Die Autobahn zwischen Darm und Gehirn
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- Veröffentlicht am Dienstag, 17. Januar 2012 09:52
Die Autobahn zwischen Darm und Gehirn
Im Interview mit dem Hausarzt erläutert Univ.-Prof. Dr. Peter Holzer, Leiter der Forschungseinheit für Translationale Neurogastroenterologie an der Medizinischen Universität Graz neue Erkenntnisse über die Brain-Gut-Axis, warum der Vagusnerv nicht nur vom Gehirn in den Darm sondern auch auf dem umgekehrten Weg wirkt und welche Erkenntnisse sich aus der Erforschung des Darmmikrobioms ableiten lassen.
Hausarzt: Was erforscht die Neurogastroenterologie?
Holzer: Dieses relativ neue Fach stellt ein multidisziplinäres Fachgebiet dar. Die Neurogastroenterologie definiert Erkrankungen des Verdauungstrakts unter dem Gesichtspunkt einer neuralen Fehlsteuerung. Der Gastrointestinaltrakt wird von fünf verschiedenen Neuronensystemen innerviert. Die wichtigste Rolle spielt dabei das enterale Nervensystem. Es ist - ganz unabhängig vom ZNS - in der Lage, die Verdauungsvorgänge zu programmieren und zu steuern. Neurogastroenterologie erforscht die Zusammenhänge zwischen diesem enteralen Nervensystem und dem ZNS und die Auswirkungen von Störungen in diesen Bereichen. Aber auch die neuralen und endokrinen Beziehungen zwischen Verdauungstrakt und Gehirn stellen eine wesentliche Forschungsrichtung dar. Viele Verdauungsbeschwerden, die mit Störungen der Darmmukosa oder Schmerzen einhergehen, haben mit einer Störung der wechselseitigen Kommunikation in der „Brain-Gut-Axis“ zu tun.
Hausarzt: „Bauchhirn“ – was ist das?
Holzer: Das „Bauchhirn“ ist ein eher salopper Begriff, der das enterale Nervensystem im Verdauungstrakt meint. Immerhin beinhaltet dieses enterale Nervensystem mit 100 Millionen Nervenzellen ebenso viele Neuronen wie das Rückenmark. Dieses entwicklungsgeschichtlich alte Nervensystem regelt die grundlegenden Funktionen des Darms und könnte dies auch autonom, ohne Impulse aus dem ZNS. Das „Bauchhirn“, diese extrem dichte Innervierung des Darms hat letztlich maßgeblich zur Entstehung der Neurogastroenterologie beigetragen, weil - seit Anfang der 90er Jahre des 20. Jahrhunderts - immer offensichtlicher wurde, dass viele gastroenterologischen Erkrankungen mit einer Funktionsstörung des enteralen Nervensystems zu tun haben. Dies wird auch als „Brain-Gut-Axis“ - also als „Hirn-Darm-Achse“ bezeichnet.
Hausarzt: Welche Aufgaben hat die „Brain-Gut-Axis“?
Holzer: Die „Brain-Gut-Axis“ oder „Hirn-Darm-Achse“ bezeichnet die Kommunikation zwischen Darm und Gehirn sowie Gehirn und Darm. Dieses Informationssystem schließt natürlich auch das „Bauchhirn“ mit ein. Es gibt also nicht nur eine Kommunikation aus dem ZNS in das „Bauchhirn“, sondern diese Kommunikation läuft auch umgekehrt, also vom ENS zum ZNS. Wir nehmen mittlerweile an, dass die Einflüsse des Verdauungssystems auf die Befindlichkeit, auf das Wohlbefinden und die seelische Gesundheit viel stärker sind, als viele Jahre lang angenommen wurde. Lange Zeit ist man davon ausgegangen, dass lediglich vom ZNS Signale an das Verdauungssystem übermittelt werden. Mittlerweile wissen wir, dass diese „Brain-Gut-Axis“ eine bidirektionale Angelegenheit ist - es ist also keine Einbahnstraße, sondern viel eher eine Autobahn, die Impulse durch unseren Organismus leitet. Nehmen wir das Beispiel „Reizdarmsyndrom“: Es stellt sich die Frage, ob das Vorhandensein dieses Krankheitsbildes die psychische Befindlichkeit stört oder ob beispielsweise eine Depression das Reizdarmsyndrom triggert? In der Neurogastroenterologie gehen wir davon aus, dass es sich hier um einen Kreisprozess handelt - das eine verstärkt das andere. Es stellt sich hier also nicht die Frage: Wer war zuerst: Die Henne oder das Ei? sondern vielmehr stellen wir immer mehr fest, dass beide Systeme einander massiv beeinflussen. Wir haben bei Mäusen eine leichte Colitis erzeugt, was bei den Tieren zu einer Verhaltensänderung in Richtung Ängstlichkeit provoziert hat. Das lässt den Umkehrschluss zu, dass periphere Ereignisse tatsächlich zu psychischen Veränderungen führen können. Eine ganze Reihe von Publikationen, die 2011 erschienen sind, deutet darauf hin, dass beispielsweise eine Manipulation der Darmflora ebenfalls zu Veränderungen in verschiedenen Gehirnfunktionen führt, sowohl was die Kognition als auch was die Emotion betrifft.
Hausarzt: Welchen Einfluss hat das Darmmikrobiom auf das Wohlbefinden?
