Die Mikrobiom Ernährung

Wie beeinflusst die Nahrung, die wir essen, sowohl die Bakterien, die in uns leben, als auch unsere allgemeine Gesundheit?

Probiotika sind lebende Bakterien
Probiotika sind lebende Bakterien, die wir mit unserer Nahrung oder als Nahrungsergänzungsmittel aufnehmen können.

PROBIOTIKA

Probiotika sind lebende Bakterien, die wir mit unserer Nahrung oder als Nahrungsergänzungsmittel aufnehmen können. Die Internationale Wissenschaftliche Vereinigung für Probiotika und Präbiotika (ISAPP) hat kürzlich die FAO / WHO-Definition von Probiotika ratifiziert: "lebende Mikroorganismen, die, wenn sie in ausreichenden Mengen verabreicht werden, dem Wirt einen gesundheitlichen Nutzen verschaffen". Die ISAPP-Definition beinhaltet die Voraussetzung, dass die bakterielle Zusammensetzung und die Bakterienanzahl in dem probiotischen Produkt klar definiert und sicher zu verwenden sind. Tote Mikroben, mikrobielle Produkte oder Komponenten und undefinierte mikrobielle Mischungen fallen nicht unter die probiotische Klassifizierung, so dass fermentierte Nahrungsmittel mit undefinierten Mikrobiota keine Probiotika sind.

Probiotika: lebende Mikroorganismen, die, wenn sie in ausreichenden Mengen verabreicht werden, dem Wirt einen gesundheitlichen Nutzen verschaffen

In Europa ist die Situation jedoch ein wenig anders: Bis heute wurde (vor kurzem) nur ein Produkt von der Europäischen Behörde für Lebensmittelsicherheit (EFSA) als Probiotikum akzeptiert: das Bakterium Propionibacterium freudenreichii W200, fermentiert und produziert von Winclove Probiotics. Es enthält ausreichende Mengen an Vitamin B12 für EFSA-validierte gesundheitsbezogene Angaben. Die EFSA gab 2011 an, dass die Verwendung des Wortes „probiotisch“ auf Produkten sich auf eine gesundheitsbezogene Angabe bezieht, die wissenschaftlich validiert sein muss. Obwohl es einen riesigen "probiotischen" Markt gibt, darf überraschenderweise keines der "probiotischen" Produkte in Europa (mit Ausnahme der oben genannten) den Namen "probiotisch" tragen, da klinische Beweise für diese Bezeichnung laut EFSA fehlen.

Lactobacillus rhamnosus LGG TEM image
Reunanen et al., 2012: Lactobacillus rhamnosus LGG TEM image

Bifidobacterium und Lactobacillus sind die häufigsten Probiotika

Die am häufigsten vorkommenden Bakterienstämme, die in „probiotischen“ Produkten verwendet werden, gehören zur Gattung Lactobacillus oder Bifidobacterium. Die Gattung Bifidobacterium enthält Spezies, die kurzkettige Fettsäuren (SCFAs) produzieren, insbesondere Lactat und Acetat. In einer Studie zeigte die Verabreichung von probiotischen Bifidobakterien in menschlichen Probanden und in Tauben einen Anstieg von fäkalen kurzkettigen Fettsäuren. Diese SCFAs haben positive Auswirkungen auf den menschlichen Verdauungstrakt, entweder direkt oder durch Umwandlung in andere SCFAs wie Buttersäure durch weitere Mitglieder des Mikrobioms. SCFAs haben eine positive Wirkung auf die beweglichen und kontraktilen Funktionen des Darms (über SCFA-Rezeptoren) und wirken durch die Stimulation des entzündungshemmenden Zytokins IL-10 entzündungshemmend.

