https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4259177/#B32
Das menschliche Darm microbiome hat auf vielfältige Weise Auswirkungen auf die Gesundheit des menschlichen Gehirns: bakteriellen Komponenten wie Lipopolysaccharide liefern niedriggradige Stimulation des angeborenen Immunsystems. Übermäßige Stimulation durch Dysbiose, SIBO oder Leaky Gut kann systemische Entzündung mit oder ohne ZNS-Beteiligung produzieren.
Bakterienproteine können mit menschlichen Antigenen kreuzreagieren, und so dysfunktionale Reaktionen des adaptiven Immunsystems stimulieren. Bakterielle Enzyme können neurotoxische Metaboliten wie D-Milchsäure oder Ammoniak produzieren. Darmmikroben können Hormone und Neurotransmitter produzieren, die den von den Menschen erzeugten identisch sind. Bakterielle Rezeptoren für diese Hormone beeinflussen das mikrobielle Wachstum und deren Virulenz. Darmbakterien stimulieren direkt afferente (=zuführende) Neuronen des enterischen Nervensystems, um Signale über den Vagusnerv zum Gehirn zu senden. Durch diese vielfältigen Mechanismen formen Darmmikroben die Aktivität der Hypothalamus-Hypophysen-Nebennieren-Achse. Sie beeinflussen Gedächtnis, Stimmung und Kognition und sind klinisch und therapeutisch relevant für eine Reihe von Erkrankungen, einschließlich Alkoholismus, chronischem Müdigkeitssyndrom, Fibromyalgie, Multiple Sklerose und Restless Legs Syndrom. Ernährungswerkzeuge zur Veränderung des Darmmicrobioms sind neben Ernährung Probiotika und Präbiotika.
Einführung
Die überraschendste Enthüllung des Human Genome Project ist die geringe Größe des menschlichen Gen – Pools - rund 26.000 funktionierende Einheiten – verglichen mit den Genomen von viel einfacheren Organismen. Reis z.B. hat etwa 46.000 funktionierende Gene, die mehr als 15 Millionen Jahren entwickelt haben.
Der Begriff Darmmicrobiom im engeren Sinne beschreibt den Verbund des mikrobiellen Genoms im Magen - Darm – Trakt des Säugetiers. Die 100 Bio. Bakterien im Körper eines erwachsenen Menschen enthalten etwa 4 Mio. verschiedene bakterielle Gene, von denen sich mehr als 95% von ihnen im Dickdarm befinden. Da die meisten dieser Gene Enzyme und Strukturproteine kodieren, die die Funktion von Säugerzellen beeinflussen, kann das Darm microbiome als anaerober Bioreaktor angesehen werden, das darauf programmiert ist, Moleküle umzuwandeln, die direkt beim Säuger Immunsystem und Stoffwechsel reguliert, sowie das Epigenom des Wirts modifiziert.
Eine Studie mit keimfreien Mäusen stellte fest, dass die überwiegende Mehrheit von Chemikalien im Blut vom microbiome synthetisiert werden, auch wenn viele werden anschließend vom Wirt modifiziert werden. Diese Chemikalien haben eine tiefe Wirkung auf das Säugetierverhalten und dessen neuroendokrine Reaktionen. Die Entwicklung von Anomalien in keimfreien Mäusen sind vollständig reversibel, wenn sie in der frühen Kindheit mit Darmbakterien besiedelt werden, aber nicht im im Erwachsenenalter, was darauf hindeutet , dass das microbiome Einfluß auf die Entwicklung des Gehirns hat.
Im Vergleich zu herkömmlichen Mäusen zeigen keimfreie Mäuse weniger Wachsamkeit und Vorsicht als herkömmliche Mäuse. Erhöhung von Striatum - Noradrenalin, Dopamin und Serotoninumsatz in den Gehirnen von keimfreien Mäuse bzw. erhöhter Plasmaspiegel von adrenalen corticotrophic Hormon und Corticosteron zeigt erhöhte Stressreaktivität in keimfreien Mäusen.
Diese Verhaltensabweichung der erhöhten Risikobereitschaft von keimfreien Mäusen erschwert signifikant das Überleben in der Wildnis, wo die Notwendigkeit, Nahrung zu sammeln, gegen die Notwendigkeit abgewogen werden, Räuber zu vermeiden. Das Darm microbiome hat also durch Modulation von Stressreaktionen strategische evolutionäre Bedeutung auf das Überleben von Arten.
