Fettleibigkeit, Diabetes, Metabolisches Syndrom

Obwohl jeder Teil unseres Körpers von Mikroorganismen bewohnt ist, ist das Sehvermögen bei weitem die größte Konzentration in unserem Darm. Die Hauptfunktion besteht darin, Nahrung in absorbierbare Bestandteile zu verarbeiten. Es sollte daher nicht überraschen, dass bei Krankheiten, die in erster Linie mit einer Dysregulation des Stoffwechsels zusammenhängen, eine Beziehung mit (Störungen) des Mikrobioms gefunden wird. Diese Beziehung ist jedoch nicht eindeutig.

Es ist bekannt, dass die Ernährung die Zusammensetzung des Mikrobioms stark beeinflusst (1,2). Der Einfluss ist keine Einbahnstraße, zum Beispiel zwischen den Darmwandzellen, den Zellen des Immunsystems und dem Mikrobiom (3). Krankheiten, die einen engen Zusammenhang mit einem gestörten Stoffwechsel haben, sind:

Fettleibigkeit ist ein Risikofaktor für eine Vielzahl von Krankheiten, wie Typ-2-Diabetes, Herz-Kreislauf-Erkrankungen und verschiedene Krebsarten (4). Der Körpergewichtsaufbau erfordert Nährstoffe, die über den Darm aufgenommen werden, daher ist es naheliegend, einen möglichen Einfluss des Darmmikrobioms zu untersuchen. Die ersten Studien, die einen überzeugenden Zusammenhang zwischen Körpergewicht und Mikrobiom zeigten, wurden mit sterilen Mäusen (ohne Darmmikrobiom) durchgeführt, die trotz des höheren Fressens deutlich schlanker blieben als normale Mäuse. Die Transplantation des Mikrobioms von normalen Mäusen auf diese sterilen Mäuse führt zu einer signifikanten Gewichtssteigerung, und die Transplantation des Mikrobioms aus fettleibigen Mäusen führt zu einer noch stärkeren Gewichtszunahme (1,4,5). Dies ist ein starker Hinweis auf einen kausalen Zusammenhang zwischen dem Mikrobiom und Fettleibigkeit (5). Bei Menschen mit Fettleibigkeit werden Unterschiede in der Zusammensetzung des Mikrobioms im Vergleich zu schlanken Menschen festgestellt (5). Diese Mikrobiomabweichungen verringern sich, wenn Patienten abnehmen (unabhängig von der Art der Ernährung), und die Normalisierung des Mikrobioms korreliert ebenfalls mit der Abnahme des Körpergewichts und nicht mit der Menge an Kalorien, die sie zu sich nehmen (4). In einer Studie, in der fettleibige Menschen eine "Kacktransplantation" erhielten, war das Ergebnis eine verringerte Insulinresistenz, aber nach sechs Wochen keine messbare Verringerung des Körpergewichts (5–7). Dennoch zeigt dies das Potenzial von Interventionen, die das Mikrobiom direkt beeinflussen, da Insulinresistenz eine wichtige Rolle bei Fettleibigkeit und verwandten Krankheiten spielt und die Normalisierung der Insulinsensitivität ein wichtiger erster Schritt zur verbesserten Stoffwechselgesundheit ist.

Diese Erkrankung kann als verbindendes Element zwischen allen hier diskutierten Stoffwechselerkrankungen gesehen werden. Das metabolische Syndrom ist gekennzeichnet durch Fettleibigkeit, ein gestörtes Lipidprofil, Glukoseintoleranz, Bluthochdruck sowie ein erhöhtes Risiko für Herz-Kreislauf-Erkrankungen und Typ-2-Diabetes (8,9). Das bedeutet, dass die Hinweise auf eine Rolle des Mikrobioms beispielsweise bei Fettleibigkeit, beeinträchtigtem Glukosestoffwechsel und Diabetes auch für das metabolische Syndrom gelten (1,4,5,8). Zu diesen Hinweisen gehören der ursächliche Zusammenhang zwischen Mikrobiomtransplantation und Gewichtszunahme bei Labortieren, dass Unterschiede in der Zusammensetzung und Vielfalt des Mikrobioms zwischen schlanken und fettleibigen Personen sowie zwischen Menschen mit und ohne Diabetes festgestellt werden, sowie die Tatsache, dass das Mikrobiom systemische niedriggradige Entzündungen beeinflusst. Die Studie zur 'fäkalen Transplantation' bei fettleibigen Personen, die unter dem Thema Fettleibigkeit erwähnt wurde, betraf Menschen mit einem etablierten metabolischen Syndrom, und die signifikante Verbesserung der systemischen Insulinresistenz ist ein starkes Indiz dafür, dass die Anpassung des Mikrobioms einen positiven Effekt auf die Eigenschaften des metabolischen Syndroms haben kann (6,7).