Laktobazillen und Bifidobakterien haben „Haare“, mit denen sich die Bakterien im Darm anhaften können

Die Zelloberfläche gram-positiver Bakterien (wie Lactobacillus oder Bifidobacterium) besitzt spezielle Eigenschaften, die eine direkte Interaktion zwischen dem Wirt und dem Bakterium ermöglichen. Dies ist eine Eigenschaft, die für die Kolonisierung des Probiotikums im Darm entscheidend ist. Eine spezifische Zelloberflächenstruktur, genannt Pili, ist eine Art bakterieller Anhang, der aussieht wie viele einzelne Haare und es dem Bakterium ermöglicht, am Endothel haften zu bleiben. Diese Funktion ermöglicht die Verdrängung von Pathogenen und beeinflusst die Immunmodulation und die strukturelle Integrität der Darmschleimhaut. Diese Pili finden sich sowohl in Bifidobacterium als auch in Lactobacillus. Versuche haben gezeigt, dass insbesondere der Stamm Lactobacillus rhamnosus GG (LGG) den Erreger Enterococcus faecium, einschließlich Vancomycin-resistenter Enterokokken (VRE) verdrängt.

Lactobacillus rhamnosus GG (LGG) verdrängt VRE (Vancomycin-resistente Enterokokken)

Ein weiteres Merkmal der Zelloberfläche von gram-positiven Bakterien ist die Immunmodulation durch die Zellwandstruktur als solche (z. B. Peptidoglycan und Lipoteichonsäuren). Diese spezifischen Zellwandstrukturen sind bei Laktobazillen und Bifidobakterien hoch konserviert und haben einen positiven Einfluss auf die Darmbarrierefunktion, ein wichtiger probiotischer Mechanismus.

LGG ist der am besten charakterisierte probiotische Stamm

Was steckt hinter diesem Hype über Probiotika? Betrachtet man die Mechanismen der am häufigsten verwendeten Probiotika, scheint ein gesundheitlicher Nutzen offensichtlich. Der weltweit am besten dokumentierte probiotische Stamm Lactobacillus rhamnosus GG (LGG - GG für Sherwood Gorbach und Barry Goldin, die den Stamm 1985 in der menschlichen Darmmikrobiota entdeckten) wurde in über 300 klinischen Studien untersucht. In der Pädiatrie wurde besonders viel geforscht: LGG hat sich bei der Behandlung von akuter Gastroenteritis und der Prävention von Antibiotika-assoziierter Diarrhoe (AAD) bei Kindern bewährt. Darüber hinaus wurde nachgewiesen, dass LGG nosokomiale Durchfallerkrankungen und Infektionen der Atemwege effektiv verhindert. Ein signifikantes Ergebnis bei Erwachsenen konnte jedoch nur beobachtet werden, wenn die Behandlung mit einer antibiotischen Behandlung des Bakteriums Helicobacter pylori einherging.

Probiotika verschaffen uns hauptsächlich durch die Verdrängung von schädlichen Bakterien einen gesundheitlichen Nutzen

Unter Berücksichtigung all dieser wissenschaftlichen Publikationen über Probiotika ist die Quintessenz, dass Probiotika eine großartige Form der Therapie für Patienten mit einem dysfunktionellen Darmmikrobiom und / oder einem geschwächten Immunsystem sein können. Studien haben positive Ergebnisse von Probiotika für Kinder, Extremsportler und Patienten mit bestimmten Störungen entweder nach einer Antibiotikatherapie oder einem Reizdarm (IBD) gezeigt - sie alle haben ein gemeinsames Merkmal: die Verhinderung von opportunistischen bakteriellen Infektionen. Bei gesunden Erwachsenen wurden Veränderungen im Mikrobiom nach probiotischer Anwendung beobachtet, obwohl kein gesundheitlicher Nutzen festgestellt werden konnte. Darüber hinaus werden Probiotika vor Reisen zur prophylaktischen Anwendung – auch für gesunde Menschen – empfohlen, um die Vermehrung von unerwünschten Bakterien, die z. B. Durchfall verursachen können, zu verhindern.

