Der Darm und seine (fast) unbekannten Bewohner

Wien/Graz/Rouen. Wenn man in den letzten Jahren die medizinischen Fortschritte und wissenschaftlichen Veröffentlichungen genauer betrachtet hat, so war vielfach das menschliche Gehirn und seine immense Komplexität im Mittelpunkt des Interesses.Doch je fortgeschrittener "im Kopf" geforscht wurde, desto stärker trat eine weitere Dimension in die wissenschaftliche Welt - das "Bauchgehirn".

Gemeint ist damit der Darm und seine unglaublich vielfältige Mitbewohner-Landschaft. Kaum ein modernes Krankheitsbild, das nicht mit dem so genannten Mikrobiom in Verbindung gebracht wird. Ob Adipositas, Diabetes oder Schlaganfall, was im Darm wohnt, hat Einfluss auf den ganzen Körper, so die Meinung zahlreicher Mediziner und Wissenschaftler.

Sättigungsgefühl und Stoffwechsel 

Über das Sättigungsgefühl eines Menschen entscheiden womöglich auch die Bakterien in seinem Darm mit. In Zell- und Tierversuchen zeigten Wissenschafter, dass Escherichia coli-Bakterien einige Zeit nach dem Essen Signale aussenden, die auf ähnlichen Wegen wie der Körper ein Sättigungsgefühl hervorrufen und die weitere Nahrungsaufnahme einschränken.

Die Forscher stellen ihre Arbeit im Fachblatt "Cell Metabolism" vor. In den vergangenen Jahren haben verschiedene Studien gezeigt, dass die Bakterien im Verdauungstrakt einen wichtigen Einfluss auf die menschliche Gesundheit besitzen. So wurde klar, dass einige Bakterienarten wohl Übergewicht fördern oder mit der Entstehung von chronischen Darmentzündungen, Diabetes oder Allergien in Verbindung stehen. Die Forscher um Jonathan Breton vom Institut national de la sante et de la recherche medicale (Inserm) in Rouen (Frankreich) untersuchten nun, ob Darmbakterien - die für ihr Überleben ja auf den Wirtsorganismus angewiesen sind - auch dessen Hungergefühl beeinflussen.

Sie zeigten zunächst in Zellversuchen, dass regelmäßig "gefütterte" E. coli-Bakterien etwa 20 Minuten nach der Nahrungsaufnahme in die stationäre Wachstumsphase übergehen. Dies ist etwa der Zeitpunkt, an dem sich nach dem Beginn einer Mahlzeit ein Sättigungsgefühl einstellt. In dieser Phase, in der die Zahl der Bakterien weitgehend konstant bleibt, produzieren die Bakterien nun andere Proteine als in der vorhergehenden exponentiellen Wachstumsphase, in der sie sich stark vermehren, berichten die Forscher. Unter anderem stieg der Gehalt eines ClpB genannten Proteins stark an. Dieses Protein ähnele einem bekannten Hormon (?-MSH), das die Sättigung fördert und Hunger unterdrückt.

Verabreichten die Forscher den Protein-Mix, der in den unterschiedlichen bakteriellen Wachstumsphasen produziert wird, Ratten in den Darm, veränderte sich dort der Gehalt bestimmter Hormone, die an der Regulation der Nahrungsaufnahme beteiligt sind. So ließen "Ich bin satt" signalisierende Proteine aus der stationären Wachstumsphase den Gehalt an Peptid YY steigen, einem Hormon, das mit Sättigung assoziiert ist. Die "Ich bin hungrig"-Proteine aus der exponentiellen Wachstumsphase hingegen ließen den Gehalt an GLP-1 steigen, einem Hormon, das die Insulin-Freisetzung fördert, schreiben die Wissenschafter.

Die Änderungen der Proteine scheinen sich auf die Nahrungsaufnahme direkt auszuwirken, meinen die Forscher: So fraßen Mäuse, die für eine Woche zweimal täglich die "satt" signalisierenden Proteine verabreicht bekommen hatten, etwas kleinere Portionen als Mäuse, die die "hungrig" signalisierenden Proteine bekommen hatten. Dafür fraßen sie etwas häufiger. Schließlich zeigte das Team noch, dass die Proteine die Aktivität bestimmter Nervenzellen beeinflussen, die ebenfalls mit der Regulation des Sättigungsgefühls in Verbindung stehen.

