Die Darm-Hirn-Achse beschreibt die wechselseitige Beziehung zwischen unserem Darm und dem Gehirn. Hierbei helfen eine Vielzahl an Kommunikationswegen, wie das Nerven- und Hormonsystem. Wie man aber neuerdings weiß, kommuniziert auch unser Mikrobiom fleißig über verschiedene Wege mit unserem Darm und dem Gehirn. Doch wie genau funktioniert dieses Zusammenspiel?


Was ist die Darm-Hirn-Achse?

Die Darm-Hirn-Achse beschreibt die wechselseitige Kommunikation zwischen Darm und Gehirn. Auch unser Mikrobiom spielt bei dieser Interaktion eine zentrale Rolle, weshalb mittlerweile sogar der Name angepasst worden ist und man von der Darm-Hirn-Mikrobiom-Achse spricht. Zum intestinalen Mikrobiom – also unserer Darmflora – gehören alle Mikroorganismen, die sich im Darm angesiedelt haben.

Die Darm-Hirn-Mikrobiom-Achse ist bei weitem nicht nur zuständig für die Bewegung der Darmmuskulatur (Darmperistaltik) und den Ablauf des gesamten Verdauungsprozesses. Sie ist auch am Appetit, dem Energiehaushalt des Körpers, dem Belohnungssystem sowie an Ernährungsgewohnheitenbeteiligt. Unter normalen Umständen sorgt dieses Kommunikationsnetzwerk mit allen daran beteiligten Partnern für ein sich selbst regulierendes inneres Gleichgewicht, die sogenannte Homöostase. Jeder Teil dieses Netzwerkes beeinflusst den anderen. So kann beispielsweise unser Gehirn bzw. unsere Psyche einen Einfluss auf die Verdauung und die Darmflora haben oder umgekehrt. Das hört sich zu Beginn alles etwas verrückt an, wenn man bedenkt, dass dem Anschein nach Bakterien einen Einfluss auf unseren freien Willen besitzen.

Zudem häufen sich auch die Nachweise, dass die Darm-Hirn-Mikrobiom-Achse an vielen Krankheitsbildern, Symptomen sowie funktionellen Beschwerden beteiligt ist [1][2] [3] [4] [5]. Hierzu aber später mehr.

Welche Auswirkungen hat die Darmflora auf die Psyche?

Die Darmflora interagiert über immunologische, hormonelle und neuronale Wege mit unserem Körper. Durch diese Kommunikation ist sie in der Lage, die Entwicklung und Funktion unseres Gehirns und sogar unser Verhalten zu beeinflussen. Es konnte gezeigt werden, dass eine Veränderung des Zusammenspiels von Darm, Gehirn und Mikrobiom mit Veränderungen in der Stressreaktion und dem Gesamtverhalten von Tieren und Menschen assoziiert ist. Interessanterweise haben 50% der Patienten mit Reizdarmsyndrom als Begleiterkrankung eine Depression oder Angstzustände. Dies zeigt sich auch in der Zusammensetzung der Darmbakterien, welche deutliche Unterschiede zwischen Patienten mit Depressionen und Gesunden aufweist. [3]

Aus der Forschung:

In einem Experiment wurde die Darmflora von Menschen, die an einer Depression erkrankt waren in gesunde Mäuse transplantiert. Das Ergebnis: Die Mäuse zeigten ein depressives Verhalten. Transplantiert man hingegen die Darmflora eines gesunden Menschen, zeigen die Mäuse keinerlei Verhaltensänderung. [3]

Der Einfluss von Stress auf Darm und Mikrobiom

Egal ob physischer oder psychischer Stress, beide haben einen erheblichen Einfluss auf Deinen Darm:

