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Wie hängen Mikrobiom und Sport zusammen?

Oder anders gesagt: Was hat deine Laufrunde mit dem Mikrobiom zu tun?

Dass unsere Darmbakterien eine wichtige Rolle bei verschiedensten Funktionen wie der Immunabwehr, der Nährstoffaufnahme, sowie bei der Energiegewinnung und Vitaminproduktion (1), spielen, ist dir mittlerweile sicher schon bekannt. Jedoch möchten wir uns heute den Zusammenhang zwischen Bewegung/Sport und unserem Mikrobiom ansehen.

Abnahme, Gesundheit und Glücksgefühle: Und das alles durch Bewegung?

Bewegung hilft beim Abnehmen, tut unserer Gesundheit gut und unser Körper schüttet (meistens 😉 ) Glücksgefühle aus. Das wissen wir alles, jedoch wie wirkt sich sportliche Betätigung auf unser Mikrobiom aus? Haben sportliche Menschen oder sogar Spitzensportler im Vergleich zu „Couchpotatoes“ eine andere mikrobielle Zusammensetzung? Wie wirkt sich die Diversität des Mikrobioms auf die sportliche Leistung aus?

Wie wäre es mit einer Laufrunde oder einem Spaziergang heute Abend 😉 ?

Power durch unser Mikrobiom: Aber wie?

Wenn wir uns nicht gut fühlen, egal ob körperlich oder psychisch, können wir selten die gleiche Leistung erbringen wie im gesunden Zustand. Da das Mikrobiom die Immunabwehr, Darmschleimhaut und Gehirngesundheit beeinflusst, kann sich dies auch auf das Wohlbefinden der Sportler und deren sportliche Performance auswirken (2-4). Außerdem hat man herausgefunden, dass Sportler eine höhere Diversität sowie eine erhöhte Häufigkeit gesundheitsfördernder Bakterienarten aufweisen (2, 5, 6). Somit lässt sich rückschließen, dass Sport einen positiven Einfluss auf unser Mikrobiom hat. Dies konnten ebenfalls Clark et al. feststellen, denn Rugbyspieler wiesen im Vergleich zu schlanken, sitzenden Menschen eine höhere Mikrobiom-Diversität auf (6). Und was ist nochmal die Diversität? Sie beschreibt die Verschiedenheit des Mikrobioms und ob die unterschiedlichen Bakterienarten gleichmäßig im Darm vorkommen oder ob einige Bakterienarten dominieren. Eine hohe Diversität steht mit Gesundheit in Verbindung und umgekehrt korreliert eine niedrige Diversität mit vielen verschiedenen Krankheiten. Somit sollte das Ziel jedes Menschen- ob Sportler oder Nicht-Sportler- eine hohe Diversität sein.

Der positive Einfluss der Bewegung auf unser Mikrobiom!

Petersen et al, sahen sich das Darmmikrobiom von Radrennfahrern an. Es stellte sich heraus, dass die Zeit an Bewegung, die während der durchschnittlichen Woche angegeben wurde, positiv mit der Häufigkeit der Bakteriengattung Prevotella assoziiert war. Darüber hinaus schien Prevotella positiv in Korrelation mit Stoffwechselwegen für Kohlenhydrate sowie für Aminosäuren, einschließlich den Branched-Chain Amino Acids (=BCAA) zu stehen (5).  Der Begriff BCAA ist vor allem unter Sportlern bekannt. Es handelt sich um verzweigte Aminosäuren, welche vom Körper aufgenommen werden müssen, da sie vom Körper nicht produziert werden können. Die proteinogenen Aminosäuren Valin, Leucin und Isoleucin zählen zu den BCAA. Somit lässt sich mutmaßen, dass sich das Mikrobiom je nach Menge der Bewegung zum Positiven verändert und sich dies insbesondere auf den Stoffwechsel von Kohlenhydraten und Aminosäuren auswirkt. Übrigens haben auch Barton et al. herausgefunden, dass Sportler im Vergleich zu Nicht-Sportler eine höhere Aminosäurenbiosynthese und Kohlenhydratstoffwechsel sowie mehr kurzkettige Fettsäuren besitzen (2). Eine höhere Aminosäurenbioysnthese ist deshalb vorteilhaft, da dies einen besseren Muskelaufbau bedeuten kann. Kurzkettige Fettsäuren sind das Futter unsere Darmbakterien und fördern somit wiederum die Diversität unseres Mikrobioms (7).

