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Probiotika, Präbiotika und Synbiotika: Gesundheit beginnt im Darm

Es ist eine alte Volksweisheit, dass die Gesundheit im Darm beginnt. Seit dem letzten Jahrhundert ist bekannt, dass symbiotische Mikroorganismen eine große Rolle im Darm spielen. Diese Rolle ist jedoch nicht auf die Gesundheit des Darms beschränkt, sondern erstreckt sich auch auf unseren allgemeinen Gesundheitszustand. So helfen nützliche Darmbakterien der Vergärung durch Fermentation, sie schützen vor pathogenen Bakterien und stimulieren die Entwicklung des Immunsystems.1 Nutzmikroorganismen oder „Probiotika“ werden immer häufiger eingesetzt, um diesen Darmbewohnern zu helfen. Oft kombiniert man sie mit Präbiotika, welche die Probiotika unterstützen. Präparate mit beidem werden Synbiotika genannt. Sie werden bei einem gestörten Gleichgewicht zwischen den Bakterienarten im Darm (Dysbiose) und zur Vorbeugung und Behandlung von Krankheiten eingesetzt. Hier erfahren Sie alles Wichtige zu Probiotika und Präbiotika, von den Einsatzgebieten bis hin zur klinischen Anwendung.


Definitionen

  • Probiotika: Nützliche Bakterien in der Ernährung oder in Nahrungsergänzungen, deren Verzehr die Darmflora stärkt oder verbessert und die das mikrobielle Gleichgewicht im Darm günstig beeinflussen. Die Weltgesundheitsorganisation WHO definiert Probiotika als: „lebende Mikroorganismen, die – in ausreichender Menge verabreicht – dem Wirtsorganismus einen gesundheitlichen Nutzen bringen.“ Probiotika („fürs Leben“) verdanken ihren Namen den Antibiotika („gegen das Leben“).
  • Präbiotika: Substanzen, die als Nahrung der nützlichen Mikroben dienen und durch Vermehrung dieser Bakterien zur Gesunderhaltung beitragen. Auch Prebiotika
  • Synbiotika: Koloniebildende Nahrungsergänzungsmittel die eine Kombination von Prä- und Probiotika enthalten.
  • Dysbiose: Die qualitativen und quantitativen Veränderungen der Darmflora, ihrer Stoffwechselaktivität und ihrer lokalen Verteilung; ein gestörtes Gleichgewicht zwischen den Bakterienarten im Darm, wodurch sich pathogene Keime negativ auf die Gesundheit des Wirts auswirken und systemische Erkrankungen gefördert werden.
  • Mikrobiota: Auch: Darmflora oder Intestinalflora. Die Gesamtheit der Mikroorganismen (Bakterien, Hefen und Pilzen) im Darm, die entscheidend für die immunologische, hormonelle und metabolische Homöostase ihres Wirts sind. 


Hintergrund

Die Idee, Probiotika anzuwenden kommt von dem russischen Nobelpreisträger Ilja Metschnikow (1845-1916), dem Vater der natürlichen Immunität, der am Anfang des 20. Jahrhunderts den Einsatz von milchsäureproduzierenden Bakterien, wie sie in Joghurt, Kefir und Sauermilch vorkommen, befürwortete, um schädliche Bakterien zu verdrängen und so der Lebensverlängerung zu dienen. Seine Annahme basierte auf der Tatsache, dass Menschen schon seit Jahrhunderten große Mengen an fermentierten Lebensmitteln wie Sauerkraut, Joghurt und Käse konsumieren. Diese fermentierten Lebensmittel enthalten Nährstoffe und Bakterien, die einen positiven Einfluss auf unsere Gesundheit haben. Länder wie Bulgarien, wo pro Tag und Person mindestens ein halber Liter Joghurt verbraucht wird, sind bekannt für den hohen Prozentsatz an Menschen, die ein überdurchschnittlich hohes Alter erreichen (über 100 Jahre). Metchnikoffs Theorie wurde 1989 wiederentdeckt und erhielt seitdem medizinische Aufmerksamkeit.2 Um die Zusammensetzung der Darmflora zugunsten einer potenziell besser heilenden Lebensgemeinschaft aus Bakterien zu manipulieren, wurde 1995 das Konzept der Präbiotika eingeführt.3 Probiotika sind mikrobielle Spezies, die in kontrollierten Studien gezeigt haben, gesundheitliche Vorteile zu erzielen.4