Wenn es also um die Einnahme von Probiotika geht, ist es wichtig, den genauen Stamm und die Anzahl an Bakterien im Produkt zu kennen. Der probiotische Stamm muss in der Lage sein, den stark sauren Magen zu überleben und sollte den Darm besiedeln können. Außerdem muss der probiotische Stamm gut charakterisiert sein, einschließlich möglicher Nebenwirkungen. Probiotika werden höchstwahrscheinlich nicht in der Lage sein, die Zusammensetzung des gesamten Darmmikrobioms dramatisch zu verändern, insbesondere nicht in einem gesund-kolonisierten menschlichen Darm, aber Probiotika können die Kolonisierung unerwünschter Bakterien nach einer Intervention wie der Verabreichung von Antibiotika oder in einem unausgewogen Mikrobiom, das gegen pathogene Invasion anfällig ist, verhindern.

Präbiotika klingt gut, oder?
Präbiotika … klingt gut, oder?

PRÄBIOTIKA

Jeder hat schon einmal von Präbiotika gehört und wir fühlen uns alle wohl dabei, sie in unsere tägliche Ernährung aufzunehmen – richtig? Nicht so schnell. Seien wir ehrlich: wissen wir wirklich, wofür sie gut sind und was sie mit unserem Mikrobiom und unserem Körper anstellen? Das folgende Kapitel wird tiefer in die Materie eintauchen und dir all die Fakten liefern, die wir bisher haben!

Was sind Präbiotika?

Präbiotika: ein Substrat, das von Wirtsmikroorganismen selektiv genutzt wird und gesundheitsfördernd wirkt.

Die derzeitige Definition eines Präbiotikums ist die von der Internationalen Wissenschaftlichen Vereinigung für Probiotika und Präbiotika (ISAPP) vorgeschlagene: ein Substrat, das von Wirtsmikroorganismen selektiv genutzt wird und gesundheitsfördernd wirkt.

Obwohl die Definition von Präbiotika nicht auf Kohlenhydrate beschränkt ist, wurden die meisten Untersuchungen an Präbiotika an verschiedenen Arten von Mehrfachzuckern durchgeführt:

Humanmilch-Mehrfachzucker (HMOs): Über 200 HMOs wurden identifiziert und stimulieren das Wachstum spezifischer Bakteriengruppen wie Staphylokokken und Bifidobakterien. Ausgezeichnete Präbiotika.

Ballaststoffe und Stärke werden von Bakterien zu kurzkettigen Fettsäuren (SCFAs) abgebaut

  • Ballaststoffe und Stärke: Die Produktion von kurzkettigen Fettsäuren (SCFAs) durch Bakterien im Darm. Die am häufigsten vorkommenden SCFAs sind Buttersäure, Acetat und Propionat, die Endprodukte der anaeroben Fermentation.
    • Resistente Stärke (RS): Stärke, die den Dünndarm passiert und den Dickdarm erreicht, um von Bakterien fermentiert zu werden. Die Fermentation von RS durch die Bakterien im Dickdarm führt zur Bildung von SCFAs (insbesondere Buttersäure) und einer höheren bakteriellen Diversität im Darm.
    • Ballaststoffe: Unverdauliche Verbindungen, meist Kohlenhydrate, meist aus Pflanzen wie Getreide, Hülsenfrüchten, Obst oder Gemüse. Sättigung tritt aufgrund langen Kauens und langsamer Verdauung auf: Verringert die Geschwindigkeit der Glukoseaufnahme im Dünndarm.
      • Nichtverdauliche Mehrfachzucker (NDOs): Zwischenprodukte zwischen Einfachzuckern und Polysacchariden. Verbesserung des mikrobiellen Ökosystems im Darm, einschließlich Diversität, Biochemie und Physiologie.
      • Unter den NDOs sind Fructo-Oligosaccharide (FOS) wie Inulin und Oligofruktose die am besten untersuchten Präbiotika.

Obwohl es viele Indikationen gibt, die zeigen, dass Präbiotika gut für uns und unser Mikrobiom sind, sind die wissenschaftlichen Studien hinter diesen Indikationen eher dünn gesät.

