Lennart Cedgård, MD, GM Wasa Medicals, Gothenburg
Anna Widell BSc in Bioscience, Wasa Medicals, Gothenburg.

Heute besteht großes wissenschaftliches Interesse an den Funktionen des Darms und der Wirkung der Darmflora. Weltweit wird zu diesen Themen geforscht, wobei eine der zentralen Fragen lautet, wie die Darmflora das Immunsystem beeinflusst und welche Auswirkungen die Einnahme von Probiotika auf das Immunsystem haben könnte.

Die Darmflora und das Immunsystem

In unserem Darm leben unzählige Bakterien. Diese Bakterien werden als „normale Darmflora“ bezeichnet. Die Gesamtzahl der Bakterien, die unseren Körper und vor allem unseren Darm besiedeln, ist zehnmal höher als die Anzahl der Körperzellen. Daraus folgt, dass 90 % unserer Körperzellen Mikroorganismen sind!

Der Großteil der Bakterien befindet sich im Dickdarm (etwa 10¹¹–10¹² Bakterien/g). Die Bakterienzahlen im Dünndarm sind deutlich geringer (etwa

(104–7 Bakterien/ml). Die vorherrschenden Arten im Dickdarm sind Bifidobakterien und Bacteroides, während Laktobazillen und Streptokokken die Flora des Dünndarms dominieren.

Die Darmflora erfüllt zahlreiche Funktionen, von denen die meisten noch nicht vollständig erforscht sind. Es ist allgemein anerkannt, dass die Darmflora die Verdauung und Aufnahme von Nahrung, die Funktion des Immunsystems, die Peristaltik, die Produktion von Vitaminen wie den B-Vitaminen sowie den Zellumsatz der Darmepithelzellen beeinflusst. Darüber hinaus wirkt sich der Stoffwechsel der Darmflora auf die Hormonausschüttung aus.

Einer der interessantesten Aspekte der Darmflora ist ihre Wechselwirkung mit dem Immunsystem. Die Schleimhaut des Darms, mit einer Fläche von etwa

Mit einer Fläche von 200 m² ist er ständig der enormen Menge an Antigenen ausgesetzt, die aus der Nahrung, der Darmflora und aus eingeatmeten Partikeln stammen, die ebenfalls in den Darm gelangen. Es überrascht daher nicht, dass sich etwa 80 % des Immunsystems im Bereich des Darmtraktes befinden und besonders im Dünndarm stark vertreten sind.

Das Immunsystem des Darms wird als GALT (gut-associated lymphoid tissue) bezeichnet. Es besteht aus den Peyer-Plaques, bei denen es sich um Ansammlungen von Lymphozyten handelt, sowie aus einzelnen Lymphozyten, die in der Lamina propria verstreut sind, und intraepithelialen Lymphozyten, die im Darmepithel verteilt sind.

Das Immunsystem von Säuglingen ist noch nicht vollständig entwickelt. Die Besiedlung des Darms durch Bakterien ist wichtig für die Entwicklung des Immunsystems. Das Immunsystem hat zwei gleich wichtige Hauptfunktionen: (i) auf schädliche Antigene zu reagieren oder (ii) nicht auf harmlose Antigene wie Nährstoffe und körpereigenes Gewebe zu reagieren. Forschungsergebnisse zeigen, dass diese Funktionen miteinander verknüpft sind. Die mikrobielle Stimulation des Immunsystems verringert die Reaktivität gegenüber harmlosen Antigenen (1–3), was einer der Gründe ist, warum Wissenschaftler sich für den Zusammenhang zwischen der Zusammensetzung und Aktivität der Darmmikroflora und der Entstehung von Allergien interessieren. Untersuchungen zeigen, dass sich die Zusammensetzung der Darmmikroflora in der Bevölkerung der westlichen Welt im Laufe der Jahrzehnte verändert hat und sich sowohl bei Erwachsenen (4) als auch bei Kindern (5–6) von der Flora der Menschen in Entwicklungsländern unterscheidet. Die Darmflora schwedischer Kinder besteht aus weniger Stämmen und weist einen langsameren Umsatz auf als

die der Kinder aus Pakistan. Dies könnte durchaus zu einer verminderten bakteriellen Stimulation des Immunsystems führen.

