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Vom Bauch zum Kopf

VON SUSANNE SCHÄFER

Die Darmflora ist nicht nur für die Verdauung entscheidend. Sie könnte auch unser Nervensystem und unser Verhalten beeinflussen.

Vom Bauch zum Kopf© iLexx - iStockphoto.com"Wie stark beeinflussen die zahllosen Bakterien, die unseren Darm besiedeln, den Rest des Körpers, etwa unser Gehirn?"
Peer Bork arbeitet an einer etwas seltsamen Partnervermittlung. In dem Sozialen Online- Netzwerk, das er mit entwickelt hat, suchen die Mitglieder keinen Partner fürs Leben, keine alten Bekannten oder keinen neuen Arbeitgeber, sie treffen Menschen, deren Darmflora ihrer eigenen ähnelt.

Das eigenwillige Projekt ist das Resultat knochenseriöser Forschung. Peer Bork, Biochemiker am Europäischen Laboratorium für Molekularbiologie in Heidelberg, will ein Rätsel lösen, das für Laien zunächst seltsam klingt: Wie stark beeinflussen die zahllosen Bakterien, die unseren Darm besiedeln, den Rest des Körpers, etwa unser Gehirn? Um diese Frage zu klären, benötigt Bork möglichst viele Daten, und die hofft er über das Soziale Netzwerk zu bekommen.

Unser Darm bietet Myriaden Mikroben Unterschlupf. Diese helfen beim Verdauen und unterstützen das Immunsystem. Nun weist eine Vielzahl neuer Studien darauf hin, dass die Darmbakterien für unseren Körper eine noch größere Rolle spielen. Die kühnen Vermutungen: Sie entscheiden, ob jemand dick wird, beeinflussen sogar das Verhalten. Bestätigten sich diese Annahmen, wäre das eine medizinische Revolution. »Wir werden unser Bild vom menschlichen Körper völlig überdenken müssen«, prophezeit Peer Bork.

Noch zeigen die Studien ein eher lückenhaftes Bild, aber eindeutig ist: Darmbakterien, Immunsystem, Stoffwechsel und Gehirn interagieren miteinander. Inzwischen ermitteln Mediziner, Mikrobiologen und Biochemiker aus der ganzen Welt in Sachen Darmflora. Obwohl nicht alle als Team zusammenarbeiten, hat sich eine Art Aufgabenteilung ergeben. Die meisten Experten versuchen, Einzelaspekte zu klären und etwa mögliche Einflüsse der Darmbakterien auf Stoffwechsel, Immunsystem oder Gehirn mittels Mäuseexperimenten zu erkunden. Andere Forscher tragen solche Einzelergebnisse wie ein Mosaik zusammen. Und schließlich sind da noch die kreativen Köpfe um Peer Bork, die neue Wege gehen, um ihre Informationen einzuholen. Das Facebook- Pendant ist ein solcher Weg.

Die Idee mit dem Sozialen Netzwerk hat eine lange Vorgeschichte. Bork und seine Kollegen analysierten die Besiedelung des menschlichen Darms. Dazu suchten sie in Stuhlproben aus Europa, Asien und Amerika nach Genfragmenten von Mikroben. Dann versuchten sie, diese Fragmente bereits in Datenbanken gespeicherten Bakteriengenomen zuzuordnen. Zusätzlich verwendeten sie ältere Analysen von Stuhlproben aus den USA und Dänemark.

»Eigentlich hatten wir erwartet, dass die Besiedelung des Darms bei jedem Menschen anders ist«, sagt Peer Bork. Doch dann entdeckten die Wissenschaftler drei Typen von Darmflora, die sie Enterotypen nennen. Bei jedem der drei Typen ist eine bestimmte Bakterienart besonders häufig im Darm vertreten. Alle Versuchspersonen ließen sich einer dieser drei Gruppen zuordnen. So haben Menschen offenbar unabhängig von Faktoren wie Herkunft, Alter oder Body- Mass- Index einen der drei Enterotypen. »Sie sind vergleichbar mit Blutgruppen «, sagt Peer Bork.

Einen kleinen Haken hat die Untersuchungsmethode allerdings: Die Entdeckung der Enterotypen basiert allein auf Analysen von Stuhlproben, und die sind nur begrenzt aussagekräftig. Schließlich könnte die Besiedelung im Darm ganz anders aussehen als jene Bakterienpopulationen, die ausgeschieden werden. Bisher werden meist Stuhlproben untersucht, weil die einfacher erhältlich sind als Proben aus dem Darm selbst. Und auch die würden Fragen offenlassen: Wo genau nimmt man die Probe? Die Darmbesiedelung variiert von Zentimeter zu Zentimeter.

