Das Darm-Mikrobiom beeinflusst Atemwegserkrankungen

Berlin, 25.01.2023

Gesunde Ernährung ist wichtig! Das werden viele Menschen unterschreiben. Bei der Umsetzung im Alltag wird es schon schwieriger. Doch das dies von extremer Wichtigkeit für die Gesundheit sein kann, zeigt unter anderem der große Einfluss der Nahrungszusammensetzung auf das Darm-Mikrobiom.^1,2 Unsere mikroskopisch kleinen Untermieter haben vielfältige Funktionen im Immunsystem und können Krankheitsverläufe maßgeblich beeinflussen.¹ Wie sich Veränderungen im Mikrobiom auswirken können, ist in den letzten Jahren eines der Trend-Themen in der Forschung, denn damit assoziierte Krankheiten treten in immer größerer Zahl auf.³ Was also wissen wir heute über das Darm-Mikrobiom und seinen Einfluss auf verschiedene Atemwegserkrankungen?

Die „Gut-Lung-Axis“

Der menschliche Körper beherbergt eine Vielzahl von Mikroorganismen, den Mikrobiota. Die Gesamtheit dieser Organismen wird als Mikrobiom bezeichnet. Dieses befindet sich bei gesunden Menschen in einem Gleichgewichtszustand. Äußere Einflüsse wie eingeatmete Aerosole (z. B. Zigarettenrauch) und Pollen, Nahrungsmittel, aber auch psychische Belastungen wie Stress können dieses Gleichgewicht stören.^3,4 Die Mikrobiota verschiedener Organe, unter anderem das von Lunge und Darm, können miteinander wechselwirken.¹ Diese bidirektionale Beziehung wird als „Gut-Lung-Axis“ (dt. Bauch-Lungen-Achse) bezeichnet. Zahlreiche Studien beobachteten, dass bei Menschen mit Atemwegserkrankungen die Darmflora signifikant anders als bei Gesunden zusammengesetzt war.¹ Wie diese Ungleichgewichte mit den jeweiligen Krankheiten im Zusammenhang stehen, wird in der Regel in Studien an Mausmodellen untersucht. Ob die beobachteten Dysbiosen Ursache oder Effekt der Grunderkrankungen sind, lässt sich bisher nicht abschließend sagen. Forscher vermuten jedoch einen Feedback-Loop-Mechanismus, das heißt, dass sich eine lokale Störung in andere Bereiche fortsetzt und sich diese dann gegenseitig potenzieren.³

Darm-Mikrobiom und Asthma

Bei Menschen mit Asthma konnte beobachtet werden, dass im Darmtrakt symbiotische Bakterien reduziert und Pathogene, vor allem Viren und Pilze, vermehrt vorkamen.⁸ Damit ging eine Überexpression von Inflammationsmarkern wie Interleukinen, Immunzellen und Antikörpern einher.⁸ Bei Asthma spielen besonders die Bedingungen im frühesten Lebensabschnitt eine große Rolle. Studien zeigten, dass der Einfluss des Mikrobioms auf die Entwicklung von Asthma im ersten Lebensjahr am größten ist.⁸ Eine Antibiotikagabe während der Schwangerschaft und kurz nach der Geburt erhöhte demnach das Risiko, im Grundschulalter an Asthma oder Allergien zu erkranken um das 1,5- bis 2-fache.⁸ Im direkten Umfeld eines Bauernhofs (besonders mit Rindern) oder mit Hunden aufzuwachsen senkte das Risiko dagegen signifikant.⁸ Zusammenfassend wurde gezeigt, dass die frühkindliche Entwicklung der Darmflora stark mit einer späteren Asthmaerkrankung korreliert ist.⁸