Holzer: Erst seit wenigen Jahren können wir mit Hilfe genetischer Verfahren die einzelnen Vertreter des Darmmikrobioms bestimmen. Eine gesunde Darmflora enthält zwischen achthundert und eintausend verschiedene Bakterienarten, die sich in einzelne Gruppen aufteilen. Dieses Darmmikrobiom variiert stark von Mensch zu Mensch, man könnte fast von einem „mikrobiotischen Fingerabdruck“ sprechen. Allerdings ist das Darmmikrobiom auch starken Veränderungen unterworfen. So zeigen Studien, wie stark etwa der Einfluss der Ernährung auf die Darmflora ist. In einer rezenten Studie hat die australische Psychiaterin Felice Jacka1 den Einfluss der Ernährung auf die psychische Befindlichkeit von 3.000 Jugendlichen untersucht. Es zeigte sich: Je weniger künstlich erzeugte, fettreiche Nahrung die Jugendlichen zu sich nahmen, desto stärker nahm das Wohlbefinden zu. Dieses Ergebnis kann als indirekter Hinweis auf den Einfluss des Superorganismus Darmmikrobiom auf unseren Gesamtorganismus gesehen werden. Um noch einmal auf das schon zitierte „Reizdarmsyndrom“ zurück zu kommen: In experimentellen Studien zeigt sich eine deutliche Veränderung der Darmflora, wenn ein solches Reizdarmsyndrom vorliegt. Die Vielfalt der Darmbakterien nimmt ab. Und wir wissen, je vielfältiger das Darmmikrobiom ist, desto stabiler scheint auch das System zu sein. Was wir nicht wissen: Entstehen die Beschwerden, weil sich die Darmflora verändert hat - oder verändert sich die Darmflora aufgrund der Beschwerden? Das ist ein wesentlicher Forschungsgegenstand der Neurogastroenterologie.
Hausarzt: Woran wird derzeit geforscht?
Holzer: Zum einen verwenden wir Mäuse die keinerlei Darmmikrobiom aufweisen. Bei den erwachsenen Tieren sehen wir, dass die Entwicklung des Nervensystems dieser Mäuse im Vergleich zu Mäusen mit einer intakten Darmflora Defizite aufweist. In weiteren experimentellen Studien werden Mäuse mit hohen Antibiotikadosen behandelt und beobachtet, wie dies sich auf die Darmflora und das Verhalten der Tiere auswirkt. Das Darmmikrobiom dieser Tiere verändert sich stark - ein Teil der Mikroflora wird ausgerottet, andere Bakterien nehmen zu - insgesamt verringert sich die Darmflora. Und auch hier sehen wir neurochemische Veränderungen im Gehirn. Ein dritter Ansatzpunkt ist die Behandlung der Versuchstiere mit Probiotika. Eine irische Arbeitsgruppe untersuchte Mäuse, die hohe Dosen von Lactobacillus rhamnosus erhalten hatten. Es zeigte sich, dass die Gabe des Probiotikums positive Auswirkungen hatte: Ängstlichkeit und depressionsartiges Verhalten nahmen ab, und die Stress-Widerstandsfähigkeit wurde verbessert - auch hier konnten deutliche Veränderungen in der Neurochemie des Gehirns beobachtet werden, die diese Veränderungen zum Teil auch erklären können. Außerdem fand diese Untersuchung sowie eine andere Studie aus Kanada heraus, dass die positiven Effekte der Probiotika offenbar über den Vagusnerv vermittelt werden.
Hausarzt: Wie lässt sich eine gestörte Darmflora wieder ins Gleichgewicht bringen?
Holzer: Das ist die Einmillionen Dollar-Frage! Ernährung spielt sicherlich eine wichtige Rolle. Es ist allerdings nicht eindeutig zu sagen, was denn nun eine „gesunde“ Ernährung für die Darmflora ist. Es deutet aber vieles darauf hin, dass möglichst unverarbeitete, natürliche Lebensmittel ein Schritt in die richtige Richtung sein können. Sinnvoll wäre auch eine deutlich maßvollere Verordnung von Antibiotika. Wir wissen heute, dass Antibiotika einen unheilvollen Einfluss auf die Darmflora aufweisen. Eine experimentelle Therapie aus den USA hat sich ebenfalls für die Verbesserung einer gestörten Darmflora als sinnvoll erwiesen: Die Stuhltransplantation. Dabei wird Stuhl von Menschen mit gesunder Darmflora in Menschen mit gestörtem Darmmikriobiom transplantiert. Dies hat sich in Einzelfällen von entzündlichen Darmerkrankungen als erstaunlich wirksam erwiesen, muss allerdings noch durch größere Studien abgesichert werden.
Hausarzt: Was können Probiotika zum Ausgleich einer gestörten Darmflora beitragen?
Holzer: Probiotika sind eine große Hoffnungsschiene. Eine ganze Reihe von experimentellen Arbeiten hat im Tiermodell gezeigt, dass sich bei Probiotikagabe das psychische Gleichgewicht und die Stressbewältigung verbessern. Was wir brauchen, sind große, randomisierte Studien, die uns zeigen, welche Auswirkungen eine Probiotikagabe am Menschen hat und wie sich eine solche Behandlung langfristig auswirkt.
Das Gespräch führte Sabine Fisch
1 Jacka FN et al. A prospective study of diet quality and mental health in adolescents. PLoS One. 2011;6(9):e24805 http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3177848/?tool=pubmed (hier kann die Studie im Volltext nachgelesen werden)
