Mikrobiom und Depression: Der Mensch als Holobiont

Mikrobiom und Depression: Der Mensch als Holobiont

Wie Darm, Immunsystem, Stoffwechsel und Gehirn zusammenwirken

Rund jeder fünfte Mensch erkrankt im Laufe seines Lebens mindestens einmal an einer Depression. Sie entsteht aus dem Zusammenspiel vieler Faktoren. Gedanken, Gefühle und soziale Lebensumstände spielen dabei ebenso eine Rolle wie Stress, Schlaf, Immunsystem, Stoffwechsel und Ernährung. Auch das menschliche Mikrobiom ist daran beteiligt.

Es umfasst Bakterien, Pilze, Viren und Archaeen, die im Darm, auf der Haut und auf den Schleimhäuten leben. Der Körper eines Erwachsenen besteht aus rund 30 Billionen menschlichen Zellen, darunter etwa 86 Milliarden Nervenzellen im Gehirn. Der weitaus größte Teil der ungefähr 38 Billionen Bakterienzellen, die den Menschen besiedeln, lebt im Dickdarm. Zusammen wiegen diese Bakterienzellen rund 200 Gramm.

Dort verarbeiten Bakterien, Pilze und Archaeen Bestandteile der Nahrung und bilden daraus zahlreiche Stoffwechselprodukte, während Viren mitbestimmen, welche Mikroorganismen sich vermehren und welche Funktionen im Darm überwiegen. Auf diese Weise ist das Mikrobiom an Verdauung, Barrierefunktion und Immunregulation sowie an der Kommunikation zwischen Darm und Gehirn beteiligt.

Der Begriff Holobiont fasst den Menschen und sein Mikrobiom als biologischen Verbund zusammen.

Darm-Hirn-Achse: Kommunikation zwischen Darm und Gehirn

Der Darm verdaut Nahrung, nimmt Nährstoffe und Wasser auf und ist an der Regulation zahlreicher Immunprozesse beteiligt. Gleichzeitig tauscht er über den Vagusnerv, Hormone, das Immunsystem und Stoffwechselprodukte der Darmbakterien Signale mit dem Gehirn aus. Dieses Zusammenspiel wird als Darm-Hirn-Achse bezeichnet.

Mit dem enterischen Nervensystem besitzt der Darm ein eigenes Nervengeflecht. Es wird umgangssprachlich auch „Bauchgehirn“ genannt, arbeitet weitgehend selbstständig und ist eng mit dem zentralen Nervensystem verbunden.

Eine besondere Rolle spielt der Vagusnerv. Rund vier Fünftel seiner Fasern leiten Informationen aus den inneren Organen zum Gehirn. Etwa ein Fünftel überträgt Signale in die Gegenrichtung. Er hat keinen direkten Kontakt zu den Darmbakterien. Informationen über Nährstoffe, mikrobielle Stoffwechselprodukte und Botenstoffe des Immunsystems werden in der Darmwand erfasst, in elektrische Nervensignale übersetzt und über den Vagus zum Hirnstamm geleitet. Von dort erreichen sie Hirnnetzwerke, die Stimmung, Antrieb und Stressregulation mitbestimmen.

Stressreaktionen verändern über neuronale Signale aus dem Gehirn die Darmbewegung, die Barrierefunktion und das mikrobielle Milieu.

Mikrobiom bei Depression

Bei Menschen mit Depression finden sich gehäuft Veränderungen in der Zusammensetzung des Darmmikrobioms.

Welche Mikroorganismen im Darm leben, beeinflusst, welche Bestandteile der Nahrung sie verarbeiten und welche Stoffwechselprodukte dabei entstehen. Diese Stoffe wirken auf die Darmschleimhaut und das Immunsystem und sind an der Kommunikation zwischen Darm und Gehirn beteiligt.

Darmschleimhaut und Entzündung

Ein weiterer Verbindungsweg zwischen Darm und Gehirn führt über die Darmschleimhaut und das Immunsystem. Die Darmschleimhaut bildet eine Barriere zwischen dem Darminhalt und dem Gewebe der Darmwand. Sie kontrolliert, welche Stoffe diese Grenze passieren.

Bei gestörter Barrierefunktion gelangen mikrobielle Bestandteile leichter in das Gewebe der Darmwand und aktivieren dort Immunzellen. Diese bilden vermehrt Entzündungsbotenstoffe.

Bei einem Teil der Menschen mit Depression zeigen sich Anzeichen einer chronischen, niedriggradigen Entzündungsaktivität. Chronisch bezeichnet den anhaltenden Verlauf, niedriggradig die geringere Stärke der Immunreaktion im Vergleich zu einer akuten Entzündung.

Eine solche Immunaktivierung beeinträchtigt die Signalübertragung im Gehirn, die Regulation der Stressreaktion und den zellulären Energiestoffwechsel.

Ernährung und Ernährungspsychiatrie

Die Ernährungspsychiatrie ist ein relativ junges Forschungsfeld. Sie untersucht, wie das, was wir essen, über das Darmmikrobiom, den Stoffwechsel und Entzündungsprozesse die psychische Gesundheit beeinflusst. Ein Schwerpunkt ist die Rolle der Ernährung bei Depressionen.

Eine pflanzenbetonte Ernährung mit Hülsenfrüchten, Vollkornprodukten, Gemüse und Nüssen liefert Ballaststoffe. Ein Teil davon, darunter resistente Stärke, wird im Dünndarm nicht vollständig verdaut und gelangt in den Dickdarm. Dort bauen Bakterien diese Kohlenhydrate ab und bilden kurzkettige Fettsäuren.

Diese Stoffwechselprodukte versorgen die Darmschleimhaut mit Energie, unterstützen ihre Barrierefunktion und regulieren Immunreaktionen.

Mikrobiota-Transfer: Ein evolutionäres Prinzip

Die Weitergabe von Mikroorganismen von Mensch zu Mensch ist ein evolutionär entstandener Vorgang. Bei der Geburt, beim Stillen und durch engen Körperkontakt überträgt die Mutter Mikroorganismen auf ihr Kind. Ein Teil davon besiedelt den Darm und trägt zur Entwicklung seines individuellen Mikrobioms bei.

Muttermilch enthält humane Milch-Oligosaccharide, Kohlenhydrate aus mehreren Zuckerbausteinen, die größtenteils unverdaut den Dickdarm des Säuglings erreichen. Bifidobakterien können diese Kohlenhydrate besonders gut nutzen und vermehren sich dadurch stärker als viele andere Darmbakterien. Beim Abbau entstehen Säuren, die den pH-Wert im Darm senken und die Vermehrung von Krankheitserregern hemmen. Weitere Stoffwechselprodukte begrenzen entzündliche Immunreaktionen und tragen zur Reifung des Immunsystems bei.

Beim Mikrobiota-Transfer werden aufbereitete Darmmikroben eines gesunden Spenders in den Darm eines Patienten eingebracht. Ziel ist es, die Schutz-, Stoffwechsel- und Immunfunktionen eines beeinträchtigten Darmökosystems wiederherzustellen. Die übertragenen Darmmikroben besetzen ökologische Nischen und lassen Krankheitserregern dadurch weniger Raum zur Vermehrung. Ihre Stoffwechselprodukte wirken auf die Darmschleimhaut und das Immunsystem und sind an der Kommunikation zwischen Darm und Gehirn beteiligt.

Bei Depressionen ist der Mikrobiota-Transfer derzeit kein etabliertes Behandlungsverfahren.

Der Holobiont und das Ich

Von Geburt an entwickelt sich der Mensch in Wechselwirkung mit mikrobiellem Leben. Darmmikroben, Darmschleimhaut, Immunsystem, Stoffwechsel und Gehirn bilden dabei ein gemeinsames Regulationssystem.

Ernährung, Lebensweise, Stress, Schlaf, Medikamente und Umwelt verändern das Darmökosystem. Zugleich wirken dessen Stoffwechselprodukte und Signale auf körperliche Prozesse zurück, die mit Depression verbunden sind.

Daraus folgt eine grundlegende Frage:

Gibt es ein eigenständiges „Ich“ – oder entsteht das, was wir „Ich“ nennen, aus dem fortwährenden Zusammenwirken menschlicher und mikrobieller Prozesse?

Viele Glieder – ein Leib.

1. Korinther 12