehr für den Menschen mit zahlreichen gesundheitsförderlichen Eigenschaften verbunden.

Unter anderem ist bekannt, dass sekundäre Pflanzenstoffe an sogenannte Aryl-Hydrocarbonrezeptoren (AHR) binden können. Diese Rezeptoren regulieren den Abbau wichtiger gesundheitsgefährdender Stoffe und erfüllen gleichzeitig zentrale Funktionen u. a. in der Immunabwehr und bei der Organbildung. Weiterführende Forschungsarbeiten haben gezeigt, dass AHR sowohl für ein funktionierendes Darmimmunsystem als auch für ein gesundes Gleichgewicht in unserem intestinalen Mikrobiom notwendig sind. Es ist bereits erforscht, dass verschiedene intestinale Mikroorganismen den sekundären Pflanzenstoff Indolylglukosinolat, der vor allem in Kreuzblütlern wie Spargel oder Kohl enthalten ist, chemisch so umwandeln, dass er an genau diese AHR binden kann. 

Ein populäres und derzeit stark erforschtes Beispiel für sekundäre Pflanzenstoffe sind die sogenannten Polyphenole, die besonders in Kakao, Weintrauben, Tee oder Granatapfel enthalten sind. Circa 90% der Polyphenole gelangen mit dem Speisebrei in den Dickdarm, wo sie von verschiedensten Mikroben zu unterschiedlichen Stoffen abgebaut werden.

Die sogenannte Bioverfügbarkeit gibt an, zu wie viel Prozent ein Nährstoff oder sekundärer Pflanzenstoff aufgenommen werden kann. Durch spezielle Verarbeitungstechniken, wie Hitzeeinwirkung oder feines Mahlen kann die Bioverfügbarkeit gesteigert werden. Auch die An- bzw. Abwesenheit bestimmter Nährstoffe wie Eiweiß, Fett oder antioxidativ wirkender Vitamine (z.B. Vitamin C und E) beeinflussen die Verfügbarkeit.

Ein Polyphenol, das zwar kaum vom menschlichen Körper aufgenommen, aber von unserem intestinalen Mikrobiom zu anderen Stoffwechselprodukten umgebaut wird, ist Rutin (Abb. 2). Rutin schützt die Pflanze vor UV-Strahlen und kann beim Menschen antioxidativ wirken. Auch sorgt Rutin dafür, dass sich „gute“ Mikroorganismen in unserem Verdauungstrakt vermehren. Zudem gibt es Hinweise, dass sich Rutin positiv auf den Blutzuckerspiegel auswirken kann.

Unsere Darmbewohner nutzen Rutin, um Quercetin, einen weiteren sekundären Pflanzenstoff, herzustellen. Sowohl der Vorläufer Rutin als auch das Produkt Quercetin zeigen in Tierversuchen einen positiven Effekt auf chronisch-entzündliche Darmerkrankungen. Auch eine blutverdünnende Wirkung, die die Bildung von Blutgerinnseln verhindern kann, konnte im Tierversuch bereits nachgewiesen werden. Ob dies auch beim Menschen funktioniert, wird derzeit noch erforscht. Klar ist hingegen bereits:  Rutin- und Quercetinverbindungen haben einen positiven Einfluss auf die Zusammensetzung des Mikrobioms. Eine der besten natürlichen Rutinquellen ist neben Obst und Gemüse vor allem der Tatarische Buchweizen, der 100 Mal mehr Rutin enthält als „gewöhnlicher“ Buchweizen.

Was das Mikrobiom gar nicht mag

So wie du dein Mikrobiom mit Ballaststoffen und sekundären Pflanzenstoffen verwöhnen kannst, gibt es aber auch Ernährungsweisen, die du tunlichst vermeiden solltest, wenn dir die millionen Freunde im Darm und damit die eigene Gesundheit wichtig sind. Dazu gehört logischerweise eine einseitige und ballaststoffarme Ernährung. Es hat sich aber auch gezeigt, dass gerade Zusatzstoffe (v.a. Emulgatoren und Süßstoffe) in Lebensmitteln dem Mikrobiom das Leben schwer machen können. Also vermeide möglichst stark verarbeitete Lebensmittel und „Fastfood“, die sich negativ auf die Vielfalt und Stabilität des Darmmikrobioms auswirken.