Die von Barton et al. untersuchten Sportler besaßen im Vergleich zu Nicht-Sportler eine höhere Aminosäurenbiosynthese, einen erhöhten Kohlenhydratstoffwechsel sowie mehr kurzkettige Fettsäuren (2).

Die kardiorespiratorische Fitness hat Einfluss auf unser Mikrobiom!

Jedoch nicht nur bei Spitzensportlern, bei jedem gesunden Menschen kann sich eine höhere kardiorespiratorische Fitness positiv auf die mikrobiobelle Diversität und die Produktion von kurzkettigen Fettsäuren auswirken (3). Überdies zeigte sich bei jungen Menschen der Zusammenhang von der kardiorespiratorischen Fitness und dem Verhältnis Firmicutes/Bacteroidetes (8). Die kardiorespiratorische Fitness, auch unter der maximalen Sauerstoffaufnahme bekannt, ist ein Maß, welches die Fähigkeit den Sauerstoff aus der Luft in unsere Muskeln zu transportieren, beschreibt. Wer also eine hohe maximale Sauerstoffaufnahme aufweist, stellt seinen Muskeln viel Sauerstoff zur Energiegewinnung zur Verfügung und steigert seine Leistungsfähigkeit. Die maximale Sauerstoffaufnahme kann man durch Training verbessern.

Sport und die Schlankmacherbakterien…

In einer anderen Studie wurden aktive Frauen mit sitzenden Frauen verglichen. Die Studiendurchführer fanden heraus, dass jene Frauen, die mindestens 3 Stunden pro Woche Sport trieben, höhere Werte von Butyratproduzenten (Faecalibacterium prausnitzii, Roseburia hominis) und  Akkermansia muciniphila, jenes Bakterium welches eher bei schlanken Personen zu finden ist, aufwiesen (9).

Mailing et al. postulieren, dass Bewegung die fäkale Butyratkonzentration (=kurzkettige Fettsäuren– Konzentration) erhöht und pro-inflammatorische Zytokine und oxidativen Stress im Darm reduziert. Abgesehen davon, bringt Bewegung generell Vorteile für die Ganzkörpergesundheit, da sie vor Angstzuständen, vor entzündliche Darmerkrankungen sowie Dickdarmkrebs schützt (10).

Sport hat positiven Einfluss auf das Mikrobiom und wiederum das Mikrobiom Einfluss auf die sportliche Leistungsfähigkeit.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass durch Bewegung die Diversität des Mikrobioms steigt, sich das Verhältnis von Bacteroidetes/Firmicutes verbessert, die Vermehrung nützlicher Bakterien angekurbelt wird und mehr kurzkettiger Fettsäuren durch Bakterien gebildet werden. Sport beeinflusst das Mikrobiom positiv und wiederum das Mikrobiom hat Einfluss auf die sportliche Leistungsfähigkeit. Da Sportler besonders viele freie Radikale produzieren, ist es umso wichtiger eine gute Immunabwehr zu besitzen. Darüber hinaus benötigen Sportler viel mehr Energie und streben eine gute Energiegewinnung an. Da unser Mikrobiom unser Immunsystem, die Energiegewinnung und generell die Magen-Darm-Gesundheit beeinflusst, hat dies Auswirkung auf unsere sportlichen Leistungen. Demzufolge kannst du mit Bewegung deinem Mikrobiom etwas Gutes tun und umgekehrt deine sportliche Leistungsfähigkeit fördern, indem du dein Mikrobiom mit einer gesunden und ausgewogenen Ernährung fit hältst.

