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Wie smart ist dein Darm? Die Darm-Hirn-Achse

4. Februar 2020  

Wusstest du, dass dein Darm mit deinem Gehirn kommuniziert?

Wir wissen, dass unser Darm-Mikrobiom unsere gesamte Gesundheit und Wohlbefinden erheblich beeinflusst. Einer der faszinierendsten Erkenntnisse der neuesten Forschung ist, wie unser Darm unser Gehirn beeinflusst.

Die Darm-Hirn Kommunikation

Die Wissenschaft hat schon lange herausgefunden, dass unser Gehirn mit unserem Darm kommuniziert – und umgekehrt. Einer der Hauptwege für diese Kommunikation ist ein Nerv, der sich über die Länge unseres Körpers erstreckt und unsere Körperorgane (einschließlich unseres Darms) direkt mit unserem Gehirn verbindet (1). Dieser wird als Vagusnerv bezeichnet und fungiert als Schnellstraße über den das Gehirn Signale an den Darm und der Darm Signale an das Gehirn sendet. So kann es vorkommen, dass wenn wir uns gestresst oder ängstlich fühlen, uns das ganz schön auf den Magen schlägt. Ebenso nimmt der Vagusnerv wahr, was in unserem Darm passiert und sendet Signale an unser Gehirn. Dies führt dazu, dass das Gehirn auf die Signale reagiert, indem es uns z.B. vom Essen abhält, weil wir satt sind (1).

Bis vor kurzem glaubten Wissenschaftler, dass diese Darm-Hirn-Kommunikation nur Signale aus unserem Körper beinhaltet. Im Laufe des letzten Jahrzehnts kamen jedoch immer mehr Beweise ans Licht, dass die Mikroorganismen in unserem Darm auch an dieser Kommunikation zwischen Darm und Gehirn beteiligt sind.

Unser Mikrobiom kommuniziert mit unserem Gehirn

Wir wissen jetzt, dass Substanzen, die von unseren Darmbakterien produziert werden, die Art und Weise beeinflussen, wie unser Darm mit unserem Gehirn spricht. Wenn unsere Darmbakterien zum Beispiel die nützlichen kurzkettigen Fettsäuren (engl. short chain fatty acids, SCFA) Butyrat und Propionat produzieren, stimulieren diese unsere Darmzellen zur Produktion von appetitzügelnden Hormonen (2) und Serotonin (3). Diese sind beide in der Lage den Vagusnerv in unserem Darm zu aktivieren, um Signale an unser Gehirn zu senden (4). Es gibt auch Hinweise darauf, dass einige Arten von Darmbakterien direkt die Neurotransmitter Dopamin, Noradrenalin, Serotonin und GABA (5) produzieren können. 

Mit dem Fortschritt der Forschung auf diesem Gebiet entdecken die Wissenschaftler immer mehr Verbindungen zwischen dem Darm-Mikrobiom und unserer Gehirngesundheit.

Die Forschung an Mausmodellen hat gezeigt, dass das Darm-Mikrobiom wahrscheinlich an der Gehirnentwicklung, dem Sozialverhalten, der Kognition und der Neuroinflammation beteiligt ist (6-8). Auch bei Menschen konnten in Studien Unterschiede im Darm-Mikrobiom gesunder Menschen im Vergleich zu Menschen mit neurodegenerativen Erkrankungen (9) und psychischen Störungen beobachtet werden. Als Wissenschaftler den Stuhl von Menschen mit schweren depressiven Störungen in Mäuse transplantierten, begannen die Mäuse depressionsähnliche Verhaltensweisen zu zeigen (11).

Ernährung kann die Kommunikation zwischen Darm und Gehirn beeinflussen

Interessanterweise weisen die Forschungsergebnisse auch darauf hin, dass die von Bakterien beim Verzehr von Ballaststoffen produzierten Primärsubstanzen, die SCFAs Butyrat, Propionat und Acetat, wahrscheinlich eine wichtige Rolle bei der Vermittlung der Kommunikation zwischen Darm und Gehirn spielen (12). Beispielsweise hatten Mäuse, die mit SCFAs behandelt wurden, bevor sie einem Langzeitstress ausgesetzt waren, im Vergleich zu Mäusen, die keine SCFAs erhielten, ein vermindertes depressives/angstvolles Verhalten und eine verbesserte Darmbarriere (13). Eine andere Studie zeigte, dass eine ballaststoffreiche Ernährung zu einer erhöhten Produktion von SCFAs und einer verringerten Neuroinflammation bei alternden Mäusen führte (14). Diese Auswirkungen auf das Gehirn müssen beim Menschen noch bestätigt werden, aber wir wissen, dass SCFAs auch im Darm viele wichtige Rollen spielen, wie z.B. die Aufrechterhaltung der intestinalen Zellbarriere, die Verhinderung von Entzündungen, die Regulierung des Appetits und die Förderung der Serotoninproduktion (15).

