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Darm-Hirn-Achse

'Eine psychische Störung beginnt im Darm'

Menschen mit psychischen Erkrankungen leiden oft auch unter Darmproblemen. Das ist kein Zufall, meint Aletta Kraneveld, Professorin für Pharmakologie an der niederländischen Universität Utrecht. Immer mehr Studien deuteten darauf hin, dass bei Autismus, Parkinson und Depressionen auch das so genannte Mikrobiom im Darm eine Rolle spielt. Die Forschung stecke allerdings noch in den Kinderschuhen.
Hände auf Bauch

Um psychische Störungen zu verstehen, untersuchen Wissenschaftler heute mehr als nur das Gehirn. Warum ist jetzt der Darm an der Reihe?

Die Idee ist nicht neu. Der Mediziner James Parkinson, der die gleichnamige Krankheit als Erster beschrieb, bemerkte schon 1871, dass seine Patienten auch an Darmbeschwerden wie Verstopfungen und Bauchschmerzen litten. Dennoch konzentrierte sich die Wissenschaft damals allein auf das Gehirn. Das Immunsystem, das uns vor Krankheitserregern beschützt, befindet sich aber überall im Körper. Wenn solche Erreger mit dem Essen oder über die Hände in unserem Mund landen, dann spielt der Darm bei der Abwehr eine wichtige Rolle. Würde man ihn entfalten und seine Oberfläche ausmessen, dann hätte er die größte Fläche aller menschlichen Organe. Die Wissenschaft widmet sich jedoch erst seit ungefähr zehn Jahren wirklich der Kommunikation zwischen Darm und Gehirn.

Wie kann man überhaupt untersuchen, auf welchen Wegen Gehirn und Darm miteinander kommunizieren?

Das ist schwierig. Oft greift man auf Ratten und Mäuse zurück, um zu untersuchen, was sich bei Menschen mit einer psychischen Störung im Darm und im Gehirn abspielt. Der irische Forscher John Cryan verpflanzt dazu den Stuhlgang von Menschen, die beispielsweise unter Depressionen leiden, in den Darm von Ratten – eine so genannte Fäkaltransplantation. Auf diese Weise erhalten die Ratten ein ähnliches Darmmikrobiom wie depressive Menschen. Es beinhaltet alle Bakterien, Schimmelpilze, Viren und andere Einzeller, die den Darm eines Menschen besiedeln; einige davon sind gutartig, andere krankheitserregend. Ratten, denen der Stuhl depressiver Menschen eingeschleust wurde, zeigten daraufhin depressionsähnliches Verhalten. Eine solche Stuhltransplantation ist aber nur der erste Schritt. Darüber hinaus untersuchen Forscher zum Beispiel einen bestimmten Entzündungsstoff im Blut oder einen Rezeptor (ein Zellprotein, das die Andockstelle für die Kommunikation zwischen Zellen bildet, Anm. d. Red.). So entfernten wir in Versuchstieren, die an Parkinson erkrankt waren, den so genannten Toll-like-Rezeptor-4, der eine wichtige Rolle bei der Aktivierung des angeborenen Immunsystems spielt. Die Tiere entwickelten danach seltener Darmentzündungen und litten auch weniger an den für Parkinson typischen motorischen Problemen.

Aletta Kraneveld, Professorin für Pharmakologie an der Universität Utrecht
Aletta Kraneveld | Die Wissenschaftlerin ist Jahrgang 1964, studierte Pharmazie an der Universität Amsterdam sowie der Universität Utrecht und promovierte 1994. Nach einem Forschungsprojekt an der Harvard Medical School in Boston kehrte sie zurück an die Universität Utrecht und ist dort seit 2002 Professorin für Pharmakologie am Institute for Risk Assessment Studies. Sie untersucht das Zusammenspiel von Darm, Immunsystem und Gehirn unter anderem bei Patienten mit Parkinson, Autismus, Nahrungsmittelallergien und chronischen entzündlichen Darmerkrankungen.

Bisher scheint unklar zu sein, wie genau die Kommunikation zwischen Darm und Gehirn abläuft. Welche Wege wären hierbei denkbar?

Sie könnten zum einen über den Vagusnerv kommunizieren, den zehnten Hirnnerv. Diese große Nervenbahn läuft vom Magen-Darm-Trakt zum Hirnstamm. Ich bin jedoch kein großer Fan dieser Hypothese. Denn diese Nervenbahn steht nicht mit dem gesamten Dickdarm in direkter Verbindung. Dort befinden sich aber die meisten Bakterien. Um die Hypothese zu überprüfen, könnten wir den Vagusnerv bei Versuchstieren durchtrennen und untersuchen, was daraufhin in jenen Hirnarealen passiert, die wir mit bestimmten Störungen in Verbindung bringen. Zum anderen könnte die Kommunikation auch über die Blutzirkulation verlaufen. Ich vermute, eine Veränderung der Darmflora schlägt sich in der Aktivität des Immunsystems nieder. Ein aktiviertes Abwehrsystem sorgt dann dafür, dass sich vermehrt Zytokine – Proteine, die eine wichtige Rolle bei Entzündungsreaktionen spielen – im Blut anreichern. Diese gelangen vielleicht auch ins Gehirn, wo sie biologische Prozesse an den Synapsen, den Verbindungsstellen zwischen Nervenzellen, beeinflussen könnten. Nur ist es noch schwer vorstellbar, wie die Zytokine die Blut-Hirn-Schranke durchdringen sollen.

