Arteriosklerose, Fettleber und Typ-2-Diabetes

Bakterielle TMA-Bildner fördern Arteriosklerose

Einige Darmbakterien setzen Cholin, Carnitin und Lecithin zu Trimethylamin (TMA) um. Cholin, Carnitin und Lecithin sind zum Beispiel in Fleisch oder Eiern, aber auch in Nahrungsergänzungsmitteln für den Muskelaufbau enthalten. Das gebildete TMA ist ein Gas, das gut resorbiert und von Leberenzymen rasch zu Trimethylamin-N-oxid (TMAO) oxidiert wird.

Erhöhte TMAO-Spiegel sind mit einem höheren Risiko für kardiovaskuläre Erkrankungen assoziiert - insbesondere Herzinfarkt und Schlaganfall. TMAO steigert die Konzentration des Makrophagen-spezifischen Cholesterins und die Bildung von Schaumzellen in der Gefäßwand. Außerdem treibt es Entzündungen der Gefäßwand voran und erhöht die Aktivität der Thrombozyten.⁵

Bilophila wadsworthia verstärkt die ungünstigen Auswirkungen einer Ernährung, die reich an gesättigten Fettsäuren ist. Auf eine entsprechende Überernährung reagiert das Darmbakterium mit vermehrtem Wachstum, wie eine aktuelle Studie mit übergewichtigen und adipösen Erwachsenen gezeigt hat.¹⁰

Auch andere Darmbakterien können mit ihren Stoffwechselprodukten die Leber belasten. Die Konzentration der iso-Fettsäuren zeigt an, wie stark die Darmbakterien Hepatotoxine wie Ammoniak, Indol¹², Skatol und Phenol bilden. Die Stoffe entstehen beim Proteinabbau – zusammen mit den verzweigtkettigen Fettsäuren iso-Buttersäure und iso-Valeriansäure, die mit dem Stuhl ausgeschieden und nachgewiesen werden können.
Ursache eines gesteigerten bakteriellen Proteinabbaus können hohe Zellzahlen proteolytischer Bakterien im Darm sein und eine Ernährung, die reich an tierischem Protein ist.

Prevotella copri ist das Darmbakterium, das bei der Produktion der BCAA die größte Rolle spielt – und damit auch insgesamt bei der Entstehung der Insulinresistenz, wie eine dänische Kohorte mit nicht-diabetischen Männern aufdeckte¹⁵. In einer weiteren Untersuchung waren bei Patienten mit Typ-2-Diabetes die Zellzahlen von Prevotella copri und die LPS-Konzentrationen erhöht.²

Auch die von der Darm-Mikrobiota gebildete Essigsäure fördert die Fetteinlagerung bei einer fettreichen Ernährung und verstärkt gleichzeitig das Hungergefühl.
Untersuchungen an Ratten haben gezeigt: Nahmen die Tiere Nahrung mit hohem Fettgehalt zu sich, produzierte die Darm-Mikrobiota verstärkt Essigsäure. Das aktivierte das parasympathische Nervensystem¹³; die Glukose-stimulierte Insulinsekretion und die Ghrelin-Sekretion verstärkten sich. Durch die gesteigerte Ghrelin-Sekretion fraßen die Ratten deutlich mehr und die erhöhte Glukose-stimulierte Insulinsekretion förderte die Energiespeicherung in Form von Fett. Die Ratten lagerten in der Skelettmuskulatur und in der Leber Fett ein.
Aber auch eine zuckerreiche Ernährung kann die Essigsäure-Konzentration im Darm erhöhen, da einige Darmbakterien einfache Kohlenhydrate zu Essigsäure umsetzen.

Erhöhte Propionsäurespiegel im Kolon können dagegen eine Gewichtszunahme verhindern - vor allem bei übergewichtigen Erwachsenen. Das haben Humanstudien mit übergewichtigen und adipösen Probanden gezeigt.¹⁴ Ursache waren verstärkt ausgeschüttete Hormone wie PYY und GLP-1, die die Kalorienaufnahme reduzieren. Außerdem verbesserte eine Propionsäure-Gabe die Insulinsensitivität und verringerte die Konzentration des proinflammatorischen Zytokins IL-8.

