Das Darmmikrobiom dient als «zweites Gehirn», das unseren Körper reguliert

Unser Verdauungstrakt enthält etwa 1,5 Kilogramm Bakterien. Dieses Darmmikrobiom, das lange Zeit von Ärzten übersehen wurde, hat in den letzten Jahren an Aufmerksamkeit gewonnen, da Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler entdeckt haben, dass seine Rolle weit über die Verdauung hinausgeht: Diese Bakterien können unser Immunsystem, unseren Stoffwechsel und sogar unsere psychische Gesundheit beeinflussen. Dennoch gibt es noch viel zu lernen über ihre Funktionsweise.

Das Darmmikrobiom besteht aus rund 1000 Bakterienstämmen und ist das dichteste und vielfältigste Mikrobiom in unserem Körper: «Diese Bakterien erfüllen spezifische Funktionen, die auf ihrem Stoffwechsel beruhen», sagt Camille Goemans, Mikrobiologin und Assistenzprofessorin am Goemans Lab of Drug-microbiota Interactions der EPFL, das zur Fakultät für Life Sciences gehört. Sie helfen uns nicht nur bei der Verdauung von Ballaststoffen, sondern produzieren auch Vitamine, trainieren unser Immunsystem, schützen unseren Darm, regulieren unser Gewicht und unseren Stoffwechsel und halten uns geistig gesund.

Immer mehr Krankheiten, die scheinbar nichts mit unserem Darm zu tun haben - wie Allergien, Fettleibigkeit, Autismus und Autoimmunerkrankungen – werden inzwischen vom Mikrobiom beeinflusst: «Vor einem Jahrhundert waren diese Krankheiten noch selten», sagt Goemans. «Sie verweist auf die verarbeitende Industrie, den sitzenden Lebensstil und die moderne Ernährung als Faktoren, die wahrscheinlich das Gleichgewicht der Bakterien in unserem Darm verändert haben. Aber warum spielt das Darmmikrobiom eine so wichtige Rolle für unsere allgemeine Gesundheit?

Von Geburt an

Dieses Mikrobiom beginnt sich bei der Geburt zu bilden. Föten haben zunächst kein Mikrobiom, da die Gebärmutter der Mutter eine sterile Umgebung ist. Bei der vaginalen Entbindung erhalten die Babys ihre ersten Bakterien aus der Vaginalflora der Mutter und nehmen dann während des Stillens weitere Bakterien aus der Hautflora der Mutter auf. Babys, die per Kaiserschnitt entbunden oder nicht gestillt werden, haben eine geringere Vielfalt in ihrem Darmmikrobiom, was ihr Risiko für bestimmte Krankheiten erhöht», sagt Goemans. Einige Entbindungsstationen versuchen, dem entgegenzuwirken, indem sie Neugeborene in ein Tuch wickeln, das die Vaginalflora der Mutter enthält.

Das Darmmikrobiom ist bis zum Alter von drei Jahren vollständig ausgebildet. Danach verändert es sich im Laufe des Lebens durch Ernährung, Bewegung, Stress und Krankheiten, ganz zu schweigen von Antibiotika, die die Vielfalt der Bakterien in unserem Darm verringern. Je breiter das Spektrum der Bakterien ist, desto besser ist unser Darmmikrobiom in der Lage, uns gesund zu halten», sagt Goemans.

Veränderungen in unserer Darmflora können zu Krankheiten wie Allergien, Autoimmunerkrankungen und Verdauungsstörungen wie Morbus Crohn und Reizdarmsyndrom führen. «Bei Verdauungsstörungen müssen auch genetische Faktoren berücksichtigt werden», sagt Goemans, «das Darmmikrobiom dient dem Schutz unseres Darms. Wenn das Biom in irgendeiner Weise fehlt, wird dieser Schutz weniger wirksam, was zu Entzündungen führen kann, die wiederum die Krankheit verschlimmern. Das ist ein Teufelskreis, der die Behandlung erschwert.»

Das Darmmikrobiom, das auch als «zweites Gehirn» des menschlichen Körpers bezeichnet wird, kann sich auf psychische Erkrankungen wie Angstzustände, Depressionen und bipolare Störungen sowie auf neurodegenerative Krankheiten wie Alzheimer und Parkinson auswirken. Einige dieser Bakterien produzieren Dopamin, Serotonin und andere Neurotransmitter, die direkt mit dem Gehirn und dem Nervensystem interagieren: «Diese Neurotransmitter erzeugen Gefühle von Glück, Zufriedenheit und Wohlbefinden. Wenn sie nicht richtig produziert werden, kann unsere psychische Gesundheit darunter leiden», sagt Goemans, «Patienten mit psychischen Erkrankungen haben oft auch Probleme mit ihrem Verdauungstrakt. Das gilt besonders für Menschen mit Autismus-Spektrum-Störungen.»