Also vielleicht möchtest du heute deine Kuscheldecke gegen deine Sportschuhe tauschen, dein Mikrobiom wird es dir danken! Falls du wissen möchtest wie es um dein persönliches Mikrobiom steht, kannst du dies mittels Gesundheits-Check bequem von zu Hause herausfinden.

Sportliche Grüße 🙂

Quellen

  1. Mohr AE, Jäger R, Carpenter KC, Kerksick CM, Purpura M, Townsend JR, et al. The athletic gut microbiota. Journal of the International Society of Sports Nutrition. 2020;17(1):24-.
  2. Barton W, Penney NC, Cronin O, Garcia-Perez I, Molloy MG, Holmes E, et al. The microbiome of professional athletes differs from that of more sedentary subjects in composition and particularly at the functional metabolic level. 2018;67(4):625-33.
  3. Estaki M, Pither J, Baumeister P, Little JP, Gill SK, Ghosh S, et al. Cardiorespiratory fitness as a predictor of intestinal microbial diversity and distinct metagenomic functions. Microbiome. 2016;4(1):42.
  4. Clark A, Mach N. Exercise-induced stress behavior, gut-microbiota-brain axis and diet: a systematic review for athletes. Journal of the International Society of Sports Nutrition. 2016;13(1):43.
  5. Petersen LM, Bautista EJ, Nguyen H, Hanson BM, Chen L, Lek SH, et al. Community characteristics of the gut microbiomes of competitive cyclists. Microbiome. 2017;5(1):98.
  6. Clarke SF, Murphy EF, O’Sullivan O, Lucey AJ, Humphreys M, Hogan A, et al. Exercise and associated dietary extremes impact on gut microbial diversity. Gut. 2014;63(12):1913-20.
  7. Allen JM, Mailing LJ, Niemiro GM, Moore R, Cook MD, White BA, et al. Exercise Alters Gut Microbiota Composition and Function in Lean and Obese Humans. Medicine and science in sports and exercise. 2018;50(4):747-57.
  8. Ryan PD, Esperanza C, Leticia M-M, Gregory JG, Nicole DB, Lee CM, et al. Gut Microbiota Composition Is Related to Cardiorespiratory Fitness in Healthy Young Adults. International Journal of Sport Nutrition and Exercise Metabolism. 2019;29(3):249-53.
  9. Bressa C, Bailén-Andrino M, Pérez-Santiago J, González-Soltero R, Pérez M, Montalvo-Lominchar MG, et al. Differences in gut microbiota profile between women with active lifestyle and sedentary women. PloS one. 2017;12(2):e0171352-e.
  10. Mailing LJ, Allen JM, Buford TW, Fields CJ, Woods JA. Exercise and the Gut Microbiome: A Review of the Evidence, Potential Mechanisms, and Implications for Human Health. Exercise and sport sciences reviews. 2019;47(2):75-85.

Die Auswirkungen von COVID-19 auf das Darm-Mikrobiom

Obwohl es sich bei COVID-19 primär um eine Atemwegserkrankung handelt, gibt es immer mehr Hinweise darauf, dass das Darm-Mikrobiom an dieser Erkrankung beteiligt ist. Je nachdem welches Bakterium vorhanden ist, kann das Darm-Mikrobiom den Krankheitsverlauf verbessern oder verschlechtern. Sinnvoll erscheint der Einfluss unseres Darms auch daher, weil dieser ca. 80% unseres Immunsystems beherbergt. 

Das Immunsystem ist ein Abwehrsystem, das viele biologische Strukturen und Prozesse innerhalb eines Organismus umfasst und vor Krankheiten schützt. Um richtig zu funktionieren, muss ein Immunsystem eine Vielzahl von Krankheitserregern erkennen und diese von dem eigenen gesunden Gewebe des Organismus unterscheiden. Lies mehr darüber, wie dein Darm-Mikrobiom dein Immunsystem stärkt. 

