Artikel Natur: Diäten zur Gewichtsreduktion und ihre Auswirkungen auf das Darmmikrobiom

Forscher der Charité – Universitätsmedizin Berlin und der University of California in San Francisco konnten erstmals zeigen, dass eine sehr kalorienarme Ernährung die Zusammensetzung der im menschlichen Darm vorhandenen Mikrobiota signifikant verändert. In einem Strom Natur* Veröffentlichung berichten Forscher, dass Diäten zur Gewichtsabnahme zu einer Zunahme bestimmter Bakterien führen, darunter Clostridioides difficile, die mit Antibiotika-induziertem Durchfall und Kolitis in Verbindung gebracht werden. Diese Bakterien beeinflussen offenbar den Energiehaushalt des Körpers, indem sie die Aufnahme von Nährstoffen aus dem Darm beeinflussen.

Das menschliche Darmmikrobiom besteht aus Billionen von Mikroorganismen und unterscheidet sich von Person zu Person. Bei übergewichtigen oder fettleibigen Menschen ist beispielsweise bekannt, dass seine Zusammensetzung sich von der bei Menschen mit normalem Körpergewicht unterscheidet. Viele von uns werden irgendwann in ihrem Leben versuchen, eine Diät zu machen, um Gewicht zu verlieren. Doch wie wirkt sich eine so drastische Ernährungsumstellung auf unseren Körper aus? Dieser Frage ist ein internationales Forscherteam unter Co-Leitung der Charité nachgegangen. „Wir konnten erstmals zeigen, dass eine sehr kalorienarme Ernährung zu großen Veränderungen in der Zusammensetzung des Darmmikrobioms führt und sich diese Veränderungen auf den Energiehaushalt des Wirts auswirken“, erklärt Pr. Joachim Spranger der Klinik für Endokrinologie und Stoffwechselerkrankungen der Charité und einer der Erstautoren der Studie.

Um die Auswirkungen von Diäten zur Gewichtsabnahme zu untersuchen, untersuchte das Team über einen Zeitraum von 16 Wochen 80 ältere (postmenopausale) Frauen, deren Gewicht von leichtem Übergewicht bis hin zu schwerer Fettleibigkeit reichte. Die Frauen folgten entweder einer medizinisch überwachten Mahlzeitenersatzdiät, konsumierten Shakes mit insgesamt weniger als 800 Kalorien pro Tag oder hielten ihr Gewicht für die Dauer der Studie. Untersucht wurden die Teilnehmer am Center for Experimental and Clinical Research (ECRC), einer gemeinsamen Einrichtung der Charité und des Max-Delbrück-Centrums für Molekulare Medizin (MDC). Regelmäßige Analysen von Stuhlproben haben gezeigt, dass Diäten zur Gewichtsabnahme die Anzahl der Mikroorganismen im Darm reduzieren und die Zusammensetzung des Darmmikrobioms verändern. „Wir konnten beobachten, wie Bakterien ihren Stoffwechsel anpassten, um mehr Zuckermoleküle aufzunehmen und sie damit für ihren menschlichen Wirt unzugänglich machten. Man könnte sagen, wir haben die Entwicklung eines ‚hungrigen Mikrobioms‘ beobachtet“, heißt es in der ersten Studie Autor Dr. Reiner Jumpertz von Schwartzenberg, Forscher und Kliniker in der Klinik für Endokrinologie und Stoffwechselerkrankungen, dessen Arbeit an der Studie durch das Clinician Scientist-Programm der Charité und des Berlin Institute of Health (BIH) gefördert wurde.

Stuhlproben, die vor und nach einer Diät gesammelt wurden, wurden dann auf Mäuse übertragen, die unter keimfreien Bedingungen und somit ohne jegliche Darmmikrobiota gehalten wurden. Die Ergebnisse waren verblüffend: Tiere, die nach der Diät Stuhl bekamen, verloren mehr als 10 Prozent ihrer Körpermasse. Stuhlgang vor der Diät hatte keine Wirkung. „Unsere Ergebnisse zeigen, dass dieses Phänomen hauptsächlich durch eine veränderte Aufnahme von Nährstoffen durch den Darm von Tieren erklärt wird“, erklärt Professor Spranger. Er fügt hinzu: „Dies unterstreicht, dass Darmbakterien einen großen Einfluss auf die Aufnahme von Nahrung haben.“

Als die Forscher die Zusammensetzung des Stuhls genauer unter die Lupe nahmen, fielen ihnen vor allem die Anzeichen einer verstärkten Besiedlung durch ein bestimmtes Bakterium – Clostridioides difficile – auf. Obwohl dieser Mikroorganismus häufig in der natürlichen Umgebung und im Darm von gesunden Menschen und Tieren vorkommt, kann seine Zahl im Darm als Reaktion auf die Verwendung von Antibiotika zunehmen, was möglicherweise zu einer schweren Entzündung der Darmwand führt. Es ist auch als einer der häufigsten Krankenhauserreger bekannt. Erhöhte Mengen der Bakterien wurden sowohl bei Teilnehmern gefunden, die die Diät zur Gewichtsabnahme beendeten, als auch bei Mäusen, die nach der Diät Darmbakterien erhielten. „Wir konnten zeigen, dass C. difficile die typischerweise mit diesem Bakterium assoziierten Toxine produziert und die Gewichtsabnahme der Tiere davon abhängt“, erklärt Professor Spranger. Er ergänzt: „Trotzdem zeigten weder die Teilnehmer noch die Tiere relevante Anzeichen einer Darmentzündung.“

Die Forschungsergebnisse zusammenfassend sagt Professor Spranger: „Eine sehr kalorienarme Ernährung verändert unser Darmmikrobiom stark und scheint die Resistenz gegen die Besiedlung der mit Clostridioides difficile assoziierten Bakterien zu verringern. Diese Veränderungen machen die Aufnahme von Nährstoffen durch die Darmwand weniger effizient, insbesondere ohne relevante klinische Symptome hervorzurufen. Unklar bleibt, ob bzw. inwieweit diese asymptomatische C. difficile-Besiedelung die Gesundheit einer Person schädigen oder potenziell verbessern könnte. Dies muss in größeren Studien untersucht werden. Die Ergebnisse der aktuellen Studie, die auch vom Deutschen Zentrum für Herz-Kreislauf-Erkrankungen (DZHK) gefördert wurde, können sogar zu Behandlungsoptionen für Stoffwechselerkrankungen wie Fettleibigkeit und Diabetes führen. Aus diesem Grund werden Forscher nun untersuchen, wie Darmbakterien beeinflusst werden können, um positive Auswirkungen auf das Gewicht und den Stoffwechsel ihrer menschlichen Wirte zu haben.

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* Jumpertz von Schwartzenberg R et al. Kalorienrestriktion stört die Mikrobiota und die Resistenz gegen Kolonisation. Natur (2021), doi: 10.1038 / s41586-021-03663-4.