Was weiß man bisher darüber, wie Parkinson mit dem Darm zusammenhängt?

Die Darmflora von Parkinsonpatienten unterscheidet sich von der gesunder Menschen: Das Gleichgewicht zwischen guten Bakterien und jenen, die Entzündungen verursachen, ist bei ihnen gestört. Hinzu kommt, dass Menschen, die an Parkinson erkrankt sind, oft eine durchlässigere Darmschleimhaut haben. Dadurch können Krankheitserreger leichter eindringen und eine Darmentzündung verursachen. Bakterien und andere Entzündungsstoffe gelangen so wiederum leichter ins Blut und in das Gehirn. Bei Parkinsonpatienten kommt es auch im Gehirn zu entzündlichen Prozessen; das Alpha-Synuklein-Eiweiß häuft sich dann in den Nervenzellen zu so genannten Lewy-Körpern an. In der Folge sterben bestimmte Nervenzellen ab, die Dopamin herstellen, so dass ein Dopaminmangel im Gehirn entsteht. Dieser führt zu den motorischen Symptomen der Krankheit: Muskelzittern, stockende Bewegungen und instabile Körperhaltung. Wenn wir Parkinson-Mäuse auf eine Diät mit gesunden Fetten und Ballaststoffen setzen, von denen wir wissen, dass sich gutartige Bakterien von ihnen ernähren, bewegen sich die Nagetiere daraufhin besser.

Wie sieht es bei Autismus aus?

Ähnlich wie bei Parkinson: Sowohl Menschen als auch Mäuse mit autistischen Verhaltensweisen haben eine andere Darmflora als gesunde Lebewesen. Nicht nur das Gleichgewicht der Darmflora ist bei Autismus gestört, sondern man findet auch weniger vielfältige Bakterien. Allerdings weiß man von keinem speziellen Bakterienstamm, der für die Erkrankung verantwortlich wäre. Andere Studien zeigen, dass sich Mäuse mit Kuhmilchallergie autistisch verhalten: Sie verbringen weniger Zeit mit Artgenossen, waschen sich in einer neuen Umgebung öfter und bewegen sich dabei merkwürdig. Außerdem beobachten wir eine Zunahme eines bestimmten Eiweißes im Gehirn von autistischen Mäusen ebenso wie im Gehirn von Mäusen mit einer Kuhmilchallergie. Dieses Eiweiß, mTOR, beeinflusst das Zellwachstum und die Zellfunktion. Hier wissen wir jedoch wieder einmal nicht, ob das Problem zuerst im Darm oder im Gehirn einsetzt.

Und was ist über den Zusammenhang zwischen Darmflora und Depressionen bekannt?

In einem Experiment mit Ratten gelang es, depressionsähnliches Verhalten über eine Entzündung in der Bauchfalte auszulösen. Die Entzündung setzte Zytokine im Blut frei. Bei dieser Studie hatten die Forscher eine Kanüle, eine Art Schlauch mit kleinen Elektroden, in den Nucleus accumbens der Ratten eingepflanzt – das Belohnungszentrum des Gehirns. Wenn die Nager an einem Rad drehten, erhielten sie einen Stromschlag, was ein angenehmes Gefühl bei ihnen auslöste. Die Ratten mit der Bauchfaltenentzündung drehten schneller an dem Rädchen als gesunde Ratten. Bei diesen Tieren sorgten die Zytokine offenbar dafür, dass Nervenzellen ausgeschüttetes Serotonin schneller wiederaufnahmen, so dass weniger davon im synaptischen Spalt übrig blieb. Ein solcher Mangel geht mit depressiven Stimmungen einher, weswegen die betroffenen Ratten vermehrt versuchten, sich angenehme Gefühle über Stromschläge zu verschaffen. An dieser Stelle setzen auch Antidepressiva an; sie bremsen die Wiederaufnahme von Serotonin ab.

Können wir denn davon ausgehen, dass diese Mechanismen bei Menschen ähnlich ablaufen wie bei den Versuchstieren?

Das ist anzunehmen. Das Immunsystem von Ratten und Mäusen ähnelt dem des Menschen sehr stark. Es gibt auch schon Versuche mit Stuhltransplantationen beim Menschen. Und tatsächlich weisen Humanstudien ebenfalls darauf hin, dass depressive Symptome mit einer Zunahme an Entzündungsstoffen Hand in Hand gehen. Der Vorteil von Versuchstieren ist, dass wir die Rolle einzelner Rezeptoren oder Entzündungsstoffe genauer unter die Lupe nehmen können.