Der Darm erfüllt eine wichtige Funktion als Barriere gegenüber der Außenwelt. Diese Barriere wird durch Tight Junctions zwischen den Epithelzellen, durch die Produktion von IgA-Antikörpern und durch die Beeinflussung der normalen Mikrobenflora aufrechterhalten. Es ist äußerst wichtig, dass nur harmlose Substanzen resorbiert werden, während schädliche Substanzen über den Stuhl ausgeschieden werden.

Studien zeigen, dass Personen mit einer Kuhmilchallergie eine gestörte IgA-Produktion (7) und eine erhöhte Durchlässigkeit der Darmschleimhaut (8) aufweisen. Dies führt zu einer erhöhten Aufnahme von Makromolekülen durch die Darmschleimhaut (9). Die erhöhte Durchlässigkeit wird höchstwahrscheinlich durch lokale Entzündungen verursacht, die auf immunologische Reaktionen gegen das Allergen zurückzuführen sind. Dies schädigt die Darmschleimhaut (10).

Was kann zu Veränderungen in der Zusammensetzung der Darmflora führen?

Im Laufe des vergangenen Jahrhunderts hat sich unser Lebensstil in Bezug auf Hygienemaßnahmen, Ernährung, Lebensstandard und den Einsatz von Medikamenten grundlegend verändert. Heute besteht unsere Ernährung größtenteils aus industriell hergestellten, sterilisierten Lebensmitteln, in denen verschiedene Konservierungsstoffe verwendet werden. Kühl- und Gefrierschränke haben die natürlichen Fermentationsprozesse der Lebensmittel ersetzt, wie sie früher üblich waren. Dies hat zu einer geringeren Aufnahme von Bakterien geführt, insbesondere von milchsäurebildenden Bakterien (11).

Der weit verbreitete Einsatz von Antibiotika im Gesundheitswesen und in der Landwirtschaft sowie von antibakteriellen Substanzen in Zahnpasta, Deodorants, Lebensmitteln usw. ist ebenfalls etwas Neues für die Menschheit. Wir haben unsere Umwelt in vielerlei Hinsicht sterilisiert, was sich nachteilig auf die Mikroflora auswirkt.

Probiotika

Probiotika lassen sich als Mikroorganismen definieren, die die Gesundheit positiv beeinflussen, indem sie das mikrobielle Gleichgewicht im Darm verbessern. Die am häufigsten verwendeten Probiotika sind Lactobacillus spp., Bifidobacterium spp. und Streptococcus spp. Zu Beginn des 20. Jahrhunderts stellte der Wissenschaftler Elie Metchnikoff seine Hypothese über den Einfluss der Darmmikroflora auf den Alterungsprozess des Menschen auf. Er behauptete, dass die Fäulnisprozesse im Darm zur Bildung von Toxinen führten, die zur Degeneration des Körpers beitrugen. Er schlug vor, dass die Zufuhr von milchsäurebildenden Bakterien, d. h. probiotischen Bakterien, in Form von Joghurt die negativen Auswirkungen von Fäulnisbakterien verringerte und somit die degenerativen Prozesse im Körper reduzierte (12).

Inzwischen wurden zahlreiche Forschungsarbeiten durchgeführt, um die Wirkungen von Probiotika aufzuklären, und die Ergebnisse dieser Forschungen zeigen, dass die Einnahme probiotischer Bakterien offenbar viele positive Auswirkungen auf den Körper hat. In einem Artikel in der Septemberausgabe 1999 von „Trends of Immunology Today“ über die Auswirkungen von Probiotika auf das Immunsystem (13) wurde vermutet, dass die positiven Effekte einer probiotischen Nahrungsergänzung zu einer verbesserten Verdauung und Nährstoffaufnahme, zur Krebsprävention, zur Vorbeugung von Infektionen im Magen-Darm-Trakt, zur Regulierung der Peristaltik sowie zur Vorbeugung degenerativer Prozesse wie Osteoporose und Arteriosklerose beitragen könnten. Es scheint, als hätte Metchnikoff Recht gehabt!