Untersuchungen an Ratten konnten weitere Wirkmechanismen der Propionsäure aufdecken: Die Propionsäure scheint die fettinduzierte Lipidakkumulation umzukehren, die Konzentration der Triglyceride in der Leber zu senken und die Insulinsensitivität zu verbessern.¹⁴ Entsprechend verringerte eine Propionsäure-Gabe bei den Ratten trotz fettreicher Ernährung das Körpergewicht, die Fettmasse und das Volumen des weißen Fettgewebes.

Ein erhöhter LPS-Eintrag aus der Darm-Mikrobiota bei einer hyperpermeablen Darm-Schleimhaut ist eng mit der Entstehung von Adipositas und Insulinresistenz verzahnt. Beides gehört zu den Hauptursachen von kardiovaskulären Erkrankungen, NAFLD und Typ-2-Diabetes.³

Die Ernährung beeinflusst die Zusammensetzung der Darm-Mikrobiota stark und damit auch den LPS-Eintrag und die Buttersäure-Produktion. Problematisch ist vor allem eine Ernährung, die reich an einfachen Kohlenhydraten, Proteinen oder gesättigten Fettsäuren ist.

Ein reiches Proteinangebot fördert das Wachstum der LPS-tragenden Mikrobiota. Die Lipopolysaccharide (LPS) in der äußeren Zellmembran Gram-negativer Bakterien wirken als Endotoxine. Unter bestimmten Bedingungen können sie die Darmbarriere passieren und ihre toxische Wirkung entfalten.

Nach einer Mahlzeit, die viele gesättigte Fettsäuren enthält, passiert genau das: Die bakteriellen Lipopolysaccharide diffundieren zusammen mit den Nahrungsfetten in die intestinalen Mukosazellen. Dort werden sie mit Triglyceriden, Phospholipiden und Cholesterin zu Chylomikronen verpackt und über die Lymphe ins Blut transportiert.³
Wie eine aktuelle Veröffentlichung gezeigt hat, ist die Art der Fettsäuren für eine postprandiale Erhöhung der LPS-Konzentration ausschlaggebend.²² Demnach lässt nur der Verzehr gesättigter Fettsäuren die LPS-Konzentration im Blut ansteigen, ungesättigte Fettsäuren schützen dagegen vor erhöhten LPS-Konzentrationen.

Ist die Ernährung über einen längeren Zeitraum reich an gesättigten Fettsäuren und gleichzeitig arm an Ballaststoffen, verändert sich die Zusammensetzung der Darm-Mikrobiota und die Schleimhaut wird insgesamt durchlässiger. Die Bakterien produzieren weniger Buttersäure und der Darm-Schleimhaut fehlt der Nährstoff, den sie braucht, um die Funktionsfähigkeit der selektiven Schleimhaut-Barriere aufrechtzuerhalten.

Ist die Darm-Schleimhaut hyperpermeabel, gelangen ständig Bakterien²³, bakterielles LPS und übermäßig viele Hepatotoxine in die Lamina propria und den Blutkreislauf.¹ Wissenschaftler sprechen von einer metabolischen Endotoxinämie: Die Endotoxin-Konzentration ist über einen längeren Zeitraum subklinisch erhöht und der Körper setzt fortlaufend pro-inflammatorische Zytokine frei. Das löst eine unterschwellige Entzündung aus - die Silent Inflammation, die eine Insulinresistenz vorantreiben und zur Entstehung von Arteriosklerose und Bluthochdruck beitragen kann.^24,3 Wissenschaftler haben das bakterielle LPS sogar als den auslösenden Entzündungsfaktor identifiziert, der für das Auftreten von Fettleibigkeit und Diabetes verantwortlich ist.²⁵
Eine andauernde Endotoxinämie kann außerdem die Leberfunktion nachhaltig beeinträchtigen und in eine Fettleber münden. Eine Fettleber kann wiederum ohne das Zwischenstadium einer Leberzirrhose in Leberkrebs übergehen.²⁶