Die meisten Studien konzentrieren sich auf die Erforschung von Ballaststoffen wie FOS:

Insgesamt verändert die Aufnahme von resistenter Stärke und Präbiotika die Spiegel spezifischer Bakterien, die spezielle Präbiotika und Kohlenhydrate spezifisch metabolisieren: Dazu gehören Bifidobakterien und Lactobazillen. In kontrollierten Studien am Menschen korrelierte die Aufnahme von Ballaststoffen mit einem Anstieg von Bifidobakterien und kurzkettigen Fettsäuren, insbesondere Buttersäure, welche den Darm-pH-Wert senkt.

Andere Lebensmittelzutaten und wie sie auf uns wirken
Andere Lebensmittelzutaten und wie sie auf uns wirken.

Andere Lebensmittelzutaten und wie sie auf uns wirken

Emulgatoren verbessern die Textur und verlängern die Haltbarkeit von verarbeiteten Lebensmitteln.
Mary K. Holder und ihr Forschungsteam haben ein Mausmodell entwickelt. Sie verwendeten die beiden üblicherweise verwendeten Emulgatoren Polysorbat 80 (P80) und Carboxymethylcellulose (CMC) in Dosierungen, die den breiten Verzehr verarbeiteter Lebensmittel nachahmen. In ihrem Mausmodell beobachteten Holder und Kollegen einen Anstieg der Darm-Mikrobiota mit entzündungsförderndem Potenzial. Die wichtigsten gefundenen entzündlichen Moleküle waren Lipopolysaccharid (LPS, von der äußeren Zellmembran gramnegativer Bakterien) und Flagellin (ein Protein, das von dem bakteriellen Flagellum stammt, eine Art bakterieller Motor, den Bakterien nutzen um sich zu bewegen oder fortzubewegen).
 

Mäuse entwickelten chronische Darmentzündung und das metabolische Syndrom

Diese beiden Moleküle sind für die Aktivierung des angeborenen Immunsystems bekannt. Als Folge davon entwickelten die Mäuse eine chronische Darmentzündung (Förderung des Reizdarms) und ein metabolisches Syndrom (eine Häufung von mindestens drei der fünf folgenden Erkrankungen: abdominale Fettleibigkeit, hoher Blutdruck, hoher Blutzucker, hohe Serumtriglyceride und niedrige Level von Lipoproteinen hoher Dichte (HDL)), welches mit dem Risiko der Entwicklung von Herz-Kreislauf-Erkrankungen und Typ-2-Diabetes verbunden ist. Das veränderte Mikrobiom war zusätzlich in der Lage, die dicke Schleimschicht, die den Darm auskleidet, zu infiltrieren. In anderen Studien wurde die Entwicklung von Darmkrebs durch Emulgatoren sogar verstärkt.

Erhöhte Angst bei Mäusen, die mit Emulgatoren gefüttert wurden

Holder und Kollegen haben sich ebenfalls das Verhalten der Mäuse nach Verabreichung der Emulgatoren angeschaut, da bekannt ist, dass eine Störung des Mikrobioms über die Darm-Hirn-Achse auch unser Nervensystem beeinflusst. Was das Team beobachtete, war eine erhöhte Angst bei Mäusen, die mit Emulgatoren gefüttert wurden. Zusätzlich fand diese Gruppe heraus, dass Emulgatoren Peptide und Hormone beeinflussen, die den Appetit beeinflussen (Agouti-verwandtes Peptid AgRP und Alpha-Melanocyten-stimulierendes Hormon αMSH), und somit können Emulgatoren möglicherweise zu einer erhöhten Nahrungsaufnahme beitragen.

Da das Kapitel Mikrobiomdiät so vielfältig ist und aus vielen Perspektiven betrachtet werden kann, wird es um weitere Themen wie Verarbeitung von Lebensmitteln, fermentierten Lebensmitteln, Polyphenolen, Lebensmittelbeispielen und empfohlenen Rezepten erweitert ... bleib' dran!
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