Warum Gemüse den Darm vor schädlichen Bakterien schützen kann.
Ballaststoffe haben für einen gesunden, widerstandsfähigen Darm eine überragende Bedeutung. Sie wirken oft besser als Arzneimittel.
SAARBRÜCKEN Eine Gruppe von 30 Wissenschaftlern mehrerer japanischer Universitäten berichtete 2013 von einer erstaunlichen Entdeckung: Im Darm leben Bakterien, die Ballaststoffe aus Pflanzen verdauen können und dabei als Produkte ihres Stoffwechsels kurzkettige Fettsäuren produzieren.
Heute wissen wir, dass diese Fettsäuren unseren eigenen Körperzellen als Nahrung dienen und einen Zustrom von Zellen auslösen, die Entzündungen im Körper verhindern und bekämpfen. Und wir wissen auch, dass eine Ernährung mit nur wenigen oder keinen Ballaststoffen uns anfälliger für entzündliche Erkrankungen macht.
Futter für die Bakterien Pflanzliches Gewebe in Gemüse, Salat, Obst, Getreide, Nüssen und Kräutern enthält in der Regel in den Zellwänden komplexe Kohlenhydrate wie zum Beispiel Zellulose und Lignin. Sie sind besser bekannt als Ballaststoffe. Wirbeltiere, also auch Menschen, können diese zähen, fasrigen Ballaststoffe im Magen und Darm nicht selbst zerlegen. Dazu brauchen sie Bakterien.
Der menschliche Darm enthält schätzungsweise 100 Billionen Mikroorganismen. Dazu gehören neben den Bakterien auch Viren und Pilze. Diese Gemeinschaft wird als Mikrobiom bezeichnet. Die Mehrheit der Mikroorganismen ist wesentlich daran beteiligt, die aufgenommene Nahrung aufzuspalten und unserem Körper lebenswichtige Nährstoffe verfügbar zu machen.
Das weit verbreitete Darmbakterium B-Theta zum Beispiel verfügt über mehr als 250 Enzyme, die Ballaststoffe abbauen können. Wir selbst haben weniger als 100 solcher Enzyme. B-Theta und andere Mikroorganismen zerlegen die pflanzlichen Kohlenhydrate und setzen dabei unter anderem die kurzkettigen Fettsäuren frei.
Für immer verschwunden Mangelt es in unserer Nahrung an Ballaststoffen, verändert sich die Zusammensetzung unseres Mikrobioms im Darm. Diesen Zusammenhang hat Dr. Erica Sonnenburg von der Stanford-Universität in Kalifornien entdeckt. Sie hatte Mäuse mehrere Monate lang ballaststoffarm ernährt. Daraufhin brach die Vielfalt der Mikroorganismen im Darm der Tiere zusammen. Als die Mäuse wieder Ballaststoffe zu sich nehmen durften, erholte sich ihr Mikrobiom zwar, aber nicht vollständig. Viele Arten von Bakterien waren verschwunden und kehrten auch bei bester Ernährung nie wieder zurück.
Sonnenburgs Studien zeigten auch, dass bei der Fortpflanzung dieser Mäuse die Jungtiere bereits von Anfang an ein verarmtes Mikrobiom aufwiesen. Wenn die kleinen Mäuse weiterhin ballaststoffarm fressen mussten, verschwanden weitere Mikroorganismen. Von Generation zu Generation nahm die Vielfalt ab.
Das könnte eine Erklärung dafür sein, warum Bewohner der Industrieländer mit ihrer meist einseitigen, ballaststoffarmen Ernährung eine weniger vielgestaltige Mikrobenflora im Darm tragen als Dorfbewohner aus ländlichen Gebieten in Afrika und Südamerika.
Für die Wissenschaft steht außer Frage, dass Ballaststoffe die Lebensvoraussetzungen für ein breites Spektrum von Mikroorganismen im Darm schaffen, welche die richtigen Verdauungsenzyme besitzen, um die fasrige Kost zu zerlegen. Fehlt es an Ballaststoffen, verarmt das Mikrobiom. Wir essen heute jedoch nicht nur weniger Pflanzen als früher. Diejenigen, die wir verzehren, sind oft auch stark verarbeitet. Wenn beispielsweise Weizen zu feinem Weißmehl vermahlen wird, gehen die Ballaststoffe in den Körnern zum größten Teil verloren. Dr. Mahesh Desai vom Luxemburger Forschungsinstitut für Gesundheit konnte belegen, dass Darmbakterien, denen Ballaststoffe fehlen, die Darmschleimhaut auffressen.
Zwar wird der Schleim in einem normal funktionierenden Darm ständig abgebaut und wieder nachproduziert. Doch wenn keine Ballaststoffe zur Verfügung stehen, ändert sich die Aktivität der Darmbakterien dramatisch. Die Geschwindigkeit, mit der sie die Schleimschicht auffressen, ist höher als das Tempo, mit der die Darmzellen mehr Schleim produzieren können. Die Schleimschicht wird so weit abgebaut, dass gefährliche Bakterien in sie eindringen und zu schweren Entzündungen der Darmwand führen können. „Kurz gesagt, dienen die Löcher, die die Mikroben hinterlassen, wenn sie die Schleimschicht erodieren, als Eintrittspforten für krankheitserregende Mikroorganismen”, erläutert Mahesh Desai.
Wenn Bakterien der Darmschleimhaut zu nahe kommen, kann das Reaktionen der darunterliegenden Immunzellen auslösen. Und ohne entzündungsdämpfenden Einfluss der Fettsäuren, die Darmbakterien aus Ballaststoffen gewinnen, können solche Reaktionen extreme Ausmaße annehmen.