"Unsere Studie zeigt, dass bakterielle Proteine von E. coli in die gleichen molekularen Pfade involviert sein können, die der Körper nutzt, um Sättigung zu signalisieren", sagt Studienleiter Serguei Fetissov vom Inserm. "Wir müssen jetzt herausfinden, wie ein verändertes Mikrobiom im Darm diese Physiologie beeinflusst."

"Das sind interessante Experimente", kommentierte Michael Blaut vom Deutschen Institut für Ernährungsforschung (DIfE) in Potsdam die Studie. "Aber ich halte die Daten momentan für überinterpretiert." Für ihn sind viele der postulierten Zusammenhänge noch nicht klar belegt. So hätten die Forscher nicht nachgewiesen, dass es auch im Darm - und nicht nur in der Zellkultur - zu einer Veränderung der Protein-Bildung kommt. Auch sei unklar, welche Komponenten für die beobachteten Effekte verantwortlich seien.

Grazer Forscher rücken Darm und seine Flora ins Blickfeld<p>Geschätzte 600.000 Österreicher und 400 Mio. Menschen weltweit leiden an Diabetes mellitus. In einer neu angelaufenen Studie an der Medizinischen Universität Graz rückt nun auch die Funktion des Darms und seine Flora im Hinblick auf Diabetes ins Blickfeld. Daneben entwickeln Grazer Forscher ein System, das den Blutzucker kontinuierlich misst und nach Bedarf entsprechende Insulin-Mengen freigibt.

Diabetes mellitus - oft als Zuckerkrankheit bezeichnet - ist eine Stoffwechselerkrankung, bei der es durch Insulinmangel zu einer Erhöhung des Blutzuckers kommt, schilderte Harald Sourij im Gespräch mit der APA. Unbehandelt erhöht sich das Risiko für typische Folgeerscheinungen wie Herzkreislauf-Erkrankungen, Schlaganfall, Nierenerkrankungen, Sehstörungen wie auch für das diabetische Fußsyndrom.

"Größte Herausforderung" für das Gesundheitssystem

Wird Diabetes rechtzeitig erkannt, können diese Folgen meist gut unter Kontrolle gehalten und gravierende Auswirkungen wie Amputationen oder Erblindung praktisch immer verhindert werden. "Zusammen mit der Fettleibigkeit stellt Diabetes mellitus wahrscheinlich die größte Herausforderung für unser Gesundheitssystem dar", so der Grazer Stoffwechselexperte.

In den vergangenen Jahren hätten sich in unterschiedlichen Studien Zusammenhänge zwischen der Zusammensetzung und Funktion der Darmflora, dem sogenannten Darm-Mikrobiom und der Entstehung von Übergewicht und auch Diabetes gezeigt, schilderte Sourij. So konnte unter anderem beobachtet werden, dass bei Übergewichtigen die Bakterienzusammensetzung im Darm sich deutlich von Normalgewichtigen unterscheidet. "Das Verhältnis zwischen den Stämmen verschiebt sich, die Vielfalt wird insgesamt geringer", erläuterte der Grazer Forscher. Die Grazer Mediziner gehen von der Hypothese aus, dass sich die Darmbakterien-Zusammensetzung auf chronische Entzündungsprozesse und das Ansprechen des Körpers auf Insulin auswirken könnte.

Darm-Mikrobiom unter der Lupe

Sourijs Forschergruppe beschäftigt sich an der Med-Uni Graz mit der Veränderung des Darm-Mikrobioms, um damit Übergewicht und Diabetes mellitus Typ-2 aktiv beeinflussen zu können: "Wir untersuchen vorerst an 40 übergewichtigen Diabetikern, was sich mit der Gabe eines Probiotikums über einen längeren Zeitraum an der Darmflora verändert und ob damit das Gewicht, die Blutzuckereinstellung sowie das Ansprechen auf Insulin beeinflusst werden können."

Gleichzeitig wird an der Med-Uni Graz ein Blutzuckermesssystem entwickelt, das im Unterhautfettgewebe die Glukose kontinuierlich misst und die richtige Menge Insulin abgeben kann. Die im Rahmen eines EU-geförderten Projektes entwickelte künstliche Bauchspeicheldrüse besteht aus einem Steueralgorithmus für die bedarfsgerechte Insulingabe, einer Insulinpumpe und einem kontinuierlichen Blutzuckermesssystem. Nach ersten 24-Stunden-Experimenten im Forschungszentrum bzw. einwöchigen Heimanwendungen konnte jüngst auch in einem dreimonatigen Heimexperiment die Sicherheit des Systems bestätigt werden.