Forscher entdecken geheimes Zusammenspiel: Darmbakterien verwandeln Zucker in Energie

Lange galt die Annahme, dass Darmbakterien hauptsächlich unverdauliche Ballaststoffe als Energiequelle nutzen, doch Forscher der Kobe University haben nun herausgefunden, dass die Mikroben auch Zucker aus dem Darm aufnehmen. Daraus produzieren sie kurzkettige Fettsäuren, die für den Körper essenziell sind.

Die von den Darmbakterien produzierten Fettsäuren dienen unter anderem als Hauptenergiequelle für die Zellen, die die Darmwand auskleiden. Die Studie zeigt damit eine bisher unbekannte Form der Symbiose zwischen dem Darmmikrobiom und seinem Wirt.

Glukose gelangt in den Darm und wird verwertet

Bereits in früheren Untersuchungen hatte das Team um den Endokrinologen Wataru Ogawa von der Kobe University festgestellt, dass das Diabetesmedikament Metformin zur vermehrten Ausscheidung von Glukose in den Darm führt. Dies weckte die Frage, welchen Einfluss dieser Zucker auf das Darmmikrobiom hat.

Um dies zu untersuchen, entwickelten die Forscher neuartige Bildgebungsverfahren und Analysemethoden. Mit diesen konnten sie den Glukosefluss im Darm verfolgen und herausfinden, wie sich die Zuckeraufnahme auf das Mikrobiom auswirkt. Zudem untersuchten sie in Tierversuchen, was mit dem Zucker nach seiner Ausscheidung geschieht.

Metformin verstärkt die Glukoseausscheidung

Die Forschungsergebnisse zeigen, dass Glukose zunächst im Jejunum – einem circa 2 bis 2,5 Meter langem Abschnitt des Dünndarms – ausgeschieden wird. Von dort aus gelangt sie in den Dickdarm und bis in das Rektum.

„Es war überraschend zu sehen, dass selbst Menschen, die kein Metformin einnehmen, eine gewisse Menge Glukose in den Darm abgeben“, so Ogawa. Diese Ausscheidung scheint ein universeller physiologischer Prozess zu sein, der durch Metformin um ein Vierfaches verstärkt wird.

Parallel dazu fanden die Wissenschaftler heraus, dass die Glukose auf ihrem Weg durch den Darm von Mikroben in kurzkettige Fettsäuren umgewandelt wird. Diese Verbindungen waren bislang vor allem als Nebenprodukt des Abbaus von Ballaststoffen durch Darmbakterien bekannt. 

Die Produktion kurzkettiger Fettsäuren aus der ausgeschiedenen Glukose ist eine bahnbrechende Entdeckung. Während diese Verbindungen traditionell als Produkte der Fermentation unverdaulicher Nahrungsfasern durch das Darmmikrobiom gelten, hebt dieser neu identifizierte Mechanismus eine neuartige symbiotische Beziehung zwischen dem Wirt und seinem Mikrobiom hervor.

Wataru Ogawa

Neue Ansätze für therapeutische Anwendungen

Die Forscher der Kobe University untersuchen nun weiter, wie Metformin und andere Diabetesmedikamente die Glukoseausscheidung, das Mikrobiom und dessen Stoffwechselprodukte beeinflussen. Die intestinale Glukoseausscheidung sei ein bislang nicht erkanntes physiologisches Phänomen, so Ogawa.

Das Verständnis der molekularen Mechanismen könnte neue therapeutische Ansätze zur gezielten Beeinflussung des Darmmikrobioms und seiner Stoffwechselprodukte ermöglichen.

Kurz zusammengefasst:

• Darmbakterien nutzen nicht, wie bislang angenommen, nur Ballaststoffe, sondern auch ausgeschiedenen Zucker zur Produktion kurzkettiger Fettsäuren, die essenziell für den Körper sind.
• Forscher der Kobe University haben entdeckt, dass diese Glukoseausscheidung ein universeller Prozess ist, der durch das Diabetesmedikament Metformin um das Vierfache verstärkt wird.
• Diese Erkenntnis könnte neue Ansätze für die gezielte Beeinflussung des Darmmikrobioms und die Entwicklung innovativer Therapien ermöglichen.

Bild: © Vecteezy