Fehlen Ballaststoffe, greifen Darmbakterien eigenen Körper an

Wer zu wenig Ballaststoffe isst, könnte seinen Darmbakterien eine unerwünschte Nahrungsquelle eröffnen: den eigenen Körper. Denn fehlt bestimmten Mikroben ihre gewohnte Nahrung, können sie verstärkt Proteine aus der schützenden Schleimschicht des Darms abbauen. Diese natürliche Barriere hält Bakterien von der Darmwand fern. Ballaststoffe aus pflanzlichen Lebensmitteln helfen offenbar, den Abbau körpereigener Proteine zu bremsen.

Auch schwer verdauliche Pflanzenproteine beeinflussen, welche Stoffwechselprodukte im Darm entstehen. Zu diesen Ergebnissen kommt ein Forschungsteam um Jenna AbuSalim und Joshua Rabinowitz vom Ludwig Institute for Cancer Research. Die Untersuchungen erschienen in den Fachjournalen PNAS und Nature Metabolism. Die Wissenschaftler fanden außerdem heraus, dass der Körper zahlreiche Stoffwechselprodukte auch ohne Beteiligung seiner Darmbakterien herstellen kann.

Ballaststoffe bremsen den Abbau der Darmschleimhaut

Die schützende Schleimschicht des Darms enthält sogenannte Muzine. Diese großen Eiweißmoleküle bilden eine Barriere zwischen den Darmbakterien und den Zellen der Darmwand. Bestimmte Bakterien können Muzine jedoch zerlegen und die enthaltenen Nährstoffe verwerten. Dabei entstehen unter anderem Stoffe, die für den Körper problematisch sein können.

Dazu gehören Phenolsulfat und p-Kresolsulfat. Beide Substanzen entstehen beim bakteriellen Abbau der Aminosäure Tyrosin. Besonders bei Menschen mit Nierenerkrankungen gelten sie als bedenklich, weil geschädigte Nieren sie nur eingeschränkt ausscheiden können. In den Experimenten sank die Bildung dieser Stoffe, wenn Ballaststoffe zur Verfügung standen.

Bestimmte Darmbakterien verwerten körpereigene Proteine

Woher die problematischen Stoffwechselprodukte stammen, ließ sich mithilfe speziell markierter Proteine nachverfolgen. Die verwendeten Isotope sind nicht radioaktiv und machen einzelne Moleküle bei der Analyse unterscheidbar. In den Mäuseexperimenten stammten die Ausgangsstoffe für Phenolsulfat und p-Kresolsulfat unter anderem aus körpereigenen Proteinen, die in den Darm abgegeben werden.

Besonders auffällig war die Bakterienfamilie Oscillospiraceae. Ihr Vorkommen hing mit höheren Konzentrationen der betreffenden Stoffwechselprodukte zusammen. Einige Vertreter dieser Familie können Bestandteile des Darmschleims verwerten. Ein direkter Nachweis, dass die beobachteten Veränderungen beim Menschen die Darmbarriere beschädigen, steht allerdings noch aus.

Schwer verdauliche Pflanzenproteine ernähren Darmbakterien

Pflanzliche Lebensmittel enthalten neben Ballaststoffen auch Proteine, die der Dünndarm nicht vollständig zerlegt. Sie gelangen bis in den Dickdarm und dienen dort als Nahrung für Mikroorganismen. Die Wissenschaftler bezeichnen diese bislang wenig beachteten Nahrungsbestandteile als Prif. Die Abkürzung steht für Proteine, die sich bei der Verdauung ähnlich wie Ballaststoffe verhalten.

Anders als die zuvor beschriebenen körpereigenen Proteine fördern sie die Bildung bestimmter Stoffwechselprodukte aus Phenylalanin. Dazu zählen Hippursäure und 3-Phenylpropionat. Beide Verbindungen stehen in wissenschaftlichen Untersuchungen mit günstigen Gesundheitsmerkmalen in Zusammenhang, darunter einem gesunden Körpergewicht. Ob ihre verstärkte Bildung tatsächlich Krankheiten verhindern kann, ist bislang ungeklärt.

Ballaststoffe und Pflanzenproteine übernehmen unterschiedliche Aufgaben

Die beiden Bestandteile pflanzlicher Nahrung beeinflussen den Stoffwechsel der Darmbakterien auf unterschiedliche Weise:

Ballaststoffe verringern den bakteriellen Abbau körpereigener Proteine, darunter Muzine aus der Darmschleimhaut. Dadurch entstehen weniger potenziell problematische Stoffwechselprodukte aus Tyrosin.
Schwer verdauliche Pflanzenproteine gelangen in den Dickdarm und liefern den Bakterien Phenylalanin. Daraus entstehen vermehrt Stoffwechselprodukte, die mit günstigen Gesundheitsmerkmalen verbunden sind.
Gemeinsam verschieben beide Nahrungsbestandteile das Verhältnis der untersuchten Stoffwechselprodukte. Die Bakterien nutzen dadurch andere Nährstoffquellen und verändern ihre chemischen Ausscheidungsprodukte.