Wirkungen des Mikrobiom auf das Zentralnervensystem (ZNS) Wirkungen passieren durch
immunologische, biochemische oder neuroendokrine Mechanismen:
Immunologische Mechanismen
Das angeborene Immunsystem
Strukturkomponenten der mikrobiellen Zellwand stimulieren kontinuierlich das angeborene Immunsystem, Zytokine produzieren, um einen Grundzustand der Aktivierung des Immunsystems zu schaffen, die an der Darm-Schleimhautoberfläche beginnt, und Auswirkungen auf den ganzen Körper hat.
Das Darm microbiome interagiert mit der Hypothalamus-Hypophysen-Nebennieren - Achse (HPA), um das Schlafmuster zu gestalten. Bakterielle Peptide induzieren intestinale Makrophagen und T-Zellen, die Zytokine IL-1b und TNFalpha sowie IL-18 (durch LPS) zu synthetisieren - der erwachsene menschliche Darm enthält etwa ein Gramm LPS.
IL-1b, TNFalpha, IL-18 induzieren die REM-Phase, Kortisol hemmt die Zellsynthese dieser Zytokine (zu Mitternacht: IL-1b+TNFalpha hoch, Kortisol niedrig). Der Rückgang von IL-1b gegen Morgen ist mikrobiom-induziert (=Zirkadiane Muster, d.h. endogener Zeitrhytmus)
Obwohl die niedriggradige LPS-Ausschütung dieses gesunde Schlafmuster induziert, sind hohe Zytokinspiegel mit unterbrochenen Schlafmustern assoziiert. LPS parenteral verabreicht erhöht die Plasmaspiegel der proinflammator. Cytokine IL-6 und TNFalpha bzw. der entzündungshemmenden Cytokine IL-10 und IL-1 sowie Speichel- und Plasmaspiegel von Kortisol und Noradrenalin, Symptome sind Depressionen, Aufgeregtheit, beeinträchtigtes Langzeitgedächtnis, herabgesetzte Schmerzempfindlichkeit.
Bei Älteren sind LPS-Spiegel durch Darmmikroben erhöht, meist eine Konsequenz von SIBO und/oder Leaky Gut durch Ernährungsfaktoren und Lebensweise.
Zusammengefasst aktiviert das Darm microbiome einen chronischen Zustand einer Low-Level-Aktivierung des angeborenen Immunsystems beim Menschen, beeinflusst durch zirkadiane Muster der Nebennierenrinde. Veränderte Exposition gegen strukturellen Komponenten des microbiome durch Leaky Gut oder SIBO können die normale neuroendokrine Regulation stören, und werden mit verschiedenen ZNS-Erkrankungen assoziiert.
Adaptive Immunität
Das adaptive Immunsystem reagiert auf bestimmte Mikroben mit Antikörpern oder Antigen-spezifischen zellulären Immunantworten, und kann ZNS – Dysfunktion produzieren durch Autoimmunreaktionen durch molekulare Mimikry zwischen bakteriellen und körpereigenen Proteinen. Es gibt derzeit wenig Beweise für eine Verbindung zwischen dem Darm microbiome, des adaptiven Immunsystems, spezifischer Autoimmunität und Erkrankungen des ZN. Im Labor jedoch entwickeln Mäuse durch Eigenproteine induzierte Autoimmunenzephalitis nur in Gegenwart von kommensalen Bakterien.
Bei Zöliakie (CD) spielen Veränderungen im Darm microbiome eine primäre Rolle in der Pathogenese. Hier bewirkt das adaptive Immunsystem Schäden in Darm und Gehirn. Die häufigsten ZNS Manifestationen von CD sind Ataxie (=Bewegungskoordinationsstörung), Kopfschmerz und kognitive Dysfunktion. In neurolog. CD hat man keine Magen - Darm – Symptome bzw. sind die übl. Marker für CD (Transglutaminase TG-Antikörper) falsch negativ. Die meisten Studien haben signifikante Unterschiede zwischen gesunden Kindern und Kindern mit CD von mikrobiellen Populationen im Zwölffingerdarm gefunden. Sie sind das Ergebnis einer Entzündung, und verschwinden während einer glutenfreien Diät.