  1. Der Sympathikus, ein Teil unseres autonomen Nervensystems, wird aktiviertund vermehrt das Hormon Cortisol ausgeschüttet. Für den Darm bedeutet dies, dass sich die Darmbewegung sowie die Produktion und Absonderung von Verdauungssäften deutlich reduzieren. Dadurch kommt die Verdauung zum Erliegen. Das äußert sich dann in Form von Verdauungsstörungen, wie z.B. Verstopfung, Blähbauch, Völlegefühl und Darmwinden.
  2. Die Darmbarriere wird durchlässiger für Bakterien, wodurch wiederum das Immunsystem aktiviert und chronische Entzündungen begünstigt werden. Langanhaltend kann dieser Zustand zu einem Leaky Gut („Löchriger Darm“) führen.
  3. Die Zusammensetzung des Mikrobioms verändert sich und führt häufig zu einem Ungleichgewicht an „guten“ und „schlechten“ Darmbakterien – also einer Dysbiose. Diese reizt das Immunsystem und sorgt für eine chronisch niedriggradige Entzündung.
  4. Anhaltender Stress kann über einen langen Zeitraum sogar die Schmerzverarbeitung verändern. Die Folge ist ein gesteigertes Schmerzempfinden, das man häufig bei Reizdarmpatienten beobachtet [6].

Das Leaky Gut Syndrom

Ein hohes und vor allem langanhaltendes Maß an Stress sorgt dafür, dass die Darmwand durchlässiger wird. Durch die erhöhte Produktion des Hormons Cortisol öffnen sich Zell-Zell-Verbindungen, die sogenannten Tight-junctions. Dieser Mechanismus soll in erster Linie die Aufnahme von Glucose (Zucker), Wasser und Natrium erleichtern, damit wir während einer Stressreaktion ausreichend Energie haben. Hält eine Stressreaktion zu lange an, bringt der Mechanismus leider mehr Nachteile als Vorteile mit sich: Durch die geöffneten Tight-Junctions können größere Mengen an Bakterien die Darmbarriere überwinden und das Immunsystem dauerhaft aktivieren. Dieses Geschehen erklärt auch, warum sich viele Erkrankungen und Symptome unter Stress verschlechtern. 

Die richtige Ernährung ist wichtig für eine gesunde Balance der Darmbakterien.

So unterstützt Du eine gesunde Darmflora

Natürlich können wir unsere guten Bakterien im Darm auch unterstützen. Zum Beispiel durch die richtige Ernährung oder die ergänzende Einnahme eines probiotischen Präparats. Denn ein weiterer Kommunikationsweg entlang der Darm-Hirn-Achse entsteht über die Stoffwechselprodukte der Darmbakterien. Dazu gehören vor allem kurzkettige Fettsäuren. Sie werden von den Darmschleimhautzellen aufgenommen und ins Blut weitergegeben. Dort zirkulieren sie, ähnlich wie Hormone, im Körper. Sie unterstützen dabei zum einen unser Immun- und Nervensystem, zum anderen sind sie ein wichtiger Bestandteil für die Funktion der Darmbarriere. Der Großteil jedoch (ca. 60-70%), dient als Energieträger und hat daher eine wichtige Rolle im Energiehaushalt [7].

Unsere Darmflora ist auch für die Produktion kurzkettiger Fettsäuren aus unverdaulichen Kohlenhydraten (Ballaststoffe und verdauungsresistente Stärke) zuständig. Herrscht ein gesundes Gleichgewicht zwischen den Darmbakterien, läuft die Produktion gut. Ist die Darmflora gestört (Dysbiose), wird auch die Fettsäuren-Produktion deutlich reduziert [7] [8].

Natürlich können wir unsere guten Bakterien im Darm auch unterstützen. Zum Beispiel durch die richtige Ernährung oder die ergänzende Einnahme eines probiotischen Präparats. Denn ein weiterer Kommunikationsweg entlang der Darm-Hirn-Achse entsteht über die Stoffwechselprodukte der Darmbakterien. Dazu gehören vor allem kurzkettige Fettsäuren. Sie werden von den Darmschleimhautzellen aufgenommen und ins Blut weitergegeben. Dort zirkulieren sie, ähnlich wie Hormone, im Körper. Sie unterstützen dabei zum einen unser Immun- und Nervensystem, zum anderen sind sie ein wichtiger Bestandteil für die Funktion der Darmbarriere. Der Großteil jedoch (ca. 60-70%), dient als Energieträger und hat daher eine wichtige Rolle im Energiehaushalt [7].

Unsere Darmflora ist auch für die Produktion kurzkettiger Fettsäuren aus unverdaulichen Kohlenhydraten (Ballaststoffe und verdauungsresistente Stärke) zuständig. Herrscht ein gesundes Gleichgewicht zwischen den Darmbakterien, läuft die Produktion gut. Ist die Darmflora gestört (Dysbiose), wird auch die Fettsäuren-Produktion deutlich reduziert [7] [8].