„Sowohl Ballaststoffe als auch unverdauliche Pflanzenproteine verschieben das Gleichgewicht der Phenol-Stoffwechselprodukte“, erklärt Studienautorin AbuSalim. Die Wissenschaftlerin hält die schwer verdaulichen Proteine für eine bislang unterschätzte Nährstoffgruppe, die den Stoffwechsel der Darmbakterien beeinflussen könnte.

Auch körpereigene Zellen produzieren Stoffwechselprodukte

Nicht alle chemischen Verbindungen, die mit Darmbakterien in Zusammenhang stehen, stammen tatsächlich von ihnen. Zahlreiche Stoffe kann der Körper auch selbst herstellen. Dazu gehören bestimmte Abbauprodukte der Aminosäure Tryptophan, die an Vorgängen des Immunsystems beteiligt sind. Auch einige Verbindungen aus Phenylalanin und Tyrosin entstehen unabhängig von Darmmikroben.

In Experimenten mit Mäusen und Ratten blieb die Produktion solcher Substanzen selbst dann erhalten, wenn die Darmflora durch Antibiotika stark verändert wurde. Auch menschliche Zellen konnten mehrere dieser Stoffe eigenständig herstellen. Damit lässt sich ein Teil der chemischen Prozesse, die bislang den Darmbakterien zugeschrieben wurden, auf den körpereigenen Stoffwechsel zurückführen.

Antibiotika verändern nicht alle Stoffwechselprodukte

Ähnliche Unterschiede fanden sich in menschlichen Blutproben. In einer Auswertung von 169 Patienten hatten 16 nachweisbare Antibiotika im Blut, darunter drei mit mehreren Wirkstoffen. Bestimmte Stoffwechselprodukte blieben bei diesen Patienten auf vergleichbarem Niveau. Andere, für deren Herstellung Darmbakterien notwendig sind, kamen dagegen in geringeren Konzentrationen vor.

Zusätzliche Blut- und Stuhlproben von drei Patienten mit akuter myeloischer Leukämie bestätigten dieses Muster. Während einer Behandlung mit Breitbandantibiotika sank die Vielfalt der Darmbakterien erheblich. Die Konzentrationen mehrerer körpereigener Stoffwechselprodukte blieben dennoch weitgehend stabil. Die geringe Zahl untersuchter Patienten begrenzt allerdings die Aussagekraft für die Allgemeinbevölkerung.

Pflanzenproteine könnten künftig auf Lebensmittelverpackungen stehen

Schwer verdauliche Pflanzenproteine könnten langfristig auch bei der Bewertung von Lebensmitteln berücksichtigt werden. Bisher geben Nährwerttabellen vor allem Auskunft über Eiweiß, Kohlenhydrate, Fett und andere bekannte Nährstoffe. Studienautor Rabinowitz hält es für möglich, dass künftig zusätzlich der Gehalt an solchen schwer verdaulichen Proteinen ausgewiesen wird.

Wie viel davon Menschen täglich benötigen und welche pflanzlichen Lebensmittel besonders günstige Mengen liefern, ist bislang nicht geklärt. Die untersuchten Stoffwechselveränderungen erlauben noch keine Aussagen darüber, ob sich dadurch konkrete Erkrankungsrisiken senken lassen. Dafür sind weitere Untersuchungen am Menschen erforderlich.

Kurz zusammengefasst:

Bei Ballaststoffmangel können bestimmte Darmbakterien Proteine aus der schützenden Schleimschicht des Darms abbauen.
Ballaststoffe bremsen diesen Prozess, während schwer verdauliche Pflanzenproteine die Bildung bestimmter günstiger Stoffwechselprodukte fördern.
Die Ergebnisse stammen überwiegend aus Tierversuchen; ob die beobachteten Veränderungen die Darmgesundheit beim Menschen verbessern, ist noch ungeklärt.

Übrigens: Darmbakterien beeinflussen offenbar weit mehr als die Verdauung. Ihre Stoffwechselprozesse hängen auch mit Botenstoffen im Gehirn zusammen, die bei Stimmung, Angst und Schlaf eine Rolle spielen. Mehr dazu in unserem Artikel.