Eine Studie an Mäusen ergab, dass Nahrungszucker das Darmmikrobiom verändert und eine Kette von Ereignissen auslöst, die zu Stoffwechselerkrankungen, Prädiabetes und Gewichtszunahme führen.
Die in Cell veröffentlichten Ergebnisse legen nahe, dass die Ernährung wichtig ist, ein optimales Mikrobiom jedoch ebenso wichtig für die Vorbeugung von metabolischem Syndrom, Diabetes und Fettleibigkeit ist.
Die Ernährung verändert das Mikrobiom
Eine fett- und zuckerreiche Ernährung nach westlicher Art kann zu Fettleibigkeit, metabolischem Syndrom und Diabetes führen. Es ist jedoch nicht bekannt, wie die Ernährung ungesunde Veränderungen im Körper auslöst.
Das Darmmikrobiom ist für die Ernährung eines Tieres unverzichtbar. Deshalb untersuchten Ivalyo Ivanov, PhD, außerordentlicher Professor für Mikrobiologie und Immunologie am Vagelos College of Physicians and Surgeons der Columbia University, und Kollegen die frühen Auswirkungen westlicher Ernährung auf das Mikrobiom von Mäusen.
Nach vierwöchiger Diät zeigten die Tiere Merkmale des metabolischen Syndroms wie Gewichtszunahme, Insulinresistenz und Glukoseintoleranz. Und ihre Mikrobiome hatten sich dramatisch verändert, wobei die Zahl der segmentierten filamentösen Bakterien, die in der Darmmikrobiota von Nagetieren, Fischen und Hühnern häufig vorkommen, stark zurückging und die Zahl anderer Bakterien zunahm.
Veränderungen im Mikrobiom verändern Th17-Zellen
Die Forscher fanden heraus, dass die Reduzierung filamentöser Bakterien aufgrund ihrer Wirkung auf Th17-Immunzellen entscheidend für die Gesundheit der Tiere war. Durch die Verringerung der filamentösen Bakterien verringerte sich die Anzahl der Th17-Zellen im Darm, und nachfolgende Experimente zeigten, dass Th17-Zellen notwendig sind, um Stoffwechselerkrankungen, Diabetes und Gewichtszunahme vorzubeugen.
„Diese Immunzellen produzieren Moleküle, die die Aufnahme von „schlechten“ Lipiden aus dem Darm verlangsamen und Darmentzündungen verringern“, sagt Ivanov. „Mit anderen Worten: Sie halten den Darm gesund und schützen den Körper vor der Aufnahme pathogener Lipide.“
Zucker vs. Fett
Welcher Bestandteil der fett- und zuckerreichen Ernährung führte zu diesen Veränderungen? Ivanovs Team fand heraus, dass Zucker der Schuldige war.
„Zucker eliminiert fadenförmige Bakterien und in der Folge verschwinden die schützenden Th17-Zellen“, sagt Ivanov. „Als wir die Mäuse mit einer fettreichen, zuckerfreien Diät fütterten, behielten sie Th17-Zellen im Darm und waren vollständig vor der Entwicklung von Fettleibigkeit und Prädiabetes geschützt, obwohl sie die gleiche Menge an Kalorien zu sich nahmen.“
Aber der Verzicht auf Zucker half nicht allen Mäusen. Bei den Tieren, denen es an filamentösen Bakterien mangelte, hatte der Verzicht auf Zucker keine positive Wirkung und die Tiere wurden fettleibig und entwickelten Diabetes.
„Dies deutet darauf hin, dass einige beliebte Ernährungsinterventionen, wie die Minimierung von Zucker, möglicherweise nur bei Menschen funktionieren, deren Mikrobiota bestimmte Bakterienpopulationen aufweist“, sagt Ivanov.
In diesen Fällen könnten bestimmte Probiotika hilfreich sein. Bei Ivanovs Mäusen führten Nahrungsergänzungsmittel mit filamentösen Bakterien zur Erholung der Th17-Zellen und zum Schutz vor dem metabolischen Syndrom, obwohl die Tiere eine fettreiche Ernährung zu sich nahmen.
Obwohl Menschen nicht die gleichen filamentösen Bakterien wie Mäuse haben, glaubt Ivanov, dass andere Bakterien bei Menschen die gleichen Schutzwirkungen haben könnten.
Die Bereitstellung von Th17-Zellen für Mäuse bot ebenfalls Schutz und könnte auch für Menschen therapeutisch sein. „Die Mikrobiota ist wichtig, aber der eigentliche Schutz kommt von den durch die Bakterien induzierten Th17-Zellen“, sagt Ivanov.
„Unsere Studie betont, dass ein komplexes Zusammenspiel zwischen Ernährung, Mikrobiota und Immunsystem eine Schlüsselrolle bei der Entstehung von Fettleibigkeit, metabolischem Syndrom, Typ-2-Diabetes und anderen Erkrankungen spielt“, sagt Ivanov. „Es legt nahe, dass es für eine optimale Gesundheit wichtig ist, nicht nur die Ernährung zu ändern, sondern auch das Darmmikrobiom oder das Immunsystem zu verbessern, beispielsweise durch die Erhöhung der Th17-Zell-induzierenden Bakterien.“