 

Probiotica: Lactobacillus acidophilus

Ein Beispiel von Probiotika: Lactobacillus acidophilus. Bild durch Mogana Das Murtey und Patchamuthu Ramasamy [CC BY-SA 3.0] via Wikimedia Commons


Magen-Darm-Trakt

Die Hauptfunktionen des Verdauungstraktes sind die Aufnahme und Verdauung von Nahrung, die Aufnahme von Nährstoffen und die Ausscheidung von Abfallstoffen. Der Magen-Darm-Trakt spielt allerdings auch im Immunsystem eine wichtige Rolle. Er ist mit 250 bis 400 m2 die zweitgrößte Kontaktfläche (nach den Atemwegen) zwischen Organismus und Umwelt und daher einer der primären Wege, auf dem wir Pathogenen ausgesetzt sind.5 Deswegen befindet sich der größte Teil, Schätzungen nach mehr als 70%, der antikörperproduzierenden Zellen in der Darmschleimhaut (GALT, von engl. gut associated lymphoid tissue: darmassoziiertes lymphatisches Gewebe).


Darmbakterien

Seit frühem Leben ist unser Körper von einer Vielzahl von Mikroben besiedelt. Dieser Kolonisierungsprozess fängt an, wenn das sterile Baby sich durch den Geburtskanal bewegt und orale Inokulation durch mütterliche vaginale Mikrobiota erhalt.6 Er führt zu einem komplexen und dynamischen Ökosystem im Magen-Darm-Trakt mit einer vielfältigen Sammlung von Mikroorganismen. Diese Mikroorganismen gehören entweder zur residenten intestinalen Mikrobiota oder zu der transienten Flora, die durch die Nahrungsaufnahme aus der Umwelt aufgenommen wird und nur vorübergehend im Darm verbleibt. Da das Wachstum von Mikroorganismen im Dünndarm vom schnellen Transit des Inhalts (3-5 Stunden) und der Sekretion von Galle und Pankreassaft begrenzt wird, befindet sich der Großteil der Mikrobiota im Dickdarm.7 Wissenschaftler sind sich über die Zahl der Bakterienarten im Darm nicht einig, weil viele davon bis heute nie isoliert, kultiviert und charakterisiert wurden. Während es große Unterschiede zwischen einzelnen Menschen gibt, variieren die Zahlen der im Darm angetroffenen Bakterienarten von 500-1.000 mit einem Gesamtgewicht von 1-2 kg.7-9 Vorwiegend sind sie strikte Anaerobier – Bakterien, die in Sauerstoff-freiem Milieu leben können oder müssen.10


Rolle der Darmbakterien

Die Hauptrolle der Darmflora besteht darin, durch Fermentation Energie aus diätetischen Kohlenhydraten zu gewinnen, die nicht im oberen Darm verdaut werden.11 Neben ihrer Rolle in der Fermentation trägt die Dickdarmmikrobiota auf verschiedene Weise zur Gesundheit des Wirts bei:
  • Barrierefunktion. Sie handhabt die Integrität der Schleimhautbarriere, die verhindert, dass pathogene Bakterien in den Magen-Darm-Trakt eindringen.12
  • Schutzfunktion: Zusammen mit dem Darmimmunsystem sind residente Bakterien im Stande eine Schutzfunktion auszuüben, indem sie nicht-spezifische antimikrobielle Substanzen wie kurzkettige Fettsäuren oder Wasserstoffperoxid sezernieren, während sie andere Toxine mit sehr engen Abtötungsbereichen, wie Bakteriozinen, produzieren.13-17
  • Die Darmbakterien sind an der Synthese von B-Vitaminen – B1, B2, B5, B6, Biotin (B8) Folsäure (B9), B12 – und Vitamin K beteiligt.18,19
  • Verstoffwechselung von Xenobiotika (körperfremden chemischen Verbindungen, wie Pestiziden und Arzneimitteln).11