Reduzierte Mengen an Bifidobacterium - Arten werden nicht normal während einer glutenfreien Diät. Säuglinge mit einer geringen Anzahl an Bifidobacterien haben ein hohes Risiko, an CD zu erkranken. Bifidobacteria schützen die menschlichen Darmzellen vor den toxischen Wirkungen der Gliadinpeptide, dem Entzündungsauslöser von CD.
Die Zerstörung von Bifidobakterien durch AB-Gabe während der Kindheit erklärt die Entwicklung und zunehmende Verbreitung von CD. Bifidobacterium longum mildert im Tiermodell Gluten - Enteropathie, 58 und Bifidobakterien wurden als potentielles Therapeutikum zur Verhinderung von CD in Hochrisiko - Personen vorgeschlagen worden.
Biochemische Mechanismen
Darmbakterien produzieren zahlreiche Metaboliten mit potentieller Toxizität für das Gehirn. Am meisten untersucht sind D-Milchsäure und Ammoniak, gefolgt von einer Diskussion über die widersprüchlichen Rolle von kurzkettigen Fettsäuren (SCFA), die die Entzündung hemmen können, aber auch zur Pathogenese von Autismus - Spektrum - Störungen (ASD) beitragen können.
D-Milchsäure:
Ist ein Produkt der mikrobiellen Fermentation von Kohlenhydraten. D-Lactat wird im Überschuß erzeugt, wenn bei SIBO der Dünndarm die Lieferung einer hohen Kohlenhydratbelastung in den Dickdarm erlaubt, bzw. bei Leaky Gut durch bakterielle Translokation ins Blut über die intestinale Schleimhaut -Barriere.
Erhöhte Konzentrationen von D-Lactat - Bakterien im Stuhl wurden bei Patienten mit CFS und neurokognitiven Dysfunktionen gefunden. Leaky Gut ist bei CFS üblich, und verbessert sich mit Glutamin, N-Acetylcystein und Zink zusammen mit einer "Leaky Gut" Ernährung. SIBO-Behandlung verbessert Symptome von Patienten mit CFS, aber nicht die D-Laktatproduktion. Zusammengenommen legen diese Studien nahe, dass Leaky Gut oder SIBO bei CFS-Patienten eine übermäßige Absorption von Verbindungen wie z.B. durch Darmbakterien produzierte D-Lactate zulassen, die direkte oder indirekte neurotoxischen Wirkungen haben, und zur chronischen Müdigkeit beitragen.
Probiotika und Präbiotika können die Produktion von D-Milchsäure im Darm reduzieren , sollten aber sorgfältig gewählt werden. Einige Arten von Lactobacillus sind D-Lactat – Produzenten, hochdosiertes Beta-Glucan ( in Hafer und Gerste) können die Darmpermeabilität erhöhen. Bekannt ist ein Patient, wo die Kombination von B.breve, L.casei und GOS lactatproduzierende Bakterien und damit Lactate reduzierte, indem sich die Beweglichkeit des Darms und Stuhlfrequenz verbesserte.
Ammoniak:
Ammoniak ist ein bekanntes Neurotoxin, das im Darmtrakt von Bakterien aus Harnstoff hergestellt wird, indem sie das Enzym Urease produzieren. Ammoniak wird anschließend von der Leber aufgenommen, und im Harnstoffzyklus verwendet. Durch portosystemische Shunts wird Ammoniak im Blut angereichert, was zur Pathogenese von hepat. Enzephalitis (HE) beiträgt. Zusätzlich zur Neurotoxizität verändert Ammoniak die Funktion der Blut-Hirn-Schranke, indem es den Serotonin- und Dopaminstoffwechsel verändert.
Kognitive Dysfunktion bei Patienten mit Zirrhose ist assoziiert mit veränderter Zusammensetzung des Darms microbiomes, wobei zwischen Leberzirrhose mit oder ohne HE unterschieden wird. Die Menge an Urease-produzierende Bakterien sind positiv assoziiert mit kognitiver Dysfunktion bei Patienten mit Leberzirrhose. Das nicht resorbierbare Antibiotikum Rifaximin zusammen mit Lactulose erhöht die Erfolgsrate der vollständigen Umkehrung von HE von 51% auf 76% und verringert die Mortalität von 49,1% auf 23,8%. Eine Kombination von B. longum und FOS 82 oder einem Cocktail von vier gefriergetrocknet, nicht Rrease produzierenden Bakterien ( Pediacoccus pentoseceus, Leuconostoc mesenteroides , Lactobacillus paracasei ssp. Paracasei und Lactobacillus plantarum ), zusammen mit beta - Glucan, Inulin, Pektin und resistenter Stärke hatte die gleiche Wirkung. Jedes Dosierungsschema reduzierte den Serum Ammoniak, und verbesserte die kognitive Leistungsfähigkeit im Vergleich zu Placebo.