Eine gute Strategie zur Verbesserung der Gehirn- und Darmgesundheit ist es, sicherzustellen, dass deine Ernährung viele verschiedene Ballaststoffquellen wie Vollkornprodukte, Obst, Gemüse, Hülsenfrüchte, Nüsse und Samen enthält.

Obwohl wir erst am Anfang unserer Reise stehen, um zu entschlüsseln, wie das Darm-Mikrobiom unser Gehirn beeinflusst, deuten die neuesten Ergebnisse darauf hin, dass dies ein Bereich ist, der vielversprechend für die Entwicklung zukünftiger Möglichkeiten zur Behandlung von neurodegenerativen Krankheiten und psychischen Störungen ist.

References

(1) Breit, S., Kupferberg, A., Rogler, G. & Hasler, G. .Vagus Nerve as Modulator of the Brain-Gut Axis in Psychiatric and Inflammatory Disorders. Front. Psychiatry 9, 44–44 (2018).

(2). Larraufie, P. et al. SCFAs strongly stimulate PYY production in human enteroendocrine cells. Sci. Rep. 8, 74 (2018).

(3) Yano, J. M. et al. Indigenous bacteria from the gut microbiota regulate host serotonin biosynthesis. Cell 161, 264–276 (2015).

(4) Mohajeri, M. H., La Fata, G., Steinert, R. E. & Weber, P. Relationship between the gut microbiome and brain function. Nutr. Rev. 76, 481–496 (2018).

(5) Clarke, G. et al. Minireview: Gut microbiota: the neglected endocrine organ. Mol. Endocrinol. Baltim. Md 28, 1221–1238 (2014).

(6) Desbonnet, L. et al. Gut microbiota depletion from early adolescence in mice: Implications for brain and behaviour. Brain. Behav. Immun. 48, 165–173 (2015)

(7) Borre, Y. E. et al. Microbiota and neurodevelopmental windows: implications for brain disorders. Trends Mol. Med. 20, 509–518 (2014).

(8) Erny, D. et al. Host microbiota constantly control maturation and function of microglia in the CNS. Nat. Neurosci. 18, 965–977 (2015).

(9) Roy Sarkar, S. & Banerjee, S. Gut microbiota in neurodegenerative disorders. J. Neuroimmunol. 328, 98–104 (2019).

(10) Dinan, T. G., Stilling, R. M., Stanton, C. & Cryan, J. F. .Collective unconscious: How gut microbes shape human behavior. J. Psychiatr. Res. 63, 1–9 (2015).

(11) Sampson, T. R. et al. Gut Microbiota Regulate Motor Deficits and Neuroinflammation in a Model of Parkinson’s Disease. Cell 167, 1469-1480.e12 (2016).

(12) Zheng, P. et al. Gut microbiome remodeling induces depressive-like behaviors through a pathway mediated by the host’s metabolism. Mol. Psychiatry 21, 786 (2016).

(13) Dalile, B., Van Oudenhove, L., Vervliet, B. & Verbeke, K.. The role of short-chain fatty acids in microbiota–gut–brain communication. .
Nat. Rev. Gastroenterol. Hepatol. 16, 461–478 (2019).

(14) van de Wouw, M. et al. Short-chain fatty acids: microbial metabolites that alleviate stress-induced brain–gut axis alterations. .J. Physiol. 596, 4923–4944 (2018).

(15) Matt, S. M. et al. Butyrate and Dietary Soluble Fiber Improve Neuroinflammation Associated With Aging in Mice. Front. Immunol. 9, 1832 (2018).

(16) Koh, A., De Vadder, F., Kovatcheva-Datchary, P. & Bäckhed, F. From Dietary Fiber to Host Physiology: Short-Chain Fatty Acids as Key Bacterial Metabolites. Cell 165, 1332–1345 (2016).

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