Untersuchungen zeigen, dass die Einnahme von Probiotika eine Reihe von Auswirkungen auf das Immunsystem hat, darunter eine erhöhte Produktion von IgA-Antikörpern (14), eine gesteigerte Makrophagenaktivität (15)(16) und eine verstärkte Phagozytose (17). Die Zufuhr bestimmter Bakterien verringert zudem die Anzahl von Entzündungsmediatoren wie TNF-α und α-1-Antitrypsin, was darauf hindeuten könnte, dass probiotische Bakterien eine heilende Wirkung auf die Darmschleimhaut haben. Milchsäurebildende Bakterien hemmen das Wachstum von Fäulnisbakterien durch die Produktion organischer Säuren, wodurch der pH-Wert im Darm gesenkt wird. Die Aktivität von Fäulnisbakterien nimmt bei einem niedrigeren pH-Wert ab.

Präbiotika

Präbiotika sind komplexe Kohlenhydrate wie Oligo- und Polysaccharide, die von den Enzymen des Dünndarms nicht verdaut werden und somit in lebensfähiger Form den Dickdarm erreichen. Sie dienen bestimmten Bakterien wie den Bifidobakterien als Nährstoffe. Die Einnahme verschiedener Arten von Präbiotika verringert die Anzahl der Fäulnisbakterien, wirkt sich auf vielfältige Weise positiv auf den Körper aus und kann das Krebsrisiko senken (18). Präbiotika verbessern die Stabilität probiotischer Kulturen sowohl in der Nahrung als auch im Darmtrakt, was wiederum die Wirkung der probiotischen Bakterien verbessert. Produkte mit einer Kombination aus Probiotika und Präbiotika scheinen vorteilhafter zu sein und werden als Symbiotika bezeichnet.

Die Auswahl von Probiotika und die Logistik der Bakterien.

Der Transportweg der probiotischen Kulturen vom Mund in den Magen oder Darm sowie die Stabilität der Kulturen während der Lagerung lassen sich am besten als „bakterielle Logistik“ bezeichnen. Heutzutage gibt es verschiedene Arten von probiotischen Formulierungen. Sie können in flüssiger Form wie Joghurt vorliegen, mit oder ohne Zusatz von Bakterienkulturen aus dem Darm. Um die Stabilität zu verbessern, sollten die Bakterienkulturen gefriergetrocknet werden. Der Gefriertrocknungsprozess ermöglicht es, sie in Pulver-, Kapsel- oder Tablettenform anzubieten. Die Verwendung von Tabletten und Kapseln verbessert wiederum die Überlebenschancen der Bakterien beim Durchlaufen des Magens und der Gallensäuren, wo bei anderen Formulierungen der größte Teil der Bakterien abstirbt.

Die meisten im Arzneimittelhandel erhältlichen probiotischen Produkte liegen in Form von Gelatinekapseln vor. Das Problem bei Kapseln dieser Art besteht darin, dass sie in der Regel 10–15 % Wasser enthalten, was zu einer verminderten Stabilität und Lebensfähigkeit der Kulturen führt (19). Um Stabilität und eine angemessene Verteilung zu gewährleisten, ist die beste Verpackungsform für probiotische Bakterien die Tablettenform, wobei die Tablette mit geringen Presskräften hergestellt wird. Eine Tablette mit kontrollierter Auflösung im Magen-Darm-Trakt versorgt das Darmsystem kontinuierlich mit lebensfähigen Bakterien. Herkömmliche Verfahren zur Tablettenherstellung können nicht angewendet werden, wenn die Tablette lebende Bakterienkulturen enthält. Der größte Teil der Auflösung einer Tablette/Kapsel sollte im Dünndarm stattfinden. Je nach Wahl des probiotischen Stammes kann der optimale Zeitpunkt der Auflösung variieren. Der Vorteil von Probiotika in Tablettenform besteht darin, dass die Auflösungszeit reguliert werden kann.

Die Mikroflora des Dünndarms lässt sich durch die Einnahme von Probiotika leichter beeinflussen, da die Bakterienzahl im Dünndarm deutlich geringer ist als im Dickdarm. Präbiotika wie Inulin (Fructo-Oligo- oder Polysaccharide) wirken sich stärker auf den Dickdarm aus.

Welche Bakterienkultur ist am wirksamsten?

Es gibt unterschiedliche Ansichten darüber, welche Bakterienstämme am wirksamsten sind. Die ursprüngliche Theorie zu Probiotika nach Metchnikow bezog sich auf die Verwendung von Kulturen aus Lebensmitteln wie Joghurt und Sauerkraut (12).