Oft sind Darmbeschwerden das einzige Symptom 

Inzwischen ist bekannt, dass das Corona-Virus nicht nur die Atemwege befällt, sondern auch andere Organe betroffen sind, wie z.B. das Darm-Mikrobiom. Wissenschaftler aus Kanada analysierten 36 Studien und stellten dabei fest, dass 18% der Erkrankten unter Verdauungsproblemen wie Appetitverlust, Übelkeit, Erbrechen, Durchfall und Bauchschmerzen litten. Bei 16% der Corona-Patienten, stellten Darmbeschwerden die einzigen Symptome dar.

Rund 80% der Immunzellen befinden sich im Darm

Veränderungen der Darmflora bei schweren Corona Verläufen

Es ist bereits bekannt, dass eine zu starke Reaktion des Immunsystems auf das Corona-Virus den Krankheitsverlauf beeinflusst. Wenn das Immunsystem zu stark gegen den Erreger vorgeht, dann treten stärkere Nebenwirkungen und häufiger Komplikationen auf. Wie wir bereits wissen, spielt das Darm-Mikrobiom bei der Regulierung des Immunsystems eine wichtige Rolle. Rund 80% der Immunzellen befinden sich im Darm. Eine gesundes Darm-Mikrobiom bringt das Immunsystem ins Gleichgewicht, verhindert zu starke Abwehrreaktionen und wirkt sich gleichzeitig positiv auf ein geschwächtes Immunsystem aus. 

Zusammenhänge von Mikrobiom, Schweregrad und Verlauf

Wissenschaftler der Chinesischen Universität Hongkong haben Zusammenhänge zwischen einem gestörten Mikrobiom (Dysbiose), dem Schweregrad und dem Verlauf einer Corona-Infektion nachweisen können. Dazu wurden Stuhlproben von 87 infizierten Patienten analysiert, sowie von 13 Personen, die sich gerade von der Corona-Infektion erholten. Verglichen wurden diese mit 78 Stuhlproben, die man bereits vor der Corona-Pandemie von gesunden Probanden gewonnen hatte. Die Auswertung zeigte deutliche Unterschiede zwischen infizierten und gesunden Menschen.

Wenn das Darm-Mikrobiom aus der Balance gerät (Dysbiose)

In der Studie waren schwere Krankheitsverläufe mit einem Mangel an bestimmten Bakterien verbunden. Besonders Faecalbacterium prausnitzii und Bifidobacterium bifidum waren mangelhaft vertreten. Selbst nach Ausklingen der Infektion, waren diese Bakterien noch in zu geringer Zahl vorhanden. Gleichzeitig konnte ein Zusammenhang zwischen einer Störungen des Darm-Mikrobioms und der Höhe unterschiedlicher Entzündungsparametern festgestellt werden.

Es wird vermutet, dass ein Ungleichgewicht des Darm-Mikrobioms (Dysbiose) für das Ausmaß der Krankheit verantwortlich sein könnte, da es dadurch zu einer Fehlregulation des Immunsystems kommen kann. 

Die Basis eines gesunden Darm-Mikrobioms und Immunsystems bildet die richtige Ernährung und Lebensstil

Weitere Forschungen sind notwendig

In diesem Bereich sind noch viele Fragen offen, fest steht allerdings, dass ein Darm-Mikrobiom, das aus der Balance geraten ist, für viele Beschwerden verantwortlich ist und unsere gesamte Gesundheit und Wohlbefinden beeinflusst. Wir empfehlen das Darm-Mikrobiom regelmäßig zu kontrollieren und bewusst mit der Ernährung und Lebensstil für ein starkes Darm-Mikrobiom und Immunsystem zu sorgen.

References:

Lui, K., Wilson, M.P. & Low, G. Abdominal imaging findings in patients with SARS-CoV-2 infection: a scoping review. Abdom Radiol (2020) 

Yun Kit Yeoh et al; Gut microbiota composition reflects disease severity and dysfunctional immune responses in patients with CORONA; Gut BMJ Journals (2021)