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Das Mykobiom und sein Einfluss auf unsere Darm-Hirn-Achse

Montag 29 Oktober 2018

Nicht nur die Bakterien des Mikrobioms, sondern auch Pilze und Hefen beeinflussen unsere Darm-Hirn-Achse. Wissen über das Mykobiom hilft bei der Prävention und Behandlung von – zumindest – akuten und chronischen Magen-Darm-Erkrankungen.

Das Mikrobiom in unserem Darm besteht nicht nur aus Bakterien. Auch die darin enthaltenen Hefen und Pilze haben Einfluss auf Krankheit und Gesundheit. Die steigende Zahl von Untersuchungen zu diesem Thema hat zur Entwicklung des Konzepts des Mykobioms geführt, das auch die Darm-Hirn-Achse zu beeinflussen scheint.

 

Pilze gibt es überall

Pilze und Bakterien sind in unserer Umwelt allgegenwärtig: in der Luft, die wir atmen, und in der Nahrung, die wir zu uns nehmen. Kein Mensch ist frei von Pilzen, sind sie doch ein integraler Bestandteil unserer Flora in Haut, Lunge, Mund, Darm und Vagina. Im Darm wird die Pilzzusammensetzung durch Alter, Immunsystem, Ernährung, Medikamente und vorhandene Bakterien beeinflusst.

Vom derzeitigen Stand der Wissenschaft aus gesehen ist es bisher noch schwierig, definitiv anzugeben, wann ein Mykobiom gesund ist. Untersuchungen an gesunden Individuen haben jedoch gezeigt, dass im Magen-Darm-Trakt 66 Pilzgattungen und 184 Arten angetroffen werden können, wobei Candida die dominierende Gattung darstellt. [1]

 

Essenzieller Akteur im Darm

Somit ist das Mykobiom etwas weniger divers als das bakterielle Mikrobiom. Dennoch scheinen Pilze und Hefen im Darm als ein essenzieller Akteur mitzuwirken. Eine Pilzzelle ist 100-mal größer als die durchschnittliche Bakterienzelle und bildet schon dadurch eine beachtliche Biomasse, die aktiv mit dem Wirt, insbesondere seinem Immunsystem und Darmbakterien, interagiert.

Bis vor kurzem wurden Analysewerkzeuge für den Darm hauptsächlich zur Untersuchung von Bakterien entwickelt, aber inzwischen wird auch damit begonnen, das Mykobiom durch DNA-Extraktion bestimmter Spezies und Analyse der mit DNA-Sequenzierungsgeräten der neuesten Generation gewonnenen Daten zu untersuchen. [2]

Die bereits vorliegenden ersten Forschungsergebnisse unterstreichen die Bedeutung der Funktion von Pilzen und Hefen.
Genau wie die Darmbakterien trägt auch das Mykobiom zu den physiologischen Funktionen und der Homöostase des Wirtes bei.

 

Vorbeugung von immunologischen Problemen

Kommensale, „gute“ Pilze und Hefen, können im Darm ein entscheidender Faktor zur Vorbeugung von immunologischen Problemen sein. Ein Beispiel dafür liefert der Dialog zwischen der Hefe Saccharomyces boulardii und einer Darminfektion mit Clostridium difficile. Bei Mäusen führte die Verabreichung von S. boulardii zu einer erhöhten Produktion von Immunglobulin A (IgA). In einer weiteren Studie hemmte S. Boulardii zudem die entzündliche Reaktion bei Patienten mit Reizdarmsyndrom durch Verhinderung der Aktivierung von T-Zellen und Verringerung der Ausschüttung proinflammatorischer Cytokine wie TNF-alpha und IL-6. Dabei wurde weiterhin beobachtet, dass S. Boulardii in der Tat nicht nur Il-10 stimulierte, sondern auch das Wachstum der Darmschleimhaut. [3]

 

Einfluss auf das Nervensystem des Darms

Pilze scheinen auch genauso wie viele Bakterien in der Lage zu sein, Neurotransmitter zu synthetisieren oder freizusetzen. So können die Hefe Cerevisiae und der Pilz Penicillium chrysogenum hohe Konzentrationen von Norepinephrin bilden, einem Neurotransmitter, der an der Gehirnaktivität und körperlicher Bewegung beteiligt ist, aggressives Verhalten verstärkt und Angstreaktionen reduziert. [4] Weiterhin ist die Hefe C. albicans in der Lage, Histamin zu bilden, das einen weiteren Neuromediator darstellt, der an der Regulierung von Appetit, Schlaf-Wach-Rhythmus und kognitiver Aktivität beteiligt ist. [5] Inwieweit eine direkte Wirkung vorliegt, ist noch nicht vollständig geklärt, aber wahrscheinlich wird hierbei kein direkter Einfluss auf das zentrale Nervensystem ausgeübt, sehr wohl jedoch auf das Nervensystem im Darm.