Dennoch hat die Entdeckung der Enterotypen hohe Wellen geschlagen. Bork bekam Besuch von koreanischen Medizinern, die in ihrer Version der Traditionellen Chinesischen Medizin ebenfalls drei Typen unterscheiden - in Bezug darauf, wie Menschen auf Ginseng oder andere pflanzliche Mittel reagieren. Sie waren überzeugt, es gebe einen Zusammenhang mit den drei Enterotypen. Sogar aus Kasachstan kamen Reaktionen. Dort haben Ernährungswissenschaftler einen Joghurt entwickelt, der angeblich gegen Senilität wirkt. Sie wollten ihr Produkt in Zusammenarbeit mit Bork testen. Ihn scheint die internationale Aufmerksamkeit zu amüsieren und zu wundern - derartige Reaktionen auf seine Forschung sind neu für den Heidelberger Wissenschaftler.

Machen Menschen mit ähnlichen Bakterien im Darm ähnliche Erfahrungen im Leben?


Sollte es die drei Enterotypen wirklich geben, könnte das Hoffnung für Übergewichtige bedeuten. Bei einem Typ kommen in der Darmflora besonders viele Bakterien der Gattung Bacteroides vor. Die Forscher um Peer Bork vermuten, dass diese Bakterien Kohlenhydrate aus der Nahrung effizient umsetzen, sodass dem Körper mehr Energie zur Verfügung steht - Speck auf den Hüften kann die Folge sein. Wer hingegen wenige dieser Bakterien im Darm hat, scheidet mehr Zuckermoleküle unverdaut aus - und bleibt schlank. Vielleicht helfen solche Einsichten irgendwann, Übergewicht abzubauen. Zum Beispiel so: Dicke mit dem Bacteroides-Enterotyp sollten bei ihrer Diät lieber auf Kohlenhydrate verzichten.

Auch Opfer von Darmbeschwerden hoffen, Borks Erkenntnisse könnten ihnen Linderung verschaffen. »Ich habe mehr als 50 E-Mails bekommen, in denen mir Menschen ihre Beschwerden schilderten und fragten, ob ich ihnen helfen könne«, erzählt er. »Das waren richtige Hilfeschreie.« Bork ist kein Arzt, sondern Biochemiker. Durch die Resonanz sei ihm erst klar geworden, wie viele Menschen an undefinierten Darmbeschwerden leiden.

So kam er auf die Idee mit dem Sozialen Netzwerk, online zu finden unter my.microbes.eu. Es soll genauere Hinweise liefern auf die Zusammenhänge zwischen der Art der Darmbesiedelung, Ernährung, Körpergewicht und Wohlbefinden. Bork und seine Mitstreiter bitten Menschen aus aller Welt, ihnen Stuhlproben zu schicken. Insbesondere Personen, die Beschwerden im Verdauungsbereich haben, bei denen aber keine Krankheit diagnostiziert werden konnte, profitieren hiervon womöglich. Denn die Wissenschaftler analysieren die Proben und ordnen die Teilnehmer nicht nur einem der drei Enterotypen zu, sondern bestimmen die Zusammensetzung der Mikrobengemeinschaft noch genauer.

In der Online-Community sollen sich Teilnehmer austauschen, die erstens ähnliche Beschwerden und zweitens eine ähnliche Darmflora haben. So können sie ein an der anonym über ihre Erfahrungen mit ihren Leiden informieren, etwa über ihre Ernährungsweise und die Mittel, die ihnen guttun. »Wir stellen uns vor, dass zum Beispiel ein Brasilianer einer Deutschen erzählt, was ihm geholfen hat«, sagt Peer Bork. Oder einige Teilnehmer, die ähnliche Beschwerden und eine ähnliche Darmflora haben, stellen eine weitere Gemeinsamkeit fest. »Ich fantasiere mal: Vielleicht waren alle mal in Afrika oder haben mal das gleiche Medikament genommen.«

Bisher haben mehr als 560 Personen Stuhlproben eingeschickt. Insgesamt brauche man allerdings etwa 5000 Teilnehmer, um aussagekräftige Daten zu produzieren, schätzt der Biochemiker. Er ist zuversichtlich, dass sich so viele anmelden werden - trotz hoher Kosten. Wer mitmachen will, muss knapp 1000 Euro beisteuern. Die Genomsequenzierung der Bakterien ist so teuer. Noch ist offen, ob solch eigenwillige Forschung zu Ergebnissen führt. Viele Forscher arbeiten lieber mit Mäusen als mit Menschen. Hier sind Ernährungs- und Verhaltensexperimente besser standardisierbar, um kleine Versatzstücke im großen Zusammenspiel zwischen Darmbakterien, Stoffwechsel und Gehirn aufzudecken.

Kann Ernährung glücklich machen oder gar die kranke Psyche heilen?


Einen wichtigen Hinweis fanden kürzlich Stephen Collins von der McMaster University im kanadischen Hamilton und seine Kollegen. Sie störten bei Mäusen mit Antibiotika die Darmflora. Daraufhin wurden manche Tiere risikofreudiger, andere ängstlicher. In ihren Hirnen stellten die Forscher eine Veränderung des BDNF-Spiegels fest. BDNF (brain-derived neutrophicfactor) steuert das Wachstum von Nerven. Wurden die Antibiotika abgesetzt, normalisierte sich die Darmflora der Mäuse, Hirnchemie und Verhalten zeigten keine Auffälligkeiten mehr. Daraus schließen die Forscher, die Zusammensetzung der Darmbakterien spiele eine wichtige Rolle bei der Kommunikation zwischen Bauch und Hirn.