Bakteriengleichgewicht im Darm

In der Evolution haben sich im Menschlichen Darm einige symbiotische Wirt-Bakterien-Assoziationen entwickelt. Im Alter von ungefähr 3 Jahren hat die Darm-Mikrobiota eine Zusammensetzung und Diversität erreicht, die ähnlich der von Erwachsenen ist. Eine gesunde mikrobielle Flora zeichnet sich durch eine gute Balance zwischen Symbionten (Mikroorganismen mit gesundheitsfördernden Eigenschaften wie Lactobacillus und Bifidobacterium), Kommensalen (Mikroorganismen, die weder gut noch schlecht für die Gesundheit des Wirts sind) und Pathobionten (potentielle Pathogene wie Clostridium) aus.20-22 Obwohl unsere Darm-Mikrobiota relativ stabil ist, ist sie während unseres gesamten Lebens anfällig für Variationen durch Ernährung, Schwangerschaft und andere Umwelteinflüsse. Auch Krankheit, psychischer und physischer Stress, Reisen oder die Einnahme von Medikamenten wie Antibiotika können zu Unausgewogenheiten in unserer Darmflora, einer Dysbiose, führen.23


Dysbiose

Eine Dysbiose wird definiert als die qualitativen und quantitativen Veränderungen der Darmflora, ihrer Stoffwechselaktivität und ihrer lokalen Verteilung.24 Antibiotika, die das Gleichgewicht der normalen Flora stören, können sowohl eine Infektion durch exogene Pathogene als auch ein Überwachsen durch endogene Pathogene begünstigen.19 Obwohl Wissenschaftler sich nicht einig darüber sind, ob eine Dysbiose die Ursache oder die Folge von Krankheiten ist, gibt es eine starke Assoziation zu der Pathogenese (Entstehung und Entwicklung einer Krankheit) vieler entzündlicher Erkrankungen, sowie chronisch-entzündlichen Darmerkrankungen oder CED (englisch: inflammatory bowel disease, IBD), Autoimmunkrankheiten, Infektionen und selbst Krebs (Brust, Dickdarm).25-31 Für die Behandlung einer Dysbiose untersuchen Forscher zurzeit nicht nur orale Probiotika, sondern auch Stuhltransplantationen (fäkalen Mikrobiomtransfer, FMT), um mit den transplantierten Mikroben (Spenderflora) die Darmflora des Empfängers wieder in Balance zu bringen. Obwohl dies eine interessante Entwicklung ist, wird FMT im Rahmen dieses Artikels nicht behandelt.

