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Modulation der Darmflora – Sind Ballaststoffe essenziell?

Als Darmflora wird die Gesamtheit der im Darmtrakt lebenden Mikroorganismen bezeichnet. Sie besteht zu 99 % aus Bakterien. Zirka 10 - 100 Billionen Bakterien und 500 - 1.000 verschiedene Keimarten machen die Darmflora aus.

Der überwiegende Anteil der Keime zeigt keine krankheitsauslösenden Eigenschaften. Eine gewisse Menge bzw. Anzahl von Keimen mit erkrankungsauslösendem Potenzial lässt sich gewöhnlich jedoch immer nachweisen. Erkrankungen müssen daraus nicht resultieren, solange die krankheitsauslösenden und nicht krankheitsauslösenden Keime in einem kontrollierten Verhältnis zueinander stehen. Der überwiegende Anteil der Mikroorganismen ist im Dickdarm angesiedelt. In der Summe soll die Masse der Mikroorganismen 1 - 2 kg entsprechen.

Die mikrobielle Zusammensetzung der Darmflora ist individuell verschieden. Bei der natürlichen Geburt wird das Neugeborene im Geburtskanal mit Keimen infiziert, woraus sich die erste Darmflora entwickelt. Weiterhin sind Keime der mütterlichen Darmflora in der Muttermilch zu finden. Beim Stillen gelangen die Keime mit der Milch in den Darmtrakt des Säuglings und siedeln sich dort an. Die erste Darmflora beim Kleinkind wird als Bifidusflora bezeichnet und besteht zum größten Teil aus Milchsäurebakterien. Die Darmflora entwickelt sich bis zum dritten Lebensjahr und zeigt sich dann bis ins Alter in der Zusammensetzung relativ konstant.

Kinder, die per Kaiserschnitt auf die Welt kommen, können nicht mit vaginalen Keimen in Berührung kommen. Anstelle dessen werden sie mit der Hautflora der Mutter infiziert. Die sich daraus entwickelnde Darmflora wird aus medizinischer Sicht als unnatürlich charakterisiert. Auch das Füttern mit Formulamilch kann die Entwicklung einer altersgerechten Darmflora stören. Gefütterte Kleinkinder weisen eine der Darmflora Erwachsener ähnliche Zusammensetzung auf.

Die Bedeutung der Darmflora    
Die Darmflora weist vielfältige metabolische Eigenschaften und Funktionen auf, die letztlich unsere Gesundheit beeinflussen. Gemeinsam mit der Darmschleimhaut bildet sie eine mechanische und biologische Barriere gegen Krankheitserreger und Fremdkörper. Die Bakterien der Darmflora bilden antimikrobielle Proteine, welche der Bekämpfung krankheitsauslösender Keime dienen. Dabei interagieren sie mit dem Teil des Immunsystems, das für den Darm verantwortlich ist. Bestimmte Immunzellen erfassen den Zustand der Darmflora und beginnen wenn nötig, krankheitsauslösende Keime abzuwehren.

Abbildung 1: Darstellung der Interaktion von Darmflora und dem darmassoziierten Immunsystem. Über Dendritische Zellen, Toll like Receptors (TLR) und M-Zellen, die mit Makrophagen in Verbindung stehen, wird die Beschaffenheit der Darmflora vom Immunsystem erfasst. Die von diesen Zellen gebildeten Botenstoffe und Zytokine können Entzündungsreaktionen auslösen und die T-Zellen aktivieren. Die T-Zellen wiederum bilden Zytokine, welche die Antikörperproduktion der B-Zellen induzieren. Mithilfe der Entzündungsreaktionen und der Antikörper kann das Immunsystem auf pathogene Keime reagieren und gesundheitsschädigende Infektionen abwehren.

Aus dem Stoffwechsel der Keime der Darmflora gehen kurzkettige Fettsäuren, wie Essigsäure, Buttersäure und Propionsäure sowie Gase, wie Kohlendioxid, Methan und Wasserstoff hervor. Die gebildeten Gase machen sich als Blähungen bemerkbar. Die Fettsäuren senken den pH-Wert und hemmen somit die Ansiedlung pathogener Keime. Insbesondere die Buttersäure zeigt zudem krebshemmende Eigenschaften: Sie hemmt den Transkriptionsfaktor Nuclear Factor kappa B (NFkB), hemmt entzündungsfördernde Zytokine, beeinflusst die Genexpression, hemmt das Wachstum von Krebszellen und fördert deren Absterben.