Kurzkettige Fettsäuren:
Flüchtige Fettsäuren mit einer Kettenlänge von zwei bis vier Kohlenstoffatomen (Acetat, Propionat, Butyrat) werden hergestellt durch bakterielle Fermentation von unverdaulichen Kohlenhydraten im Kolon. Ihr Nutzen für die Gesundheit durch hohen Faserverbrauch resultiert aus dern erhöhten Synthese von SCFA. Buttersäure liefert 70% des Energiebedarfs des Kolonepithel und hat direkte entzündungshemmende Wirkung durch die Hemmung der Aktivierung des nukleären Faktors kappa-B (NFkB, aktiviert Entzündungen). Propionsäure hemmt ebenfalls NFkB und kann die Insulinempfindlichkeit verbessern.
Außerdem hemmen SCFA mind. zwei molekular. Signalsysteme, die weit verbreitete regulatorische Effekte im ganzen Körper haben. Acetylierung und Deacetylierung der Histonproteine sind ein fundamentaler Prozeß der epigenet. Regulierung der Genexpression.
Histondeacetylierung (HDAC) und G-Protein-gekoppelte Rezeptoren (GPCRs): Ein Ungleichgewicht in der Richtung der übermäßigen HDAC wurden gefunden bei Parkinson, Depression und Schizophrenie gefunden. Die Hemmung der HDAC hat vorteilhafte Wirkungen bei Krebs und einer Reihe von ZNS - Krankheiten, einschließlich Hirntrauma, Demenz und Autoimmunenzephalitis. Histon - Deacetylase – Hemmer werden therapeutisch verabreicht zur Verbesserung der kognitiven Funktion.
GPCRs sind Transmembranproteine, die Moleküle im extrazellulären Milieu erkennen, und Informationen innerhalb von Zellen übermitteln. Sie wandeln also externe Signale von Zellen in intrazelluläre Signale um. GPCRs sind in der Pathophysiologie von zahlreichen Krankheiten, einschließlich neurodegenerativer Erkrankungen beteiligt. SCFA aktivieren zwei spezifische GPCR´s: z.B.GPR41 ist häufig in den sympathischen Ganglien, wo Propionsäure den sympathischen Nervensystemabfluss erhöht, was den Stoffwechsel aktiviert.
Trotz entzündungshemmender Wirkung von Propionsäure und des therapeutischen Werts von Propionsäure, wurde ein Potential zur Neurotoxizität von Propionat identifiziert und eine mögliche Rolle in Autismus untersucht. Der Forscher MacFabe fanden in autistischen Kindern die gleichen pathologischen Veränderungen im Gehirn wie in Tieren, die Propionsäure ausgesetzt wurden. Butyrate zeigten ähnliche, aber viel mildere Effekte. MacFabe glaubt, Propionate aus dem Darm zur Pathogenese von Autismus beitragen kann, bzw. dass SCFA-induzierte Neurotoxizität die Empfindlichkeit von Autisten gegenüber Kohlenhydraten verursachen.
Die Ergebnisse von Wang von erhöhten SCFA und Propionaten im Stuhl von autistischen Kindern unterstützen diese These. Wang spekuliert, dass ungewöhnliche Fermenter, vielleicht Clostridial Arten, die häufig bei autistischen Kindern erhöht sind, für eine erhöhte propionat-Produktion verantwortlich sind.
Williams Ileum - Biopsien von autistischen Kindern mit gastrointestinalen (GI) Beschwerden stellten ein Gendefizit von den Genen Disaccharidasen und Hexose fest - Transportenzyme, die der primäre Abbauweg für die Kohlenhydrate sind. In einem späteren Bericht beobachteten sie das erhöhte Vorhandensein der Bakterienart Sutterella im Ileum bei autistischen Kindern mit GI Beschwerden, aber nicht bei Kindern ohne GI-Beschwerden. Western - Immunoblots offenbarten Plasma - IgG oder IgM - Antikörper Reaktivität der Spezies Sutterella wadsworthensis in der Mehrheit der Kinder mit positiven Biopsien. S. wadsworthensis ist ein Magen - Darm - Erreger, der nur in Zusammenhang mit Autismus erhöht war.
