Darm-Hirn-Achse

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Wie Bauch und Kopf kommunizieren

Wer ist hier eigentlich der Boss? Das Gehirn, das als zentrale Schaltstelle die Körperfunktionen regelt und über das mentale Befinden bestimmt? Oder ist nicht doch der Bauch der geheime Herrscher über das Wohlbefinden und die Gesundheit? Seit der Darm mit seinem Mikrobiom stärker in den Fokus der Wissenschaft gerückt ist, zeigt sich immer deutlicher, dass im menschlichen Körper nicht nur einer das Sagen hat. Vielmehr sind Darm und Gehirn in ständigem Austausch, wobei sich Signale von oben nach unten auf die Verdauung auswirken und andererseits die Kommunikation vom Darm zum Gehirn die Psyche beeinflusst.

Die Rede ist von der Darm-Hirn-Achse, die mithilfe von neuronaler, hormoneller und immunologischer Signalwege für regelmäßigen Austausch sorgt. Die von Darmbakterien produzierten Stoffwechselprodukte spielen dabei eine wichtige Rolle. Dabei regulieren Gehirn und Darm über ihren Austausch nicht nur die Verdauungstätigkeit und Sättigung. Ihre Kommunikation beeinflusst auch, wie gut der Stoffwechsel reguliert und etwa Stress verarbeitet wird.

Die Kommunikation funktioniert dabei einerseits über Nerven, die Gehirn und Darm verbinden, sowie Botenstoffe wie kurzkettige Fettsäuren, Darmhormone und Neurotransmitter, die beide Organe über die Blutbahn austauschen. Eine entscheidende Rolle spielt dabei der Vagusnerv, dessen afferente Neuronen Informationen vom Magen-Darm-Trakt zum Gehirn senden. Sie registrieren mechanische Veränderungen wie die Dehnung des Magens und registrieren chemische Signale wie Hormone, die im Darm freigesetzt werden. Dagegen transportieren efferente Neuronen des Vagusnervs Informationen hin zu den Organen.

Untersuchungen zeigen, dass Gehirn und Bauch sich so nicht nur regelmäßig auf dem Laufenden halten, sondern auch gegenseitig beeinflussen. Auf diese Weise sind Darmbakterien offenbar auch für Gefühle und kognitive Fähigkeiten mitverantwortlich. Das funktioniert etwa, indem manche Darmbakterien die Produktion von Serotonin durch Zellen der Darmschleimhaut beeinflussen. Andere Bakterien regen die Darmzellen an, das Hormon Oxytocin zu bilden, das sich positiv auf das Sozialverhalten auswirkt. Bei einer Störung des Mikrobioms können wiederum Bakterien überhandnehmen, die entzündungsfördernde Stoffe bilden, die Depressionen und Ängste fördern können.

Tatsächlich fanden Forschende vom Medical Center in Dallas, dass Patienten mit psychiatrischen Störungen, neurologischen Erkrankungen oder Stoffwechselstörungen im Vergleich zu Gesunden häufiger Unterschiede in der Zusammensetzung und Funktion des Mikrobioms aufweisen. Inzwischen gibt es Hinweise, dass die Zusammensetzung des Mikrobioms auch mit Alzheimer, Parkinson oder Autismus in Verbindung steht. So zeigen Untersuchungen, dass sich die Bakteriengemeinschaft im Darm von Parkinson-Patienten deutlich vom Mikrobiom gesunder Personen unterscheidet.

Zudem konnte gezeigt werden, dass Menschen mit chronischen Erkrankungen des Magen-Darm-Trakts ein höheres Risiko für psychische Erkrankungen haben. Dabei spielt sicherlich die Krankheitslast eine Rolle. Untersuchungen lassen jedoch vermuten, dass es direkte biologische Mechanismen gibt. Menschen mit einer psychischen Erkrankung sind wiederum häufiger von Magen-Darm-Erkrankungen betroffen. Inwieweit es sich dabei um kausale Zusammenhänge handelt, ist noch unklar. Auch beim Reizdarmsyndrom scheint die Kommunikation über die Darm-Hirn-Achse gestört zu sein. Das Mikrobiom könnte daran beteiligt sein. 

Erst kürzlich hat ein internationales Forschungsteam mit Wissenschaftlern des Max-Planck-Instituts für biologische Kybernetik in Tübingen einen direkten Kommunikationsweg vom Gehirn zum Darm identifiziert, der erklären könnte, wie sich psychische Zustände auf das Darmmikrobiom auswirken. Demnach beeinflusst das Gehirn mithilfe des Vagusnervs über die Brunner-Drüsen im Darm die Zusammensetzung der Bakteriengemeinschaft. Die Brunner-Drüsen sondern einen Schleim ab, der die Darmwand auskleidet und nützliche Darmbakterien gedeihen lässt.

Der Vagusnerv verbindet die Brunner-Drüsen mit der Amygdala, einem Gehirnareal für emotionale Reaktionen. Stress und Ängstlichkeit verringern die Aktivität der Amygdala, sodass der Vagusnerv weniger Signale aussendet. Die Kommunikation wird spärlicher und die Brunner-Drüsen sondern weniger des für die Darmbakterien nötigen Schleims ab. Die Ergebnisse könnten laut den Forschenden erklären, warum psychosozialer Stress die Wahrscheinlichkeit einer Infektionserkrankung erhöht. Sie könnten zudem Möglichkeiten aufzeigen, den Auswirkungen von Stress entgegenzuwirken. In Untersuchungen mit Mäusen normalisierte die Stimulation des Vagusnervs die Schleimsekretion und glich die Auswirkung von Stress auf die Darmbakterien aus. Auch Probiotika konnten bei gestressten Mäusen die Folgen der psychischen Belastung kompensieren.

Inwieweit sich aus den Erkenntnissen zur Darm-Hirn-Achse neue Therapieoptionen ergeben könnten, wird zurzeit untersucht. Eine Stuhltransplantation etwa ist bereits bei schweren und wiederholten Durchfällen bei einer Darmbesiedelung mit Clostridium difficile zugelassen. Bei einer entsprechenden Übersiedelung von Darmbakterien sind auch Risiken zu beachten. So besteht das Gefahr, infektiöse Erkrankungen zu übertragen.

Die Frage, was ein gutes Mikrobiom ausmacht, das für eine gesunde Kommunikation zwischen Darm und Gehirn sorgt, lässt sich bislang schwer beantworten. Die Zusammensetzung ist von Mensch zu Mensch sehr individuell und kann sich stark unterscheiden, obwohl sich beide vielleicht topfit fühlen. Heute ist zumindest klar: Eine Darmflora mit möglichst vielen verschiedenen günstigen Bakterien scheint der Grundstein für eine gute Gesundheit zu sein. Und diese Vielfalt lässt sich durch eine ballaststoffreiche und pflanzenbetonte Ernährung mit Vollkorn, Hülsenfrüchten, Gemüse, Obst und Nüssen erreichen. Dagegen korreliert eine Ernährung mit viel rotem Fleisch, gesättigten Fetten, Zucker und stark verarbeiteten Produkten mit einer geringen Diversität der Darmbakterien, die wiederum oft mit einer schlechteren Gesundheit in Verbindung steht.