Dybiosefoerdernde Faktoren


Dysbiose: Symptome und Krankheiten

Eine Dysbiose wird oft von (Magen-Darm-) Beschwerden begleitet:
  • Flatulenz
  • Blähungen
  • Bauchschmerzen,
  • Krämpfe
  • Verstopfung
  • Durchfall
Auch ein chronischer Mundgeruch (Halitosis) und eine Anfälligkeit für Infektionen durch die reduzierte Barrierefunktion der Darmwand (geschädigte / undichte Darmschleimhaut oder Leaky gut – auf Deutsch durchlässiger Darm) werden mit einer Dysbiose assoziiert. Eine Dysbiose ist bisher mit über 25 Krankheiten oder Syndromen verbunden. In der Literatur findet man Hinweise auf:
  • Candidiasis
  • Chronisch-entzündliche Darmerkrankungen (CED) (Englisch: Inflammatory bowel disease, IBD):
    • Morbus Crohn
    • Colitis ulcerosa
  • Reizdarmsyndrom (RDS)
  • Rezidivierende Clostridium-Difficile-Infektion (CDI) (krankenhaus/antibiotika-assoziierte Durchfallerkrankung)
  • Kolorektalen Krebs
  • Allergie / Atopie (ein Art Überempfindlichkeit)
  • Zöliakie (Glutenunverträglichkeit)
  • Diabetes Typ 1 und Typ 2
  • Adipositas32,33
Andere Krankheiten die potentiell in Beziehung zu einer Dysbiose stehen, sind:12,21,24,32,34-37
  • Alzheimer-Krankheit
  • Chronisches Müdigkeitssyndrom
  • Nicht-alkoholische Fettleber / Steatohepatitis (Fettleber-Hepatitis)
  • Parkinson-Krankheit
  • Kardiovaskuläre Erkrankungen
  • Brustkrebs
  • Aufmerksamkeitsdefizitstörung (ADS)
  • Divertikulose (gutartige Ausstülpungen der Darmwand)
  • Rheumatoide Arthritis
  • Autismus
  • Gebrechlichkeit bei älteren Menschen
  • Spondylitis ankylosans (Morbus Bechterew)
  • Depression
  • Abstoßung nach Transplantation
  • Polio
  • Angststörung
  • Multiple Sklerose
  • Retrovirale Infektionen




Probiotika

Probiotika sind transiente Symbionten, die nur kurz (ein paar Wochen) im GI-Trakt bleiben. In dieser Zeit sind sie in der Lage, die Darm Mikrobiota positiv zu beeinflussen. Die therapeutischen Effekte werden über drei Mechanismen bewirkt:
  • Modulation des Gehalts der Darm-Mikrobiota
  • Aufrechterhaltung der Integrität der Darmbarriere und Verhinderung der bakteriellen Translokation (Ortsveränderung)
  • Modulation der lokalen Immunantwort durch das darmassoziierte Immunsystem.38
Probiotische Organismen interagieren auf vielen Ebenen mit dem Immunsystem, einschließlich Zytokinproduktion, Proliferation von mononukleären Zellen, Makrophagen-Phagozytose und Abtötung, Modulation von Autoimmunität und Immunität gegen bakterielle und protozoische Pathogene.39-42 Die Wirkungen von Probiotika sind weitgehend stammspezifisch. Dies bedeutet, dass jeder Stamm seine eigene gesundheitsfördernde Wirkung hat. Einige Beispiele davon finden Sie in der Tabelle.

Beispiele stammspezifischer Wirkungen von Probiotika


Präbiotika

Präbiotika sind unverdauliche Substanzen, die zur Gesunderhaltung beitragen, indem sie selektiv das Wachstum gutartiger Bakterien im Darm stimulieren. Effektive Präbiotika erreichen den Dickdarm und dienen als Futter für eine limitierte Gruppe von Mikroorganismen, die klar identifizierte, gesundheitsfördernde Eigenschaften aufweisen. Die Nahrungsmittelbestandteile, die diesen Kriterien am besten entgegen kommen, sind in Oligosacchariden, Zuckermoleküle aus mehreren Monosacchariden (Einfachzuckern), vorhanden. Dazu gehören Inulinen und ihre Derivate, die Fructooligosacchariden. Diese Kohlenhydrate mit niedrigem Molekulargewicht kommen natürlich in Artischocken, Zwiebeln, Chicorée, Knoblauch, Lauch und in geringerem Maße in Getreide vor. Andere Oligosaccharide wie Raffinose und Stachyose sind die Hauptkohlenhydrate in Bohnen und Erbsen.1 Die Einnahme von Präbiotika kann die Darmmikrobiota signifikant modulieren, indem diese die Anzahl spezifischer Bakterien erhöhen und so die Zusammensetzung der Mikrobiota verändern. Es wurde gezeigt, dass sie das Wachstum von endogenen Bifidobakterien stimulieren, die nach einer kurzen Ernährungsperiode in menschlichen Fäkalien vorherrschen. Darüber hinaus modulieren diese Präbiotika den Fettstoffwechsel, höchstwahrscheinlich über Fermentationsprodukte.3