Praktischerweise profitieren unsere Darmbakterien von bestimmten Nahrungsmitteln [9] [10] [3], welche die Produktion kurzkettiger Fettsäuren anregen. Wichtig sind hierfür Ballaststoffe – insbesondere aus Chicorée, Artischocke, Agaven (nicht als Sirup), Spargel, Knoblauch und Lauch. Sie haben einen hohen Anteil an dem Ballaststoff Inulin, der besonders gutes „Futter“ für die nützlichen Bifidobakteriendarstellt [11]. Bifidobaktieren sind probiotische Bakterien, die sowohl eine gesunde Verdauung als auch das Immunsystem unterstützen.

Darmbakterien für eine gesunde Balance?

Die aktuelle Forschung bringt immer mehr Ergebnisse zutage, die untermauern, wie die Regulation der Darmflora durch Probiotika zu einer Verbesserung von Erkrankungen führt. Wie genau ein Probiotikum dabei wirkt, kann nicht an einem bestimmten Mechanismus festgemacht werden, sondern scheint eher vielfältig.

Und das ist auch gut so, denn ein Ungleichgewicht zwischen verschiedenen Bakterienstämmen in der Darmflora ist mittlerweile eng mit der Entstehung von chronischen Erkrankungen, v.a. chronisch entzündliche Darmerkrankungen, Übergewicht und Reizdarmsyndrom, verknüpft [12].

Die Einnahme von Probiotika mit Bifidobakterien und Lactobazillen [12] ist dabei besonders geeignet und kann z. B.: 

  • die Produktion von kurzkettigen Fettsäuren erhöhen
  • Enzyme produzieren, welche die Verdauung unterstützen
  • die Ausbildung von Tight-junctions in Darmzellen erhöhen und somit die Barriere-Funktion stärken
  • das Immunsystem stärken und regulieren
  • Entzündungsparameter reduzieren
  • vor pathogenen Krankheitserregern schützen

Natürlich hat jeder Bakterienstamm eigene Funktionen, die manchmal sehr speziell sind. Häufig werden diese Stämme in der Forschung bei bestimmten Erkrankungen eingesetzt, um gezielt gegen diese vorzugehen.

Jedoch muss man nicht an einer ernsten Erkrankung leiden, um von einer ausgeglichenen Darmflora zu profitieren. Lactobacillus helveticus zeigt zum Beispiel positive Effekte bei Menschen, die unter Darmbeschwerden durch chronischen Stress leiden [13] und Bifidobacterium Longum verbessert die Gehirnaktivität unter chronischem Stress [14].

Alles in allem senken wir durch eine ausbalancierte Darmflora das Risiko auf viele Zivilisationserkrankungen und profitieren von mehr Vitalität und einer gesteigerten Widerstandsfähigkeit

Literatur:

  1. Rea, K., Dinan, T. G., & Cryan, J. F. (2016). The microbiome: A key regulator of stress and neuroinflammation. Neurobiology of Stress, 4, 23–33. https://doi.org/10.1016/j.ynstr.2016.03.001
  2. Cryan, J. F., & Dinan, T. G. (2012). Mind-altering microorganisms: The impact of the gut microbiota on brain and behaviour. Nature Reviews Neuroscience, 13(10), 701–712. https://doi.org/10.1038/nrn3346
  3. Dinan, T. G., & Cryan, J. F. (2017). Gut-brain axis in 2016: Brain-gut-microbiota axis-mood, metabolism and behaviour. Nature Reviews Gastroenterology and Hepatology, 14(2), 69–70. https://doi.org/10.1038/nrgastro.2016.200
  4. Weltens, N., Iven, J., Van Oudenhove, L., & Kano, M. (2018). The gut–brain axis in health neuroscience: implications for functional gastrointestinal disorders and appetite regulation. Annals of the New York Academy of Sciences, 1428(1), 129–150. https://doi.org/10.1111/nyas.13969
  5. Rhee, Sang H, Pothoulakis, C and Mayer, E. A. (2009). 肠脑微生物轴的原理. Nature Reviews Gastroenterology and Hepatology, 6(5), 306–314. https://doi.org/10.1038/nrgastro.2009.35.Principles
  6. Dinan, T. G., & Cryan, J. F. (2017). Gut-brain axis in 2016: Brain-gut-microbiota axis-mood, metabolism and behaviour. Nature Reviews Gastroenterology and Hepatology, 14(2), 69–70. https://doi.org/10.1038/nrgastro.2016.200
  7. Dinan, T. G., & Cryan, J. F. (2017). Gut-brain axis in 2016: Brain-gut-microbiota axis-mood, metabolism and behaviour. Nature Reviews Gastroenterology and Hepatology, 14(2), 69–70. https://doi.org/10.1038/nrgastro.2016.200
  8. Weltens, N., Iven, J., Van Oudenhove, L., & Kano, M. (2018). The gut–brain axis in health neuroscience: implications for functional gastrointestinal disorders and appetite regulation. Annals of the New York Academy of Sciences, 1428(1), 129–150. https://doi.org/10.1111/nyas.1396
  9. Liu, H., Wang, J., He, T., Becker, S., Zhang, G., Li, D., & Ma, X. (2018). Butyrate: A double-edged sword for health? Advances in Nutrition, 9(1), 21–29. https://doi.org/10.1093/advances/nmx009
  10. Hirschberg, S., Gisevius, B., Duscha, A., & Haghikia, A. (2019, Juni 2). Implications of diet and the gut microbiome in neuroinflammatory and neurodegenerative diseases. International Journal of Molecular Sciences. MDPI AG. https://doi.org/10.3390/ijms20123109
  1. Liu, H., Wang, J., He, T., Becker, S., Zhang, G., Li, D., & Ma, X. (2018). Butyrate: A double-edged sword for health? Advances in Nutrition, 9(1), 21–29. https://doi.org/10.1093/advances/nmx009
  2. Yang, T., Richards, E. M., Pepine, C. J., & Raizada, M. K. (2018). The gut microbiota and the brain-gut-kidney axis in hypertension and chronic kidney disease. Nature Reviews Nephrology, 14(7), 442–456. https://doi.org/10.1038/s41581-018-0018-2
  3. O’Mahony, S. M., Clarke, G., Borre, Y. E., Dinan, T. G., & Cryan, J. F. (2015). Serotonin, tryptophan metabolism and the brain-gut-microbiome axis. Behavioural Brain Research, 277, 32–48. https://doi.org/10.1016/j.bbr.2014.07.027
  4. Dinan, T. G., & Cryan, J. F. (2017). Gut-brain axis in 2016: Brain-gut-microbiota axis-mood, metabolism and behaviour. Nature Reviews Gastroenterology and Hepatology, 14(2), 69–70. https://doi.org/10.1038/nrgastro.2016.200
  5. Fernández, J., Redondo-Blanco, S., Gutiérrez-del-Río, I., Miguélez, E. M., Villar, C. J., & Lombó, F. (2016, August 1). Colon microbiota fermentation of dietary prebiotics towards short-chain fatty acids and their roles as anti-inflammatory and antitumour agents: A review. Journal of Functional Foods. Elsevier Ltd. https://doi.org/10.1016/j.jff.2016.06.032
  6. Sanders, M. E., Merenstein, D. J., Reid, G., Gibson, G. R., & Rastall, R. A. (2019). Probiotics and prebiotics in intestinal health and disease: from biology to the clinic. Nature Reviews Gastroenterology and Hepatology. https://doi.org/10.1038/s41575-019-0173-3
  7. Sanders, M. E., Merenstein, D. J., Reid, G., Gibson, G. R., & Rastall, R. A. (2019). Probiotics and prebiotics in intestinal health and disease: from biology to the clinic. Nature Reviews Gastroenterology and Hepatology. https://doi.org/10.1038/s41575-019-0173-3
  8. Diop, L., Guillou, S., & Durand, H. (2008). Probiotic food supplement reduces stress-induced gastrointestinal symptoms in volunteers: a double-blind, placebo-controlled, randomized trial. Nutrition Research, 28(1), 1–5. https://doi.org/10.1016/j.nutres.2007.10.001
  9. Wang, H., Braun, C., Murphy, E. F., & Enck, P. (2019). Bifidobacterium longum 1714TM Strain Modulates Brain Activity of Healthy Volunteers during Social Stress. American Journal of Gastroenterology, 114(7), 1152–1162. https://doi.org/10.14309/ajg.0000000000000203