Wo läuft zuerst etwas schief: im Gehirn oder im Darm?

Im Darm. Unserer Vermutung nach steht am Anfang einer Erkrankung wie Parkinson eine genetische Veranlagung. Die Betroffenen haben also ein erhöhtes Risiko zu erkranken. Dazu kommen ungünstige Lebensumstände wie Stress, Luftverschmutzung oder eine ungesunde Ernährung. Sie können die Darmflora stören und dafür sorgen, dass genetisch vorbelastete Menschen tatsächlich krank werden. Eine ungesunde Ernährung ist ein Garant für ungesunde Darmbakterien. Gesunde Kost hingegen kann die Symptome verringern, aber das müssen die Patienten langfristig durchhalten, sonst kommen die krank machenden Bakterien wieder zurück.

Mit welcher Ernährung hält man den Darm gesund?

Hören Sie auf mit Pizza und anderem Fastfood, ernähren Sie sich ausgewogener. Essen Sie frische Lebensmittel, verbannen Sie Fertiggerichte vom Speiseplan. Zu viel gesättigte Fettsäuren führen zu Entzündungen: Im Fettgewebe von Menschen mit Übergewicht etwa befinden sich viel mehr Entzündungsstoffe als im Fettgewebe gesunder Menschen. Wir sind noch immer Urmenschen, daran gewöhnt, alle Energie, die wir kriegen, für schlechte Zeiten zu speichern. Außerdem ist es wichtig, nicht zu viel zu essen und sich mehr zu bewegen.

Könnte es auch helfen, den Stuhl gesunder Menschen in den Darm eines Kranken verpflanzen?

Bis jetzt wirkt das nur bei einigen bestimmten Entzündungen. Forscher am Amsterdamer Krankenhaus AMC stellten zwar keine statistisch bedeutsamen Verbesserungen bei Menschen mit chronischen Darmentzündungen fest. Nichtsdestotrotz wirkte die Transplantation bei einer kleinen Gruppe Menschen relativ gut. Möglicherweise wirkt eine Stuhltransplantation nur bei Familienmitgliedern, weil sich deren Darmbakterien stärker ähneln.

Was bewirken Lebensmittelzusätze wie Milchsäurebakterien, die angeblich zu einer gesunden Darmflora beitragen?

Man war sehr lange davon überzeugt, dass diese Mikroorganismen, so genannte Probiotika und Präbiotika, den Kontakt mit der Magensäure nicht überleben. Wie jüngere Befunde jedoch zeigen, profitieren manche Menschen gesundheitlich von diesen Nahrungsmitteln. In unserer eigenen Forschung haben wir gezeigt, dass Präbiotika die Abwehr des Darms verbessern. Präbiotika sind bestimmte Zucker, auf denen gutartige Bakterien gedeihen.

Dieses Interview ist eine leicht gekürzte Version des Artikels "Een psychische stoornis begint in de darmen", der im Original im belgischen Wissenschaftsmagazin "Psyche&Brein" erschienen ist.

Und doch zweifeln viele Fachleute, dass diese Mittel etwas bringen. Warum?

Die Skepsis ist berechtigt. Zu den bekannten Bakterienfamilien zählen die Bifidobakterien und die Laktobazillen. Aber daneben gibt es noch unglaublich viele weitere Sorten. Bei vielen von ihnen wissen wir nicht, was sie genau bewirken und ob sie zu den guten oder den schlechten Sorten gehören. Wahrscheinlich ist vor allem das Gleichgewicht zwischen den Arten von Bedeutung. Doch wir brauchen mehr Übersicht über die Zusammenhänge: Das eine Bakterium kann beispielsweise von einem anderen abhängig sein, um ein Produkt herzustellen, welches das Immunsystem unterstützt.

Ihre Forschung wird von Getränkeherstellern wie Nutricia und Friesland Campina sowie ein paar Pharmafirmen mitfinanziert. Wie gehen Sie mit möglichen Interessenkonflikten um?

Indem ich genaue Absprachen treffe. Ich beginne mit einer Studie nur dann, wenn ich die Ergebnisse auf jeden Fall publizieren darf – auch wenn sich die Ergebnisse als negativ für das Produkt meines Geldgebers erweisen. Das habe ich selbst auch schon einmal gemacht. Ich finde es angenehm, mit der Wirtschaft zusammenzuarbeiten, weil man an Produkten arbeitet, die möglicherwiese in Kürze auf den Markt kommen können. Als Wissenschaftler ist man aber für die eigene Integrität verantwortlich. Wenn ein Geldgeber jemals sagen sollte, dass ich etwas nicht publizieren darf, dann streike ich.

06/2018

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum - Die Woche, 06/2018

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