Klinische Anwendung

Die klinische Verwendung von Probiotika sollte sich darauf konzentrieren, den probiotischen Stamm und den Zustand, für den er in klinischen Studien Vorteile gezeigt hat, aufeinander abzustimmen.43 Für die Wirksamkeit von Probiotika und Präbiotika müssen diese gegen Magensäure und Galle resistent sein, sodass sie tatsächlich die Bereiche des Darms erreichen können, wo sie wachsen bzw. ihre Futterfunktion erfüllen können. Die Kapseln von Nahrungsergänzungen mit Probiotika sollten deswegen magensaftresistent sein.44 Nicht jeder Bakterienstamm eines Probiotikums kolonisiert den Darm. Trotzdem können gesundheitsfördernde Wirkungen da sein. So fanden Forscher heraus, dass bestimmte Probiotika nicht die gesamte bakterielle Zusammensetzung des Darms veränderten, sondern signifikante Veränderungen in der Herstellung von Enzymen, die am stärksten am Kohlenhydratmetabolismus beteiligt sind, verursachten. Da diese Veränderungen mit dem Konsum dieser Probiotika zusammenhängen und daher vorübergehend sind, ist für einen Langzeiteffekt ein kontinuierlicher Konsum erforderlich.43


Dosierung und Sicherheit

Erfolgreiche therapeutische Dosierungen in klinischen Studien variierten zwischen 107-1012 kbE* / Tag. In einigen Open Label Studien wurden sogar 3,6 Billionen kbE / Tag verabreicht. Bei Kindern zwischen 6 und 36 Monaten waren Dosierungen von 107-1010 kbE / Tag erfolgreich. Dies sind relativ kleine Mengen, wenn man bedenkt, dass 1 Milliliter im Dickdarm 1010-1012 kbE enthält. Die besten Ergebnisse wurden bei den höchsten Dosen erzielt. Diese Dosierungen führten nicht zu Nebenwirkungen und Komplikationen und erwiesen sich als sicher (Bei Kindern wurden sogar 2 Billionen kbE / Tag ohne Probleme verabreicht).45-49

*Eine koloniebildende Einheit (KBE oder KbE, englisch colony forming unit, CFU) ist eine Größe, die bei der Quantifizierung von Mikroorganismen eine Rolle spielt, und zwar wenn die Lebendzellzahl von Mikroorganismen in einem Material auf kulturellem Weg bestimmt wird.

Für die meisten Populationen gilt der probiotische Verzehr als sicher und die Komplikationen als selten. Probiotika haben daher das Prädikat „Generally Recognized as Safe“ (GRAS oder auf Deutsch „allgemein als sicher anerkannt“) und sind auch für gefährdete Gruppen wie Kinder, Schwangere und ältere Menschen unbedenklich.38,50-52 Nebenwirkungen sind ungefährlich und vorübergehend und sind auf Blähungen beschränkt.43


Indikationen

Probiotika zeigten eine therapeutische Wirkung bei:
  • Allergien
  • Antibiotika
  • Durchfall
    • Antibiotika assoziierter Durchfall
    • Clostridium difficile assoziierte Durchfall
    • Infektiöser Durchfall mit akutem Beginn
    • Strahlungsinduzierter Durchfall
  • Magen- oder Zwölffingerdarmgeschwüren
  • Reizdarmsyndrom
  • Entzündlichen Darmerkrankungen
    • Colitis ulcerosa
    • Pouchitis
    • Möglicherweise auch Morbus Crohn (Crohn-Krankheit)
  • Lebererkrankungen
  • Diabetes Typ 2 und dem metabolischen Syndrom
  • Infektionen der oberen Atemwege
  • Rheumatoider Arthritis
  • Urogenitalen Infektionen bei Frauen
  • Zystischer Fibrose


Kontraindikationen

Kontraindikationen sind kritische Krankheiten, ernsthafte Immunschwäche und akute Pankreatitis.43,53 Vorsicht soll man bei der Behandlung von Neugeborenen, die vorzeitig oder mit Immunschwäche geboren wurden, walten lassen.54

 

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