Weiterhin ist die Darmflora an der Entgiftung von Xenobiotika, d. h., chemischen, körperfremden Stoffen mit gesundheitsgefährdendem Potenzial, beteiligt. Auf diese Weise kann Schädigungen des Darmgewebes, Infektionen, Unverträglichkeiten und Vergiftungen bis hin zu Tumorerkrankungen vorgebeugt werden. Beobachtet werden konnte zudem eine funktionsfördernde Wirkung hinsichtlich der Darmperistaltik und der Verdauung.

Abbildung 2: Der Einfluss einer Dysbiose (links) vs. intakter Darmflora (rechts) auf das Entzündungsgeschehen und das Krebsrisiko im Dickdarm. Auf Dysbiosen reagiert das Immunsystem mit Entzündungsreaktionen. Die dabei aus den Immunzellen (Makrophagen) ausgeschütteten entzündungsfördernden Stoffe wie z. B. Interleukin 1ß (IL-1ß) und der Transkriptionsfaktor Nuclear Factor kappa B (NF-kB) können jedoch die Erbanlagen der Darmzellen schädigen und das Wachstum entarteter Zellen begünstigen. Bei einer Ballaststoffzufuhr von mindestens 30 g pro Tag kann eine physiologische Darmflora aufrechterhalten werden. Die Bakterien fermentieren Ballaststoffe u. a. zu kurzkettigen Fettsäuren (Acetat, Butyrat, Propionat), welche der Krebsentstehung entgegen wirken.

Ballaststoffe als Nährmedium
Die Mikroorganismen der Darmflora gewinnen ihre Energie bzw. decken ihren Nährstoffbedarf durch die Verstoffwechselung von Ballaststoffen. Vor allem die nicht verdaulichen Kohlenhydrate dienen als Energielieferanten.      

Ballaststoffe kommen in bedeutenden Mengen in Gemüse, Obst, Nüssen, Kernen, Samen, Voll-korngetreide/-produkten und Pilzen vor. Sie gelten entsprechend der klassischen Ernährungslehre als nicht lebensnotwendig (essenziell), aber funktionserhaltend auf den Magen-Darm-Trakt.

Pauschal wird von den Ernährungs- und Gesundheitsgesellschaften empfohlen, täglich ca. 30 g Ballaststoffe zuzuführen. Die Zufuhrmenge wird z. B. durch den Verzehr von 15 g Leinsamen, 40 g Vollkornbrot, 200 g Brokkoli, 120 g Apfel, 30 g Mandeln, 150 g Gemüsepaprika, 120 g Birne und 50 g Datteln bereitgestellt.

Bei stark defizitärer Ballaststoffzufuhr wird die Darmflora in ihrem Regenerations- und Wachstumspotenzial eingeschränkt. Dabei ist es möglich, dass die Biomasse an nicht pathogenen Keimen zurückgeht und sich krankheitsfördernde Keime zunehmend im Wachstum durchsetzen. In diesem Fall wird von einer Dysbiose bzw. Fehlbesiedlung mit Mikroorganismen gesprochen. Dysbiosen können in Abhängigkeit ihrer Ausprägung zu Einschränkungen in der Lebensqualität und zu manifesten Erkrankungen führen.     

Die Folgen der Dysbiose
Aus dem vorangegangenen Abschnitt lässt sich ableiten, dass die unzureichende Ballaststoffzufuhr mit ungünstigen Veränderungen hinsichtlich der Beschaffenheit der Darmflora und nachfolgend mit gesundheitseinschränkenden Effekten einhergehen kann. Anhand der Aufgaben und Funktionen einer intakten Darmflora lässt sich nachvollziehen, welche möglichen gesundheitlichen Probleme dabei zu erwarten sind.

Basierend auf der gestörten Interaktion zwischen der fehlbeschaffenen Darmflora und dem Darmimmunsystem können Immunsuppressionen resultieren. Dadurch erhöht sich die allgemeine Infektanfälligkeit. Die Dysbiose bedingt die Aktivierung von Immunzellen des Darmgewebes, welche nachfolgend verstärkt entzündungsfördernde Substanzen zur Bekämpfung pathogener Keime bilden.