Vielleicht sollte der größer Schwerpunkt auf das mütterliche Schwangerschafts microbiome gesetzt werden. Immunaktivierungen von trächtigen Mäusen können in ihren Nachkommen Verhaltensänderungen ähnlich wie bei ASD und Autismus bewirken. Die Verabreichung eines einzigen probiotischen Keims, Bacteroides fragilis, korrigiert übermäßige Darmpermeabilität, ändert die mikrobielle Zusammensetzung des Darms, und mildert Mängel im Kommunikationsverhalten und Stereotypien, Angst-ähnlichen und sensomotorischen Verhalten inMäusemodellen.
Neuroendokrine Mechanismen:
Bakterien können Hormone und Neurotransmitter synthetisieren und auf sie reagieren. Lactobacillus - Arten produzieren Acetylcholin und Gamma-Amino -Butyrat (GABA); Bifidobacterium - Arten produzieren GABA; Escherichia produzieren Noradrenalin, Serotonin und Dopamin; Streptococcus und Enterococcus produzieren Serotonin; und Bacillus - Arten produzieren Noradrenalin und Dopamin. Diese Organismen reagieren auf menschliche Hormone und Neurotransmitter, die Auswirkungen auf ihr Wachstum bzw. Pathogenität haben. Escherichia coli und anderen Proteo vermehren sich durch physiologische Konzentrationen von Noradrenalin, was die Streßantwort auf Infektionen erklärt.
Enterohämorrhagischen Escherichia coli (EHEC), Serotyp 0157:H7, ist verantwortlich für die Ausbrüche von blutigem Durchfall. Es wurde gezeigt , dass exogenes Adrenalin ein Induktionsfaktor des 0157:H7 ist. EHEC in einem gestressten Wirt kann also mehr virulent sein als in einem nicht gestreßten Wirt.
Neben spezifischen Auswirkungen auf potenzielle Krankheitserreger können Stressreaktionen des Wirts Veränderungen im Mikrobiom provozieren. Mäusen, die sozialen Störungen (SDR) ausgesetzt waren, veränderten signifikant die Struktur der Bakteriengemeinschaft im Blinddarm. SDR verringert die relative Häufigkeit von Bakterien der Gattung Bacteroides, während sich Bakterien aus der Gattung Clostridium erhöhten. Es erhöhten sich auch die Spiegel mit proinflammatorischen Zytokinen, IL-6.
Eine Studie von College – Studenten, die sich dem Stress der Abschlussprüfungen unterzogen, fand eine Abnahme der relativen Konzentration von Milchsäurebakterien im Stuhl nach der Prüfung.
In der am häufigsten zitierten Studie wurden gesunden Erwachsenen Lactobacillus helveticus r0052 und B. longum für 30 Tage in einer doppelblinden Studie verabreicht. Sie wurden mit versch. Meßskalen und 24 h freien Cortisol im Urin (UFC) bewertet. Die probiotische Kombination reduzierte signifikant die psychische Belastung bzw. UFC. Bei der Verabreichung an Laborratten, die einem experimentellen Herzinfarkt ausgesetzt wurden, reduzierte die gleiche probiotische Kombination die Erhöhung der intestinalen Permeabilität, bzw. verhinderte stress-induzierte zerebrale Apoptose, die bei Tieren gefunden wurde, die dem Infarkt ohne probiotische Vorbehandlung unterzogen wurden.
Ein fermentiertes Milchprodukt mit den Kulturen Bifidobacterium animalis ssp. Lactis , Streptococcus Thermophilen , Lactobacillus bulgaricus , und lactis Lactococcus ssp. Lactis erhielt eine Gruppe von gesunden Frauen, für 4 Wochen. Eine Kontrollgruppe erhielt das gleiche Milchprodukt ohne die Probiotika. Die Hirnaktivität der Teilnehmer wurde mit Magnetresonanztherapie gemessen. Die Verwendung des probiotischen Getränk wurde mit Veränderungen im Mittelhirn verbunden, bzw. mit besserer Verarbeitung von Emotionen und viszeralen Sensationen in den entsprechenden Hirnregionen.
In einer unkontrollierten Studie erhielten 15 Patienten mit CFS eine Mischung aus L. paracasei ssp. paracasei F19, Lactobacillus acidophilus NCFB 1748 und Bifidobacterium lactis Bb12 für 4 Wochen. Die Patienten berichteten über eine Verbesserung von Gedächtnis und Konzentration, aber nicht von Müdigkeit oder körperlicher Aktivität.
Dinan und Mitarbeiter haben durch Studien die Wege festgehalten, durch die Probiotika Depression oder Angst verbessern können.
(1) Durch Verringerung der intestinalen Permeabilität eine verringerte Absorption von LPS und eine verringerte Produktion von inflammatorischen Zytokinen,
(2) Herabregulation der HPA - Achse durch bessere Reaktion auf Stressoren
(3) direkte Auswirkungen der Mikroben auf Neurotransmitter.
Darmbakterien und ihre Sekrete beeinflussen die Neuronen im enterischen Nervensystem (ENS), regulieren sowohl Darmmotilität als auch die sensorischen afferenten Signalie an das Gehirn.
Intrinsic primäre afferente Neuronen (IPANs) sind zelluläre Ziele von neuroaktiven Bakterien, und übertragen Nachrichten der Mikroben über den Vagusnerv ins Gehirn. Im Fall von B. fragilis ist es das lipidfreies Polysaccharid von B. fragilis, das die IPAN-Aktivierung veranlasst. Obwohl der Vagusnerv eine kritischer Weg für die Kommunikation zwischen Darm Mikroben und ZNS ist, ist es nicht der einzige Weg.
Beides: Verhalten und ZNS-Niveaus von Wachstumsfaktoren BDNF (=vom Gehirn abgeleitete bioaktive Molekülen) kann durch Manipulation des Darm microbiome ohne Beteiligung des Vagusnerv an Mäusen verändert werden.
Studien am Menschen haben bei Personen erhebliche Unterschiede im Darmmikrobiom festgestellt, die abhängen von Alter, genetischem Hintergrund, physiologischen Zustand, mikrobielle Wechselwirkungen, Umweltfaktoren und Ernährung. Diese Komplexität bedeutet , dass die Anwendung von klinischen und Laborforschungen auf spezifische Eigenschaften eines jedes einzelnen Patienten zugeschnitten werden muß.
Diät und das Darmmicrobiome
Da Ernährung einen erheblichen Einfluss auf Zusammensetzung und Funktion des menschlichen Darm microbioms hat, sollten Ernährungsgewohnheiten als Instrument verstanden werden, um Gehirnerkrankungen zu behandeln. Die humane adulte Mikrobiota besteht aus fünf Bakterienstämmen: Firmicutes und Bacteroidetes herrschen vor, Actinobacteria, Proteo und Verrucomicrobia machen nur 2% der Organismen aus. Die häufigsten Gattungen sind: Faecalibacterium, Bacteroides, Roseburia, Ruminococcus, Eubacterium, Coprabacillus und Bifidobacterium. Eine Ernährung mit viel tierischem Eiweiß und Fett begünstigt eine Fülle von Bacteroides. Eine vegetarische Ernährung begünstige eine Fülle von Prevotella - Spezies. Hoher Verbrauch von Oligosacchariden begünstigt das Wachstum von Bifidobakterien, die die dominante Gattung von gestillten Kindern ist, da sie die meisten ihrer Kohlenhydrate in Form von Muttermilch - Oligosaccharide erhalten.
Aktuell erforscht ist:
• (1) Bakterien können andere Bakterien fördern oder hemmen. Wechselwirkungen zwischen Komponenten des microbiomes Ziel aktueller Forschungen. Propionibacterium freudenreichil, ein Bakterium, das im Schweizer Käse gefunden wurde, produziert Substanzen, die das Wachstum von Bifidobakterien fördert. Verabreichung dieser bifidogenen Substanz bei Patienten mit Colitis ulcerosa erzeugt eine Zunahme der fäkalen Butyrate verbunden mit einer klinischen Verbesserung.
• (2) Die meisten Studien zeigen , dass sowohl die Gesundheit und verringerte Adipositas mit erhöhter Vielfalt der Darmflora verbunden sind. Diätetische Einschränkung erhöht Vielfalt; Nahrungs überschüssige neigt sie zu reduzieren. 154
• (3) Extreme Veränderungen in der Ernährung wie eine ketogene Diät produzieren sofortige grundlegende Veränderungen im menschlichen Darm microbiome. Weniger dramatische Eingriffe produzieren leichte Veränderungen, die von Person zu Person variieren.