Auch eine künstlich verbesserte Darmflora beeinflusst offenbar das Verhalten, wie ein anderer Versuch zeigt: Ein irisch-kanadisches Forscherteam fütterte eine Mäusegruppe mit dem darmfreundlichen Bakterium Lactobacillus rhamnosus, das in Joghurt vorkommt, die Kontrollgruppe bekam normales Futter. Wurden die Mäuse dann auf ein liegendes Kreuz mit zwei freien und zwei durch Wände geschützten Armen geschickt, verhielten sich die beiden Gruppen unterschiedlich. Gemäß einem Bericht der Proceedings of the National Academy of Sciences (online) trauten sich die bakteriengefütterten Mäuse viel öfter auf die freien Flächen - davor fürchten sie sich normalerweise - als ihre konventionell ernährten Artgenossen. Das Bakterienfutter mache mutiger, folgern die Forscher.

In einem zweiten Experiment mussten die Mäuse schwimmen. Die Bakterienfresser versuchten länger, sich über Wasser zu halten, als die Mäuse aus der Kontrollgruppe. Die Forscher führen das auf eine positivere Stimmung in der ersten Gruppe zurück. Tatsächlich stieg bei diesen Mäusen in solchen Gefahrensituationen der Spiegel des Stresshormons Corticosteron weniger stark an. Außerdem veränderten sich bei ihnen die Strukturen im Gehirn, die für die Aufnahme eines Neurotransmitters (GABA) zuständig sind. Vermutlich sei dies die Ursache für weniger ängstliches Verhalten. In einem weiteren Versuch durchtrennten die Forscher den Vagusnerv der Mäuse. Dieser Nerv gilt als wichtig für die Kommunikation zwischen Bauch und Hirn. Dann erst gab es Futter mit Bakterien. Diesmal zeigten sich keine Veränderungen der GABA-Rezeptoren im Gehirn und auch kein Anti-Angst-Effekt. Offenbar muss der Vagusnerv intakt sein, damit darmfreundliche Bakterien das Hirn verändern können.

Solche Experimente stützen die These, Darmbakterien beeinflussten auch die Psyche. Falls dies für Menschen zuträfe, würfe das grundlegende Fragen auf - kann man sich etwa glücklich essen? Schließlich dürfte sich die Darmflora durch die Ernährung steuern lassen. Wären gar psychische Krankheiten behandelbar? Und sollten Ärzte vorsichtiger Antibiotika verschreiben, weil diese die Darmflora verändern und womöglich psychische Probleme verursachen oder verstärken?

Während Wissenschaftler emsig einzelne Elemente der Kommunikation zwischen Bauch und Kopf aufklären, hat Emeran Mayer von der University of California in Los Angeles die Rolle des Masterminds übernommen. Der Neurogastroenterologe erforscht die Zusammenhänge zwischen Gehirn und Magen-Darm-System und hat die Puzzlestücke seiner Kollegen zu einem großen Ganzen zusammengesetzt. In einem Überblicksartikel zeichnet er eine detaillierte Karte von verschiedenen Kanälen zwischen Darm und Hirn, über die Signale laufen könnten. »Darmbakterien kommunizieren miteinander über chemische Botenstoffe und Rezeptoren, die menschlichen Signalsystemen ähneln«, sagt Mayer. Die Bakterien haben zwar keinen direkten Kontakt zu unseren Nerven. Sie setzen aber Substanzen frei, die durch die Darmwand Signalkaskaden über die Nerven in Richtung Gehirn auslösen könnten.

Mayer beschreibt diese Kommunikationswege aufgrund gesichteter Studien so detailreich und lückenlos, dass fast der Eindruck aufkommt, man lese ein Lehrbuch mit gesicherten Fakten. Davor warnt er: »So aufregend diese Erkenntnisse auch sind - derzeit gibt es keinen Nachweis dafür, dass solche Signalsysteme beim Menschen existieren.« Die zugrunde liegenden Studien bezögen sich alle auf Untersuchungen an Tieren. Inwiefern die Ergebnisse auf Menschen übertragbar sind, sei noch unklar. Zumal er manche Zusammenhänge auch nur interpretiert habe.

Also doch lieber gleich am Menschen forschen? »Meine Kollegen und ich sind sehr gespannt, was wir mithilfe von my.microbes herausfinden werden«, sagt Peer Bork. Auch ihm erscheint es manchmal noch ungewohnt, Menschen anhand ihrer Ausscheidungen zu typisieren. »Wir haben bei der Entschlüsselung des menschlichen Genoms mitgewirkt und das Erbmaterial von Bakteriengemeinschaften im Ozean studiert«, sagt Bork. In die Erforschung der Darmflora sei er erst vor ein paar Jahren eingestiegen. Früher habe er sich mit den Kollegen »auch beim Mittagessen über die Arbeit unterhalten. Das haben wir uns inzwischen abgewöhnt.«


Aus DIE ZEIT :: 19.04.2012

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