Verläuft die Dysbiose chronisch, greifen die entzündungsfördernden Stoffe zunehmend auch das Darmgewebe an. Dadurch können chronisch-entzündliche Erkrankungen wie Morbus Crohn oder Colitis Ulcerosa ausgelöst werden. Auch das Reizdarmsyndrom und häufig auftretende Durchfälle werden auf Dysbiosen zurückgeführt. Gelingt es pathogenen Keimen, das Darmgewebe zu infizieren, können diese mit dem Blut oder der Lymphe im Körper transportiert und verteilt werden. Organschäden sind dabei nicht auszuschließen.

Besiedlungslücken mit darmflorarelevanten Bakterien ermöglichen es Fremdkörpern, Xenobiotika, Allergenen usw. mit der Darmschleimhaut in Kontakt zu kommen und evtl. über Tight Junctions in die Blutbahn zu gelangen. Tight Junctions sind proteinkontrollierte Passagemöglichkeiten zwischen zwei Darmschleimhautzellen hindurch. Daraus können Unverträglichkeiten und Allergien resultieren, die sich u. a. in entsprechenden Hautreaktionen, wie z. B. Ausschlägen, äußern.     

Veränderungen in der Beschaffenheit der Darmflora können weiterhin mit Veränderungen in der intratestinalen Verwertung von Nährstoffen einhergehen. Dabei konnte beobachtet werden, dass die Bioverfügbarkeit von Monosacchariden gesteigert wird und es aufgrund einer erhöhten Energieversorgung zu Fettgewebezuwachs und Übergewichtigkeit kommt. Überwiegt dabei der viszerale Fettansatz, erhöhen sich zudem die Risiken für Insulinresistenz und Diabetes mellitus Typ 2.
                   
Geringe Zufuhrmengen von Ballaststoffen korrelieren zudem mit einem erhöhten Dickdarmkrebsrisiko. Einhergehend mit der verminderten Ballaststoffzufuhr produziert die Darmflora geringere Mengen an kurzkettigen Fettsäuren. Zum Beispiel durch Xenobiotika ausgelöste Zellentartungen können in dieser Situation weniger gut in deren weiterer Entwicklung gehemmt werden.       

Dysbiosebedingtes Übergewicht, Diabetes, schmerzliche Darmerkrankungen usw. beeinträchtigen das Wohlbefinden der betroffenen Personen. Dem schließen sich verstärkt Stimmungsschwankungen an, die durchaus auch das Niveau von Depressionen erreichen können. Untersuchen bestätigen diesen Mechanismus, da Menschen mit Dysbiosen häufiger zu Depressionen neigen.

Darmsanierung
Ballaststoffdefizite, Rauchen, Alkohol, die Behandlung mit Antibiotika usw. können Schäden der Darmflora bis hin zu Dysbiosen bedingen. Seit geraumer Zeit untersuchen Wissenschaftler, ob die Wiederherstellung einer intakten Darmflora mithilfe von bakteriellen Präparaten (Probiotika), Ballaststoffsupplementen (Prebiotika) oder Stuhleinläufen gelingen kann.

Im Anschluss an die Anwendung von Antibiotika können Pro- und Prebiotika durchaus hilfreich darin  sein, die medikamentenbedingten Durchfälle rasch zum Abklingen zu bringen und die Darmflora zu regenerieren. Weniger Durchfälle und Darmreizungen zeigen auch Untersuchungen zum Einsatz von Probiotika in Formulamilch für Säuglinge.

Probiotische Wirkungen gehen allerdings nicht nur von speziellen Präparaten aus. Alle milchsäurevergorenen (nicht erhitzten) Lebensmittel wie Joghurt, Sauerkraut, saure Gurken usw. wirken probiotisch. Die Milchsäurebakterien allein sind jedoch nicht ausreichend. Damit sich diese ansiedeln und vermehren können, bedarf es, wie bereits dargestellt, auch der Ballaststoffe als Nährmedium. Nachgeholfen werden kann mit reinen Faserpräparaten wie z. B. Inulin, Oligofructosen oder Pektin. Allerdings sind die herkömmlichen Ballaststoffträger wie Obst, Gemüse, Nüsse und Vollkorn gleichsam geeignet, den Wiederaufbau der Darmflora zu begünstigen.  

Ein Großteil der Mikroorganismen der Darmflora lässt sich noch nicht kultivieren. Daher ist es nicht möglich, optimierte Präparate zur Darmsanierung herzustellen. Eine alternative Möglichkeit stellt die therapeutische Behandlung mit Stuhl dar. Mittels Sondeneinlauf wird eine aufbereitete Stuhlprobe (Stuhltransplantation) mit intakter Darmflora in den Darm der Person eingebracht, die von der Dysbiose betroffen ist.

