Darmmikrobiota: Ansatzpunkt gegen kardiometabolische Erkrankungen

In den letzten 20 Jahren ist noch ein weiterer Spieler bekannt geworden, der die Adipositas-Epidemie vorantreibt: die Mikrobiota in unserem Darm. Unter dem Titel „Mast durch Mikroben“ machte DER SPIEGEL bereits 2006 die Darm-Mikrobiota für unser Übergewicht verantwortlich. Heute greifen Fach-Zeitschriften wie Diabetes Aktuell und Diabetologie und Stoffwechsel das Thema auf.

„Es gibt zwei große Theorien dahinter. Das ist einmal die sogenannte Energy Harvest Theory“, so Schwiertz, „das heißt: Die Bakterien, die wir haben, verdauen die Nahrungsbestandteile ein bisschen besser und durch deren Stoffwechselendprodukte, hauptsächlich kurzkettige Fettsäuren die noch Energie enthalten, bekommen wir noch ein bisschen mehr Energie in den Körper.“ Etwa 300 Kilokalorien können wir so täglich dazubekommen, das entspricht in etwa einem Marsriegel. Wie Bakterien zur Energiegewinnung beitragen können, verdeutlichte Schwiertz am Beispiel der Kuh: Sie selbst kann das gefressene Gras nur zerkleinern, aber nicht verdauen; es sind die Bakterien im Pansen, die die Zellulose zu kurzkettigen Fettsäuren abbauen und die Kuh so mit Energie versorgen.

Um zu untersuchen, ob Bakterien wirklich eine Rolle bei Übergewicht spielen, übertrugen nordamerikanische Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler damals in ersten Experimenten Bakterien von dicken auf dünne Mäuse. Daraufhin wurden die dünnen Mäuse tatsächlich dicker. Anschließend sahen sich die Forschenden die großen bakteriellen Stämme im Darm der Mäuse genauer an und stellten fest: Die dicken Mäuse hatten mehr Bakterien aus dem Stamm Firmicutes als die dünnen Mäuse - jeweils im Verhältnis zu den Bakterien aus dem Stamm Bacteroidetes.¹

Aus dieser Untersuchung ergab sich die Schlussfolgerung, auf die sich der zitierte Spiegel-Artikel bezog: Ist das Verhältnis von Firmicutes zu Bacteroidetes im Darm erhöht, werden die Betroffenen dick. Auch eine anschließende Human-Studie schien das Ergebnis zu stützen.² Allerdings umfasste die Studie lediglich zehn adipöse Probanden und zwei Kontrollpersonen.

Interessiert an den vielversprechenden Ergebnissen, initiierte auch das Institut für Mikroökologie eine Studie, in Zusammenarbeit mit der Adipositas-Sprechstunde der Universität Gießen. Mit seinen Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern untersuchte Schwiertz die Firmicutes-Bacteroidetes-Ratio bei Adipösen, Übergewichtigen und Normalgewichtigen – und fand das genaue Gegenteil: Bei Übergewichtigen und Adipösen waren die Bacteroidetes-Bakterien erhöht.³ Laut Schwiertz war es zuerst nicht einfach, die Ergebnisse zu publizieren. Doch heute widersprechen die meisten veröffentlichten Artikel der Hypothese zur Firmicutes-Bacteroidetes-Ratio.

Die nordamerikanische Arbeitsgruppe hatte damals auch die kurzkettigen Fettsäuren untersucht, die die Bakterien in den Mäusen produzieren, und die Forschenden hatten Auffälligkeiten gesehen.⁴ „Die dicken Mäuse hatten signifikant mehr Essigsäure produzierende Bakterien und Essigsäure geht über die Leber in die Lipogenese und die Glukoneogenese ein“, erläuterte Schwiertz.

Auch das Institut konnte in seinem damaligen Studien-Setting zeigen: Je dicker der Patient, desto mehr kurzkettige Fettsäuren bildeten seine Darmbakterien. Der Artikel zur Studie ist mittlerweile der am dritthäufigsten zitierte Artikel aus dem Bereich Ernährungsforschung in Deutschland. „Die Take-Home-Message für Sie ist: Wir ernähren uns falsch und dadurch fördern wir die falschen Bakterien“, fasste Schwiertz zusammen.

Vor allem ein LPS-tragendes Bakterium ist für die Bildung verzweigtkettiger Aminosäuren im Darm verantwortlich. „Und dieses Bakterium, Prevotella copri, finden Sie ebenfalls erhöht bei Diabetikern“, so Schwiertz.  

Prevotella copri als Marker für die Bildung der verzweigtkettigen Aminosäuren und auch die kurzkettigen Fettsäuren lassen sich im Stuhl messen. Zu den kurzkettigen Fettsäuren gehören die Essigsäure, die Propionsäure und die Buttersäure. Essigsäure und Propionsäure sind Gegenspieler: Die Essigsäure fördert den Hunger und die Propionsäure die Sättigung. Die Buttersäure als Nährstoff- und Energiequelle der Darmepithelzellen gewährleistet ein intaktes Epithel, das das Eindringen von LPS und anderen entzündungsfördernden Stoffen verhindert.

Wie stark eine Animal Based Diet - also eine fettreiche Ernährung auf Basis tierischer Lebensmittel – Entzündungen fördert, zeigt das Beispiel Schottlands eindrucksvoll. „Die höchsten Raten an Colon-Karzinomen und entzündlichen Darmerkrankungen in Europa haben Sie in Schottland“, erläuterte Schwiertz. Das lässt sich direkt mit der Ernährung korrelieren, denn die schottische Bevölkerung isst im Allgemeinen sehr fett- und proteinreich.
Die niedrigsten Colon-Karzinom- und Entzündungsraten gibt es dagegen im mediterranen Raum. Die mediterrane Diät gilt entsprechend als gesundheitsfördernd.

Basierend auf den vorgestellten Grundlagenforschungen hat Schwiertz mit seinen Kolleginnen und Kollegen die neue CardioHeparMetabolic(CHM)-Diagnostik entwickelt. „Mit dem CardioHeparMetabolic sind wir in der Lage, das Darm-assoziierte Risiko für Arteriosklerose, Fettleber und Typ-2-Diabetes aus einer Stuhlprobe abzulesen“, erläuterte Schwiertz.

Die neue CardioHeparMetabolic-Diagnostik erfasst, zum Teil mit molekularbiologischen Methoden wie der quantitativen PCR:

• iso-Fettsäuren
• kurzkettige Fettsäuren
• LPS-tragende Mikrobiota
• Bilophila wadsworthia
• Prevotella copri
• TMA-Produzenten

Der CardioHeparMetabolic ist ein Additiv zur bestehenden KyberBiom^®-Diagnostik und ist nur in Verbindung mit dieser aussagekräftig.

Gedacht ist die CHM-KyberBiom^®-Diagnostik laut Schwiertz für Patientinnen und Patienten mit: