Das Mykobiom und sein Einfluss auf unsere Darm-Hirn-Achse
Nicht nur Bakterien des Mikrobioms, auch Pilze und Hefen beeinflussen unsere Darm-Hirn-Achse. Kenntnisse über das Mykobiom helfen bei der Prävention und Behandlung von – zumindest – akuten und chronischen Magen-Darm-Erkrankungen.
Das Mikrobiom in unseren Därmen besteht aus mehr als nur Bakterien. Auch Hefen und Pilze spielen eine Rolle bei Krankheit und Gesundheit. Dazu wird immer mehr geforscht, was zum Konzept des Mykobioms geführt hat, das sich auch auf die Darm-Hirn-Achse auszuwirken scheint.
Pilze sind überall
Pilze und Bakterien sind in unserer Umgebung allgegenwärtig: in der Luft, die wir einatmen, und der Nahrung, die wir essen. Niemand ist pilzfrei – sie sind ein integraler Bestandteil der Flora in unserer Haut, Lunge, im Mund, im Darm und in der Vagina. Im Darm wird die Pilzzusammensetzung durch unser Alter, unsere Ernährung und Medikamenteneinnahme sowie durch unser Immunsystem und die vorhandenen Bakterien beeinflusst.
Es ist schwierig, beim aktuellen Stand der Wissenschaft bereits anzugeben, was ein gesundes Mykobiom ist. Untersuchungen mit gesunden Personen zeigten jedoch, dass im Magen-Darm-Trakt 66 Pilzgattungen und 184 Arten gefunden wurden, wobei Candida die dominante Gattung ist. [1]
Ein wesentlicher Akteur im Darm
Das Mykobiom ist damit etwas weniger divers als das bakterielle Mikrobiom. Dennoch erweisen sich Pilze und Hefen als wesentliche Akteure im Darm. Eine Pilzzelle ist 100-mal größer als eine durchschnittliche Bakterienzelle und bildet allein dadurch eine beträchtliche Biomasse, die eine aktive Wechselwirkung mit dem Wirt, insbesondere dem Immunsystem, und den Darmbakterien hat.
Bis vor kurzem waren die Analyseinstrumente für den Darm hauptsächlich für die Untersuchung von Bakterien entwickelt worden. Heutzutage werden jedoch auch Schritte unternommen, um das Mykobiom zu erforschen: von der DNA-Extraktion bestimmter Arten bis hin zur Analyse von Daten, die mit der neuesten Generation von DNA-Sequenziergeräten gewonnen werden. [2]
Forschungsergebnisse unterstreichen die Bedeutung der Rolle von Pilzen und Hefen. Genau wie Darmbakterien trägt das Mykobiom zu unseren physiologischen Funktionen und der Homöostase im Laufe unseres Lebens bei.
Vorbeugung immunologischer Probleme
Kommensale, "gute" Pilze und Hefen können im Darm ein entscheidender Faktor für die Vermeidung immunologischer Probleme sein. Ein Beispiel ist der Dialog zwischen der Hefe Saccharomyces boulardii und einer Darminfektion mit Clostridium difficile. Bei Mäusen führte eine Gabe von S. boulardii zu einer erhöhten Produktion von Immunglobulin A (IgA). In einer anderen Studie hemmte S. boulardii zudem die Entzündungsreaktion bei Patienten mit Reizdarmsyndrom, indem es die Aktivierung von T-Zellen verhinderte und die Ausschüttung pro-inflammatorischer Zytokine wie TNF-alpha und IL-6 reduzierte. Dabei wurde außerdem festgestellt, dass S. boulardii IL-10 – ein entzündungshemmendes Zytokin – stimulierte und das Wachstum der Darmschleimhaut förderte. [3]
Einfluss auf das Nervensystem im Darm
Pilze scheinen auch in der Lage zu sein, Neurotransmitter zu synthetisieren oder freizusetzen, ähnlich wie viele Bakterien. So können die Hefe Cerevisiae und der Schimmelpilz Penicillium chrysogenum hohe Konzentrationen an Norepinephrin produzieren – einem Neurotransmitter, der an der Gehirnaktivierung und Bewegung beteiligt ist, aggressives Verhalten erhöht und Angstreaktionen vermindert. [4] Darüber hinaus ist die Hefe C. albicans in der Lage, Histamin zu produzieren, einen weiteren Neuromediator, der an der Regulierung des Appetits, des Schlaf-Wach-Rhythmus und der kognitiven Aktivität beteiligt ist. [5] Der direkte Einfluss scheint noch nicht geklärt zu sein; vermutlich haben sie keinen direkten Einfluss auf das zentrale Nervensystem, wohl aber auf das Nervensystem im Darm.
Interaktion zwischen Bakterien und Pilzen beeinflusst die Darm-Hirn-Achse
Darüber hinaus scheint es möglich, dass eine lokale Wechselwirkung zwischen Bakterien und Pilzen und Hefen einen Einfluss auf die Darm-Hirn-Achse hat. Obwohl es noch keine Studie gibt, die dies speziell untersucht hat, stützen verschiedene Untersuchungen diese Vermutung. So gibt es ein Mausmodell, bei dem Mäuse stärker unter einer Dickdarmentzündung litten, nachdem die Mengen an Pilzen und Hefen im Darm reduziert und die Bakterien vermehrt wurden. [6] Auch in einer anderen Studie wurden in der Darmflora spezifische und signifikante Pilz-Bakterien-Korrelationen gefunden. [7]
Direkter Einfluss auf die Darm-Hirn-Achse
Zumindest wird immer deutlicher, dass das Mykobiom einen direkten Einfluss auf die Darm-Hirn-Achse hat, vergleichbar mit der Wechselwirkung zwischen dem Mikrobiom und dem Gehirn. Ein wichtiger Beweis für die Schlüsselrolle des Mykobioms in der Darm-Hirn-Achse ist die Dysbiose im Mykobiom bei Menschen mit Reizdarmsyndrom (IBS). In einer Studie wurde beispielsweise festgestellt, dass eine Supplementierung mit S. boulardii das IBS verbesserte. [8] Derartige Daten ebnen den Weg für zukünftige Studien, die untersuchen sollen, welche im Darm fehlenden Pilze und Hefen im Mykobiom mit IBS in Verbindung gebracht werden können.
Fazit
Das Mykobiom ist ein außerordentlich interessanter "Newcomer" im Bereich des Mikrobioms und spielt eine wichtige Rolle bei Krankheit und Gesundheit. Wie genau, wird von der Wissenschaft Schritt für Schritt aufgeklärt. Die neuen Erkenntnisse eröffnen auch den Weg zur positiven Beeinflussung des Mykobioms, zum Beispiel mit Saccharomyces boulardii zur Kontrolle der IBS-Symptome. Wir behalten die wissenschaftlichen Entwicklungen in den kommenden Jahren auf jeden Fall genau im Blick!
Quellen
- Pranab K. Mukherjee, Boualem Sendid, Gautier Hoarau, Jean-Frédéric Colombel, Daniel Poulain, Mahmoud A. Ghannoum, Mycobiota in gastrointestinal diseases. Nature Reviews Gastroenterology & Hepatology Volume 12, S. 77–87 (2015).
- Bettina Halwachs, Nandhitha Madhusudhan, Robert Krause et al., Critical Issues in Mycobiota Analysis, Frontiers in Microbiology, 14. Februar 2017.
- Qamar A., Aboudola S., Warny M. et al., Saccharomyces boulardii stimulates intestinal immunoglobulin A immune response to Clostridium difficile toxin A in mice. Infect. Immun. 2001;69:2762–2765 und Thomas S., Metzke D., Schmitz J. et al., Anti-inflammatory effects of Saccharomyces boulardii mediated by myeloid dendritic cells from patients with Crohn's disease and ulcerative colitis. Am. J. Physiol. Gastrointest. Liver Physiol. 2011;301:G1083–1092.
- Tsavkelova E.A., Botvinko I.V., Kudrin V.S., Oleskin A.V., Detection of neurotransmitter amines in microorganisms with the use of high-performance liquid chromatography. Dokl. Biochem. Proc. Acad. Sci. USSR Biochem. Sect. 2000;372:115–117.
- Voropaeva E.A., Resistance to antibiotics and histamine production at the bacteria, isolated from the stomatopharynx of the children with bronchial asthma. Antibiot. Khimioterapiia Antibiot. Chemoterapy Sic. 2002;47:8–13.
- Qiu X., Zhang F., Yang X. et al., Changes in the composition of intestinal fungi and their role in mice with dextran sulfate sodium-induced colitis. Sci. Rep. 2015;5:10416.
- Hoffmann C., Dollive S., Grunberg S. et al., Archaea and fungi of the human gut microbiome: Correlations with diet and bacterial residents. PLoS ONE. 2013;8:e66019.
- Brun P., Scarpa M., Marchiori C. et al., Saccharomyces boulardii CNCM I-745 supplementation reduces gastrointestinal dysfunction in an animal model of IBS. PLoS ONE. 2017;12.