In diesem Prozess werden die insulinproduzierenden Betazellen in der Bauchspeicheldrüse durch eine Autoimmunreaktion zerstört (10). Weltweit gibt es einen starken Anstieg von Typ-1-Diabetes, der nicht durch genetische Faktoren erklärt werden kann (11). In der Tierversuche scheint die Veränderung des Mikrobioms durch Antibiotika, Probiotika oder Stuhltransplantationen den Verlauf von Typ-1-Diabetes zu beeinflussen. Es scheint auch eine Korrelation zwischen Antibiotikakonsum und Typ-1-Diabetes beim Menschen zu geben. Bei Patienten mit Typ-1-Diabetes wurden mehrere Hinweise auf das Vorhandensein und die Rolle eines sogenannten 'leaky guts' festgestellt, was zu Immunreaktionen führen kann, die zur Zerstörung von Betazellen führen können (10). Wie viele andere Krankheiten weist auch Typ-1-Diabetes Auffälligkeiten in der Zusammensetzung und Vielfalt des Mikrobioms auf (10, 12). Besonders wichtig bei Typ-1-Diabetes ist, dass er sich oft in jungen Jahren entwickelt und das Mikrobiom von Kindern erhebliche Veränderungen durchmacht. Bei Kindern mit genetischer Veranlagung scheint es einen Unterschied zwischen dem Mikrobiom derjenigen zu geben, die später Typ-1-Diabetes entwickeln, und denen, die es nicht tun, selbst bevor Autoimmunreaktionen gegen Betazellen beobachtet werden, wobei die Unterschiede etwa zu dem Zeitpunkt zunehmen, an dem die Kinder mit fester Nahrung beginnen (13). Schließlich gibt es erste Hinweise darauf, dass eine sehr frühe Anwendung von Probiotika (in den ersten vier Wochen nach der Geburt) bei Kindern mit einer genetischen Veranlagung für Typ-1-Diabetes zu einem geringeren Risiko für Autoimmunaktivität gegenüber Betazellen führt, was helfen kann, das Auftreten von Typ-1-Diabetes zu verzögern oder zu verhindern (13).

Die genaue Art und Weise, wie sich Typ-2-Diabetes entwickelt, ist noch nicht vollständig bekannt (11). Sicher ist, dass die Regulation des Blutzuckers (Glukoseregulation) durch einen Rückgang der Insulinproduktion im Zusammenhang mit Insulinresistenz gestört wird. Interessanterweise kann der Darm, wie erst kürzlich deutlich wird, die Glukosehomöostase beeinflussen (14). Ein wichtiger Punkt im Hinblick auf eine beeinträchtigte Glukoseregulation als zentrales Merkmal von Typ-2-Diabetes ist, dass der Darm Informationen über die Eigenschaften der konsumierten Nahrung an andere Organe erkennt und weitergibt, was einen messbaren Einfluss auf die verschiedenen Regulationsformen hat, einschließlich der Glukoseregulation. Das Mikrobiom spielt eine Rolle bei dieser Erkennung und Kommunikation von Nahrungsinformationen (14). Bei Typ-2-Diabetes spielt auch ein erhöhtes Entzündungsniveau eine Rolle, und wie in der Einleitung erwähnt, beeinflusst das Mikrobiom dies (4,15). Darüber hinaus wurde festgestellt, dass die geringe Vielfalt des Mikrobioms unter anderem mit leichtgradigen Entzündungen und Insulinresistenz korreliert und umgekehrt, dass die Zusammensetzung des Mikrobioms bei Diabetikern sich von gesunden Personen unterscheidet (4,15). Darüber hinaus zeigen die ersten klinischen Studien mit Probiotika vorsichtige positive Effekte auf bestimmte Parameter wie Insulinresistenz und HbA1c kurzfristig (16).