Darm-Mikrobiom und COPD

Der Zusammenhang zwischen Veränderungen im Mikrobiom und der COPD-Pathogenese rückte in den letzten Jahren immer mehr in den Fokus der Forschung. Im Allgemeinen wird bei Menschen mit COPD eine reduzierte Diversität der Darmflora festgestellt, die mit schwerer Symptomlast und Exazerbationen assoziiert ist.^2,5 Auch eine „westliche Ernährung“, bestehend aus viel rotem Fleisch, verarbeiteten Kohlehydraten, gesättigten Fetten und Bierkonsum, ist negativ mit der Entwicklung einer COPD korreliert, besonders bei Rauchern.² Studien zeigten, dass vor allem die Funktion der Mitochondrien, und damit die Zellatmung, eingeschränkt war und Teile der Immunabwehr (Zytokine und Antikörper) überproduziert wurden.⁶ Kurzkettige Fettsäuren wurden deutlich unterproduziert.⁶ Sie sind wichtig für die Erhaltung einer intakten Darmbarriere und agieren als Immunregulatoren. In Mausmodell-Versuchen wurden keimfreie Mäuse mit Fäkal-Mikrobiom-Proben von gesunden und COPD-erkrankten Menschen transplantiert. Mäuse, die COPD-Mikrobiota erhielten, entwickelten innerhalb kurzer Zeit eine eingeschränkte Lungenfunktion.⁷ Ihre Lymphozyten-Werte waren stark verändert, ihre Schleim-Sekretion erhöht und ihre Bronchialwände verdickt.⁷ Bei Mäusen die zusätzlich Zigarettenrauch ausgesetzt waren, waren diese Veränderungen besonders deutlich.⁴ Diese Beobachtungen legen nahe, dass eine Dysbiose der Darmflora zur Entstehung einer COPD beitragen kann.

Darm-Mikrobiom und andere Erkrankungen

Nicht nur COPD und Asthma sind mit einer veränderten Darmflora assoziiert. Auch bei verschiedensten anderen Erkrankungen wurden Dysbiosen entdeckt. Zum einen koinzidierten Infektionskrankheiten wie Influenza, Covid-19 oder Tuberkulose u. a. mit stark verringerten Konzentrationen der kurzkettigen Fettsäuren,^5,9 was die Darmbarriere schwächt und dadurch Folgeinfektionen einen leichteren Weg bahnt. Ähnliche Veränderungen wurden auch bei Lungenkrebspatienten*innen oder Menschen mit zystischer Fibrose beobachtet.⁵ Zum anderen werden selbstverständlich nicht nur Lungenkrankheiten mit Dysbiosen des Darm-Mikrobioms in Verbindung gebracht, sondern auch zahlreiche andere Erkrankungen wie beispielweise Herzkreislauferkrankungen, Diabetes mellitus oder depressive Erkrankungen.^3,10

Abbildung 1: Einfluss von Darmbakterien und bestimmte Fettsäuren aus der Nahrung und deren Einfluss. Entnommen aus: https://www.multiplesklerose.ch/de/aktuelles/detail/darm-und-ernaehrung-an-der-entstehung-der-ms-beteiligt/

Wie können wir die Gut-Lung-Axis in der Praxis nutzen?

Das Darmmikrobiom beeinflusst also viele wichtige systemische Prozesse. Wie lässt sich diese Erkenntnis nun nutzen? Ein Ansatzpunkt ist hier die Ernährung. Studien zeigten, dass eine ballaststoffreiche Diät mit viel Obst, Gemüse und Nüssen sich kurz- und langfristig auf die Entwicklung von Erkrankungen auswirken kann.² Besonders Rauchende profitierten von diesen Effekten.⁴ Eine weitere Möglichkeit könnte pro- und präbiotische therapiebegleitende Supplementation sein. Erste Studien in diesem Feld identifizierten vielversprechende Kandidaten.^3,5,8 Man wird also zukünftig mit neuen Möglichkeiten rechnen dürfen, Patienten*innen abseits der medikamentösen Therapie auf ihrem Weg in ein gutes Leben mit ihrer Krankheit zu unterstützen.

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Quellen:

1. Enaud R et al. Front Cell Infect Microbiol. 2020; 10:9.
2. Vaughan A et al. J Thorac Dis 2019; 11(Suppl 17):2173-2180.
3. Budden K et al. Nat Rev Microbiol 2016; 15:55-63.
4. Ding K et al. COPD 2022; 19(1):10-17.
5. Zhang D et al. Front Microbiol 2020;11:301.
6. Lai H-C et al. Gut 2022; 71:309-321.
7. Li N et al. Respir Res 2021; 22:274.
8. Hufnagl K et al. Semin Immunopathol 2020; 42:75-93.
9. Aktas B. Comprehensive Gut Microbiota 2022; Elsevier, 1. Auflage, 1(1.38):535-544.
10. Sudo N Biosci Microbiota Food Health 2019; 38(3):75-80.