Heute herrscht in der Wissenschaft allgemein die Auffassung, dass Bakterien aus dem Darm vorzuziehen sind. Dies folgt aus der Annahme, dass zugeführte probiotische Bakterien in der Lage sein müssen, sich auf der Darmschleimhaut anzusiedeln, um wirksam zu sein.

Die Zusammensetzung der Darmflora ist bei den meisten Menschen recht stabil, insbesondere im Dickdarm, und es gibt kaum Studien, die die „Kolonisationstheorie“ belegen.

Es ist jedoch einfacher, die Stoffwechselaktivität der Mikroflora zu beeinflussen. Mehreren Studien zufolge haben Probiotika verschiedene Auswirkungen auf die Mikroflora hinsichtlich der Enzymaktivität, des Einflusses auf das endokrine System (20) und der immunologischen Aktivität (14–16). Diese Wirkungen wurden sowohl bei der Verwendung von „aus Lebensmitteln stammenden Bakterien“ als auch von „aus dem Darm stammenden Bakterien“ nachgewiesen, obwohl die Definition dieser Gruppen komplex ist, da dieselben Bakterienarten in beiden Gruppen vorkommen können!

Aus historisch-ökologischer Sicht gleicht die Einnahme von Probiotika den Verlust milchsäurebildender Bakterien in Lebensmitteln aus, der durch veränderte Konservierungsmethoden verursacht wurde (11). Da sich der Verlust probiotischer Bakterien in Lebensmitteln nicht auf einen bestimmten Stamm, sondern auf viele verschiedene Stämme bezieht, sind Probiotika-Präparate mit einer Stammmischung vorzuziehen. Studien zeigen zudem, dass verschiedene Bakterien unterschiedliche Nischen in Bezug auf das Immunsystem einnehmen. Eine komplexe Mikroflora ist wichtig für das Immunsystem. Es ist jedoch zu beachten, dass auch die Einnahme von Produkten mit einem einzigen Stamm verschiedene positive Wirkungen hat, was von verschiedenen Herstellern probiotischer Produkte dokumentiert und patentiert wurde.

Die Schwierigkeit, verschiedene Studien miteinander zu vergleichen.

Die Wirkung einer probiotischen Nahrungsergänzung wird wahrscheinlich durch die Wahl der Bakterien, die Bakterienkonzentration, die Qualität, die Lebensfähigkeit und die Stabilität der Bakterien sowie durch die Art und Weise beeinflusst, wie die Bakterien vom Mund in den Darm gelangen. Die Art der Verteilung der Bakterien hat zweifellos Einfluss auf die Dosis, die erforderlich ist, um bestimmte Wirkungen zu erzielen. Aus diesem Grund kann die Dosierungsspanne sehr groß sein und zwischen E4-5 = 10.000–100.000 pro Tag oder pro Einnahme liegen. Da die Bakterienzahlen in diesen Bereichen unterschiedlich sind, sind wahrscheinlich höhere Dosierungen erforderlich, um die Mikroflora des Dickdarms zu beeinflussen als die des Dünndarms.

Da die meisten Studien zu den Auswirkungen einer Probiotika-Supplementierung die bakterielle Logistik nicht berücksichtigt haben, ist es sehr schwierig, sie miteinander zu vergleichen, was wahrscheinlich die unterschiedlichen Ergebnisse erklärt. Die Rolle der bakteriellen Logistik stellt eine der größten Herausforderungen für künftige Studien dar. Bis die Ergebnisse weiterer klinischer Studien vorliegen, sollten wir vielleicht mit Behauptungen, dass Probiotika gegen bestimmte Krankheiten wirksam sind, zurückhaltend sein und stattdessen betonen, dass Probiotika sich positiv auf die Gesundheit insgesamt auswirken.

Zusammenfassung: Es besteht ein Bedarf an Probiotika. Der moderne Lebensstil führt zu einer verminderten Zufuhr nützlicher Bakterien. Es besteht ein Zusammenhang zwischen den heutigen Gesundheitsproblemen und der mikrobiellen Ökologie. In diesem Zusammenhang steht die Mikroflora in Wechselwirkung mit dem Immunsystem. Bei der Auswahl probiotischer Produkte ist die Frage der bakteriellen Logistik von Bedeutung.

Referenzen:

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