Zerstörte Schutzschicht Fehlen Ballaststoffe in unserer Nahrung ganz, leiden Darm und Gesundheit. Denn Darmbakterien, die hungern müssen, verzehren alles, was sie finden können – auch die Schutzschicht aus Schleim, die unseren Darm innen auskleidet. Der Mikrobiomexperte
Barriere aus Schleim Ein reichhaltiges Mikrobiom im Darm verhindert offenbar, dass Krankheitserreger durch die Darmwand ins Blut eindringen können. Wenn die „guten“Darmbakterien aufgrund fehlender Ballaststoffe jedoch verschwinden, geht dieser Schutz verloren. Dann können gefährlichere Arten die noch vorhandenen Nährstoffe und Freiräume nutzen. Beispielsweise Salmonellen, die Lebensmittelvergiftungen und Typhus erregen können. Oder Krankheitskeime aus der Gruppe der Chlostridien, die zu schwerem Durchfall führen können.
Die Darmbakterien werden auch mit Schleim unter Kontrolle gehalten. Unser Darm ist mit einer Schleimschicht bedeckt. Sie wirkt als physische Barriere, damit Mikroorgansimen nicht ungehindert ins Blut eindringen können. Denn in einem solchen Fall drohen zum Beispiel Blutvergiftungen. Das gilt auch, wenn für die Verdauung nützliche Bakterien die Schleimbarriere überwinden und durch die Darmwand ins Blut gelangen.
Der Schleim im Darm besteht aus großen Molekülen (Mucinen), in denen jeweils tausende von Zuckermolekülen von einem zentralen Rückgrat aus Protein abzweigen. Mithilfe der Zuckermoleküle verflechten sich die Mucine zu einer dichten, nahezu undurchdringlichen Wand. Dieser Schutzwall aus Schleim hindert Mikroorganismen daran, in den Körper einzudringen.
Der Schleim, der den Darm auskleidet, bildet zwei Schichten. Eine dichte innere Lage liegt unmittelbar auf den Epithelzellen, also sozusagen auf der Haut des Darms. Darüber gibt es noch eine lockere Außenschicht aus Schleim. Diese Außenschicht ist dicht mit Viren besetzt. Es handelt sich um besondere Viren, sogenannte Bakteriophagen, die Bakterien töten können, indem sie diese als Wirtszellen nutzen, um sich zu vermehren. Im Darmschleim kommen auf jede Bakterienzelle zehn Bakteriophagen, kurz auch Phagen genannt.
Die Außenschicht ist aber auch der Ort, an dem sich Bakterien festsetzen und gedeihliche Lebensgemeinschaften aufbauen. Deshalb vermutet Professor Dr. Forest Rohwer von der Universität San Diego, dass die Phagen im menschlichen Darm Bakterien nicht wahllos besiedeln und abtöten. Er glaubt, dass Tiere und Menschen die chemische Zusammensetzung ihres Schleims ändern und damit möglicherweise ganz bestimmte Phagen anlocken können, die nur bestimmte Bakterien nutzen, andere jedoch weitgehend in Ruhe lassen. Das würde bedeuten, dass sich in unserem Darm gezielt Viren ansiedeln, die die Darmbakterien in Schach halten.
In der sehr dichten Innenschicht des Schleims leben hingegen nur sehr wenige Mikroben. Das liegt daran, dass die Epithelzellen des Darms in diese Zone große Mengen von mikrobenhemmenden Substanzen (Peptide) injizieren. Dadurch werden zudringliche Mikroorganismen beseitigt. Die Darmzellen erhöhen die Produktion mikrobenhemmender Peptide aber nur, wenn sie Signale empfangen, die einen vermehrten Ansturm von Bakterien ankündigen. Diese komplizierten Abläufen hat die Professorin Dr. Lora Hooper von der Washington-Universität in St. Louis im US-Bundesstaat Missouri in bahnbrechenden Studien an Mäusen erforscht.
Gelingt es irgendwelchen Mikroben dennoch, die Schleimschicht sowie die Barrieren aus Phagen und Peptiden zu überwinden und auch noch durchs Epithel zu schlüpfen, sammelt sich auf der anderen Seite unverzüglich eine große Menge von Immunzellen, um die Eindringlinge zu zerstören. Schleim, Phagen, Peptide und Immunzellen bestimmen also mit darüber, welche Mikroben im Darm bleiben können. Fehlt nur eine dieser Schutzmaßnahmen, siedelt sich im Darm ein anormales Mikrobiom an und in der Regel kommt es zu entzündlichen Erkrankungen.
An der Oberfläche der Schleimschicht leben zum Beispiel Akkermansia-Bakterien. Sie ernähren sich vom Schleim. Bei der Verdauung des Schleims lösen die Akkermansia jedoch Signale aus, die die zuständigen menschlichen Gene aktivieren, sodass neuer Schleim produziert wird. Je mehr Akkermansia-Bakterien vorhanden sind, desto stärker wird das schleimige Bollwerk des Darms. Die Darmflora gesunder Menschen enthält einen Anteil von drei bis fünf Prozent Akkermansia. Bei übergewichtigen Menschen ist der Anteil deutlich geringer.
Für Darmforscher besteht kein Zweifel mehr daran, dass eine ballaststoffreiche Ernährung für ein gesundes Mikrobiom und somit für unsere Gesundheit insgesamt lebenswichtig ist. Wer mehr Gemüse, Salate, Vollkornprodukte, Obst und Nüsse isst, kann ohne großen Aufwand sein Wohlbefinden und seine Gesundheit steigern.
„Im Darm siedeln sich Viren an, die unsere Darmbakterien in Schach halten können.“
Dr. Forest Rohwer
Professor der Universität
San Diego