 

Wechselwirkung zwischen Bakterien und Pilzen beeinflusst Darm-Hirn-Achse

Darüber hinaus scheint es möglich zu sein, dass das Mykobiom mithilfe einer lokalen Wechselwirkung zwischen Bakterien, Pilzen und Hefen Einfluss auf die Darm-Hirn-Achse ausüben kann, obwohl noch keine Studie vorliegt, die dies spezifisch untersucht hat. Einige bereits vorliegende Studien unterstützen diese Annahme jedoch durchaus. So zeigte sich beispielsweise im Mausmodell, dass sich die Symptome bei Mäusen mit Darmentzündung verschlimmerten, nachdem Pilze und Hefen im Darm reduziert wurden und sich die Bakterien daraufhin vermehrten. [6] Auch in einer anderen Studie wurden spezifische und signifikante pilzlich-bakterielle Korrelationen in der Darmflora gefunden. [7]

 

Direkter Einfluss auf die Darm-Hirn-Achse

Auf jeden Fall wird immer deutlicher, dass das Mykobiom einen direkten Einfluss auf die Darm-Hirn-Achse ausübt, vergleichbar mit der Wechselwirkung zwischen dem Mikrobiom und dem Gehirn. Einen wichtigen Beleg für die Schlüsselrolle des Mykobioms für die Darm-Hirn-Achse liefert die Dysbiose des Mykobioms bei Menschen mit Reizdarmsyndrom (IBS). So zeigte sich beispielsweise auch in einer Studie, dass eine Supplementierung mit S. boulardii die IBS verbessert. [8] Solche Erkenntnisse ebnen den Weg für künftige Studien, in denen untersucht werden wird, welche im Darm fehlenden Pilze und Hefen des Mykobioms mit IBS assoziiert werden können.

 

Fazit

Das Mykobiom ist ein äußerst interessanter „Newcomer“ des Mikrobioms und spielt eine wichtige Rolle bei Krankheit und Gesundheit; wie dies genau geschieht, wird Schritt für Schritt von der Wissenschaft aufgedeckt. Die neuen Erkenntnisse machen unter anderem auch den Weg für eine positive Beeinflussung des Mykobioms frei, zum Beispiel mit Saccharomyces boulardii zur Kontrolle der Symptome von IBS. Auf jeden Fall werden wir die wissenschaftlichen Entwicklungen in diesem Bereich in den kommenden Jahren genau im Auge behalten!

 

Literatur

[1] 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, pages 77–87 (2015)
of: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/25385227

[2] Bettina Halwachs, Nandhitha Madhusudhan, Robert Krause, R. Henrik Nilsson, Christine Moissl-Eichinger, Christoph Högenauer, Gerhard G. Thallinger, and Gregor Gorkiewicz, Critical Issues in Mycobiota Analysis, Frontiers in Microbiology, 14 February 2017, https://doi.org/10.3389/fmicb.2017.00180
of: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5306204/

[3] Qamar A., Aboudola S., Warny M., Michetti P., Pothoulakis C., LaMont J.T., Kelly C.P., Saccharomyces boulardii stimulates intestinal immunoglobulin A immune response to Clostridium difficile toxin A in mice. Infect. Immun. 2001;69:2762–2765. doi: 10.1128/IAI.69.4.2762-2765.2001. [PubMed]
en
Thomas S., Metzke D., Schmitz J. Dörffel, Y., Baumgart D.C., 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. doi: 10.1152/ajpgi.00217.2011. [PubMed]

[4] 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. [PubMed]

[5] 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. [PubMed]

[6] Qiu X., Zhang F., Yang X., Wu N., Jiang W., Li X., Li X., Liu Y., Changes in the composition of intestinal fungi and their role in mice with dextran sulfate sodium-induced colitis. Sci. Rep. 2015;5:10416. doi: 10.1038/srep10416. [PubMed]

[7] Hoffmann C., Dollive S., Grunberg S., Chen J., Li H., Wu G.D., Lewis J.D., Bushman F.D., Archaea and fungi of the human gut microbiome: Correlations with diet and bacterial residents. PLoS ONE. 2013;8:e66019 doi: 10.1371/journal.pone.0066019. [PubMed]

[8] Brun P., Scarpa M., Marchiori C., Sarasin G., Caputi V., Porzionato A., Giron M.C., Palù G., Castagliuolo I. Saccharomyces boulardii CNCM I-745 supplementation reduces gastrointestinal dysfunction in an animal model of IBS. PLoS ONE. 2017;12 doi: 10.1371/journal.pone.0181863. [PubMed]

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