Bereits Studien an Mäusen haben gezeigt, dass diese Vorgehensweise erfolgreich sein kann: Adipöse Mäuse verloren Körpergewicht, nachdem sie mit dem Fäzes von normalgewichtigen Mäusen behandelt wurden. Dabei konnte die adipositasauslösende Dysbiose beseitigt werden. Auch beim Menschen liegen vielversprechende Untersuchen vor. Bei einem Großteil der Patienten mit Clostridium difficile-Enterokolitis konnte innerhalb kurzer Zeit Beschwerdefreiheit erreicht werden.                   

Im Rahmen dieser Erklärungen erhält auch der Blinddarm bzw. Wurmfortsatz einen neuen Stellenwert. Im Allgemeinen als unnötiger Ballast im Körper abgewertet, erweist sich der Blinddarm neuen Erkenntnissen nach eventuell sinnvoll für die Darmflora. Wenn Erkrankungen, Schadstoffe oder Medikamente zur Schädigung der Darmflora führen, bleibt im Blinddarm ein unberührter Rest der Darmflora erhalten. Sobald die Erkrankung abgeheilt ist und der Schadstoff oder das Medikament eliminiert worden sind, kann sich die Darmflora ausgehend vom Blinddarm regenerieren.

Die Frage nach der Lebensnotwendigkeit          
Ballaststoffe gelten in der klassischen Ernährungslehre als nicht lebensnotwendig (essenziell). In Bezug auf die Darmflora und deren Einfluss auf die Gesundheit des Menschen mehren sich jedoch Stimmen, die eine Neubewertung der Ballaststoffe fordern. Ohne ausreichende Ballaststoffzufuhr kann die Darmflora keine optimale physiologische Beschaffenheit ausprägen. Dadurch bedingt können verschiedene gesundheitliche Störungen induziert und im Laufe der Zeit manifestiert werden.

Für Ernährungsberater ergibt sich die Aufgabe, die Zufuhrmengen von Ballaststoffen und probiotischen Lebensmitteln in der Ernährung der Klienten zu kontrollieren und gegebenenfalls zu optimieren.

Info
Ein praxisnahes Hochschulstudium im Bereich der Ernährungswissenschaften bietet das duale Studium zum „Bachelor of Arts“ Ernährungsberatung an der Deutschen Hochschule für Prävention und Gesundheitsmanagement DHfPG. Die Absolventen werden zu Ernährungsspezialisten befähigt, die gesundheitsförderndes Ernährungsverhalten wissenschaftlich fundiert vermitteln und dieses durch Bewegungsprogramme und psychologische Strategien dauerhaft stabilisieren können. Der Studiengang wurde von der Deutschen Gesellschaft für Ernährung (DGE) unter bestimmten Voraussetzungen anerkannt und ermöglicht eine Kooperation mit Krankenkassen.

www.dhfpg.de/beb

Jan Prinzhausen
Der Ernährungswissenschaftler Jan Prinzhausen verfügt über langjährige Praxiserfahrung in der Ernährungsberatung von unterschiedlichen Zielgruppen. Als Dozent der Deutschen Hochschule für Prävention und Gesundheitsmanagement/BSA-Akademie bildet er u. a. Mitarbeiter aus Fitness- und Gesundheitseinrichtungen als professionelle Ernährungsberater aus. Er hat bereits mehrere Fachbücher im Ernährungsbereich veröffentlicht (z. B.: „Erfolgreich mit Ernährungsberatung. Durchführung, Beispiele, Tipps und Tricks“) und hält regelmäßig Vorträge auf Fachkongressen und anderen Veranstaltungen.

Literaturliste
Bosscher, D., Breynaert, A., Pieters, L. & Hermans, N. (2009). Food-based strategies to modulate the composition of the intestinal microbiota and their associated health effects. J Physiol Pharmacol, 60 (Suppl 6), 5-11.

Brandt LJ. (2013). American Journal of Gastroenterology Lecture: Intestinal microbiota and the role of fecal microbiota transplant (FMT) in treatment of C. difficile infection. Am J Gastroenterol, 108(2), 177-85.

Park, J. & Floch, M.H. (2007). Prebiotics, probiotics, and dietary fiber in gastrointestinal disease. Gastroenterol Clin North Am, 36(1), 47-63.

Rosenstiel P. (2013). Stories of love and hate: innate immunity and host-microbe crosstalk in the intestine. Curr Opin Gastroenterol, 29(2), 125-32.

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