Medizinische Lösungen

Angesichts der Bedeutung des Darmmikrobioms für unsere körperliche und geistige Gesundheit erforschen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler zwei Methoden zur Wiederherstellung dieses Mikrobioms nach einer Krankheit: die Einnahme von Probiotika und eine fäkale Mikrobiota-Transplantation (FMT). «Probiotika sind lebende Bakterien, die in fermentierten Lebensmitteln vorkommen und als Nahrungsergänzungsmittel erhältlich sind», sagt Goemans. Ihre Wirksamkeit ist jedoch nicht wissenschaftlich erwiesen und kann je nach Bakterienstamm und Patient variieren.

Goemans empfiehlt eine Ernährung, die reich an fermentierten Lebensmitteln ist (Joghurt, Sauerkraut, Kimchi, Kombucha und Kefir). Die «guten» Bakterien in unserem Mikrobiom brauchen auch Ballaststoffe (die in Obst, Gemüse und Vollkornprodukten enthalten sind), um zu wachsen. Sie empfiehlt, zuckerhaltige verarbeitete Lebensmittel zu meiden, die die Vermehrung der «schlechten» Bakterien fördern.

Bei der anderen Methode, der FMT, wird eine Probe des gesunden Mikrobioms eines Spenders entnommen und auf einen Patienten übertragen. Sie wird nur zur Behandlung von Infektionen mit Clostridioides difficile eingesetzt – einem antibiotikaresistenten Bakterium, das schweren Durchfall, Übelkeit und Krämpfe verursacht. Unbehandelt können diese Infektionen tödlich sein, aber mit der FMT liegt die Heilungsrate bei fast 90 %".

Das wirft jedoch die Frage auf, wie Ärzte ein gesundes Mikrobiom und einen geeigneten Spender identifizieren können: «Das ist immer noch ein Rätsel», sagt Goemans, «die wissenschaftliche Gemeinschaft arbeitet daran, zu definieren, was ein gesundes Darmmikrobiom ist – wir haben noch nicht alle Antworten. Die Forschung zu dieser Flora befindet sich noch in einem frühen Stadium. Zum Beispiel gibt es derzeit keine Langzeitdaten darüber, wie sich ein implantiertes Mikrobiom im Laufe der Zeit entwickelt.»

Antibiotika sind der schlimmste Feind des Mikrobioms

In Goemans' EPFL-Labor untersuchen die Forschenden, wie Antibiotika und andere Medikamente die verschiedenen Bakterien in unserem Darm beeinflussen und wie diese Bakterien zur Antibiotikaresistenz beitragen. Antibiotika sind Mittel, die Bakterien abtöten, um den Körper von einer Infektion zu befreien», sagt Goemans, «die heute auf dem Markt befindlichen unterscheiden nicht zwischen nützlichen Bakterien und Krankheitserregern. Orale Antibiotika zerstören oft einen Teil der Darmflora», sagt Goemans, «bei manchen Menschen kann sich die Flora auf natürliche Weise erholen, während bei anderen die Störung eher dauerhaft ist.»

Camille Goemans untersucht, wie Antibiotika und andere Medikamente die verschiedenen Bakterien in unserem Darm beeinflussen und wie diese Bakterien zur Antibiotikaresistenz beitragen. . - 2025 EPFL/Alain Herzog - CC-BY-SA 4.0

Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler hoffen, gezielte Behandlungen entwickeln zu können, die eine Infektion beseitigen können, ohne das gesamte Mikrobiom eines Patienten zu schädigen. Sie untersuchen auch die genaue Funktion jeder Art von Darmbakterien: «Wir müssen herausfinden, wie die verschiedenen Komponenten zusammenwirken, bevor wir die Gesundheit des menschlichen Körpers als Ganzes verbessern können», sagt Goemans.

Goemans glaubt, dass es wichtig ist, den menschlichen Körper als ein komplettes Ökosystem zu betrachten. Eine ausgewogene Ernährung und eine gesunde Lebensweise sind der Schlüssel zu einem gut funktionierenden Darmmikrobiom – und damit zu einer guten körperlichen und geistigen Gesundheit. Eine Gruppe von Forschenden führte ein Experiment mit Mäusen durch, denen die Darmflora fehlte, um herauszufinden, wie wichtig das Darmmikrobiom ist. Die keimfreien Mäuse überlebten nur drei Tage in einer normalen Umgebung.