Personalisierte Ernährung für unser Mikrobiom

Fest steht: Jeder von uns besitzt bereits seine individuelle Bakteriengesellschaft, die beginnend mit der Geburt den Darm besiedelt hat. Welche Mikroorganismen sich im Laufe des Lebens in unserem Darm weiterhin niederlassen, hängt unmittelbar von den Nahrungsmitteln ab, die wir ihnen über unsere Ernährung zur Verfügung stellen. Hinzu kommen aber viele weitere Einflussfaktoren, etwa der Wohnort, also die Umwelt, oder die sportliche Betätigung. Aus diesem Grund kann es nicht die eine allgemeingültige Ernährungsempfehlung für alle geben. Das Forschungsfeld der personalisierten Ernährung wird in Zukunft einen wichtigen Beitrag dazu leisten, wie jeder Einzelne von uns sein eigenes Mikrobiom bestmöglich unterstützen kann.

Bis wir alle unsere persönliche Ernährungsempfehlung in den Händen halten, lohnt es sich durch einen gesunden Lebensstil mit ausreichend Bewegung und vielfältigen, vollwertigen, ballaststoffreichen und bunten (da das ein Hinweis auf verschiedene sekundäre Pflanzenstoffe ist) Lebensmitteln den gesundheitsförderlichen Mikroorganismen ausreichend Futter zum Wachstum zu bieten und für die richtigen Bedingungen im Darm zu sorgen, in der sich die richtigen Bakterien wohl fühlen.

Quellen:

1. Barko PC, McMichael MA, Swanson KS, Williams DA. The Gastrointestinal Microbiome: A Review. J Vet Intern Med. 2018 Jan;32(1):9-25. doi: 10.1111/jvim.14875.
2. Canfora EE, Jocken JW, Blaak EE. Short-chain fatty acids in control of body weight and insulin sensitivity. Nat Rev Endocrinol. 2015 Oct;11(10):577-91. doi: 10.1038/nrendo.2015.128.
3. Farzi A, Fröhlich EE, Holzer P. Gut Microbiota and the Neuroendocrine System. Neurotherapeutics. 2018 Jan;15(1):5-22. doi: 10.1007/s13311-017-0600-5.
4. Vieira SM, Pagovich OE, Kriegel MA. Diet, microbiota and autoimmune diseases. Lupus. 2014 May;23(6):518-26. doi: 10.1177/0961203313501401.
5. Integrative HMP (iHMP) Research Network Consortium. The Integrative Human Microbiome Project. Nature. 2019 May;569(7758):641-648. doi: 10.1038/s41586-019-1238-8.
6. Cresci GA, Bawden E. Gut Microbiome: What We Do and Don’t Know. Nutr Clin Pract. 2015 Dec;30(6):734-46. doi: 10.1177/0884533615609899.
7. Budden KF, Shukla SD, Rehman SF, Bowerman KL, Keely S, Hugenholtz P, Armstrong-James DPH, Adcock IM, Chotirmall SH, Chung KF, Hansbro PM. Functional effects of the microbiota in chronic respiratory disease. Lancet Respir Med. 2019 Oct;7(10):907-920. doi: 10.1016/S2213-2600(18)30510-1.
8. Kim H, Sitarik AR, Woodcroft K, Johnson CC, Zoratti E. Birth Mode, Breastfeeding, Pet Exposure, and Antibiotic Use: Associations With the Gut Microbiome and Sensitization in Children. Curr Allergy Asthma Rep. 2019 Mar 11;19(4):22. doi: 10.1007/s11882-019-0851-9.
9. Simpson HL, Campbell BJ. Review article: dietary fibre-microbiota interactions. Aliment Pharmacol Ther. 2015 Jul;42(2):158-79. doi: 10.1111/apt.13248.