• (4) Ein normales microbiome erhöht die Bioverfügbarkeit von Nährstoffen. Um ihre Gesundheit zu erhalten, müssen keimfreie Mäuse eine Diät von höherer Nährstoffmenge und Vielfalt als herkömmliche Mäuse erhalten.
• (5) Änderungen des microbiomes können die physiologische Wirkung von Nährstoffen verändern. Hazen und Kollegen an der Cleveland Clinic fanden, daß höhere Plasmaspiegel des Toxins Trimethylamin-N-oxid (TMAO) das Risiko für schwere kardiovaskuläre Ereignisse stark erhöht. Sie zeigten auch, dass Plasma-TMAO ein Produkt aus dem Bakterienstoffwechsel im Darm ist: Cholin aus der Nahrung wird zu Trimethylamin (TMA) ist, TMA oxidiert zu TMAO. Veränderungen im Mikrobiom verursachen demnach enzymat. Veränderungen im Abbau von Cholin.
• (6) Ernährung ist mehr als Nährstoffe. Polyphenole sind bioaktive Substanzen, die keine Nährstoffe sind. Ihre Bioverfügbarkeit und physiologischen Effekte hängen stark von ihrer Umwandlung im Darm durch Darmmikroben ab. Polyphenole wiederum verändern mikrobielle Wachstumsmuster. Die Zusammensetzung einer Diät mit Polyphenolen kann für das Wachstum der Darmmikroben wichtiger sein als der Nährstoffgehalt der Lebensmittel.
• (7) Darmbakterien wurden in Biofilmen gefunden, die sich um Nahrungspartikel bilden. Diese organisierten Darmmikroben verhalten sich anders als ihre planktonischen Kollegen. Sie produzieren einzigartige Signalmolekülen und können eine neue Dimension in der Verbindung zwischen Ernährung, Mikroben und die menschliche Gesundheit darstellen.
Schlussfolgerung:
Experimentelle Studien mit menschlichen Freiwilligen und mit kleinen Säugetieren zeigen Auswirkungen von kommensalen Darmbakterien auf das Verhalten und die Gehirnfunktion. Darmbakterien beeinflussen die Reaktivität der HPA-Achse und die Einleitung und Aufrechterhaltung von NREM-Schlaf. Sie beeinflussen und Schmerzempfindlichkeit, sowie die gesunde Entwicklung des Gehirns.
Klinische Studien haben verschiedene pathologische ZNS-Effekte von kommensalen Darmbakterien in Leberzirrhose und Reizdarmsyndrom nachgewiesen und haben dazu geführt, Forscher auf mögliche negative Auswirkungen von Darmmikroben in Abhängigkeit von Alkohol, CFS, Fibromyalgie, RLS, ASD, Schizophrenie sowie Autoimmun neurologische Erkrankung hinzuweisen.
Mehrere Mechanismen bewirken, daß die kommensalen Darmbakterien das ZNS beeinflussen: (1) Stimulierung von Immunantworten des Wirts, was zu systemischer Zytokin-Aktivierungs führt; (2) Synthese von resorbierbaren neuroaktiven Metaboliten einschließlich Neurotransmittern; und (3) Veränderungen in der neuronalen Schaltung durch direkte mikrobielle Wirkungen auf das Enterische Nervensystem
Ernährungsmuster verändern das Mikrobiome bezüglich Zusammensetzung und Funktion auf komplexe Weise. Präbiotika, Probiotika und fermentierte Nahrungsmittel können die Wirkung des Darms microbiomes auf das ZNS beeinflussen und haben erhebliche Auswirkungen auf die Funktion des Gehirns in einer Reihe von experimentellen Studien und klinische Studien gezeigt. Zusammen mit einer Diät können diese funktionellen Lebensmittelkomponenten Zukunftschancen bieten, um die kognitiven und emotionalen Funktionen von Gehirn und ZNS zu verbessern, bzw. um neurolog. Erkrankungen zu verhindern oder zu behandeln.
zu verstehen. An der Länge sieht man, wie komplex das Thema "Darm" ist, und daß es nicht einfach nur "Probiotika nehmen" ist. Abgesehen davon, daß nicht auf das Thema "Ernährung" oder RS bzw. Prebiotika" eingegangen wird.
