Das Mikrobiom, die vielfältige Gemeinschaft von Mikroorganismen, die unseren Körper besiedelt, hat sich zu einem faszinierenden Forschungsfeld entwickelt, das eine beeindruckende Bandbreite von Auswirkungen auf unsere Gesundheit und Wohlbefinden aufzeigt. Inmitten dieses Mikrokosmos der Mikroorganismen stieg das Interesse an Probiotika in den letzten Jahren zunehmend.
Was sind Probiotika und was sind ihre Wirkungen?
Die Food and Drug Administration (FDA) und die Weltgesundheitsorganisation (WHO) definieren Probiotika als “lebende Mikroorganismen, die, wenn sie in ausreichender Menge verabreicht werden, dem Wirt einen gesundheitlichen Nutzen bringen”. Die am häufigsten verwendeten Probiotika gehören zu der Gattung Lactobacillus, Bacillus, Bifidobacterium und Saccharomyces. Die Dosis Angabe in probiotischen Nahrungsergänzungsmitteln wird, immer in „colony forming units (cfu)“ angegeben. Dies beschreibt die Anzahl der lebenden und aktiven Mikroorganismen in einer Portion in einem probiotischen Nahrungsergänzungsmittel.
Es sind verschiedene potenzielle Wirkungsmechanismen für Probiotika bekannt, jedoch ist die Wirkung von Bakteriengattung bzw. der Bakterienart abhängig. Zu den Mechanismen zählen, die Modulierung des Immunsystems, die direkte Interaktion mit dem Darm-Mikrobiom, die Unterstützung der Barriere Funktion, sowie die Produktion von kurzkettigen Fettsäuren, von Enzymen und Molekülen mit systemischem Effekt wie Neurotransmitter.(1)
Potenzielle Wirkungsmechanismen von Probiotika (1)
Wie beeinflussen Probiotika unsere Gesundheit?
Probiotika können die Immunfunktion verbessern, indem sie die B-Zellen zur Produktion von IgA anregen. Außerdem beeinflussen sie Signalwege pro-und anti-entzündlicher Zytokine, die die Immunfunktion modulieren. Einige Probiotika, wie Streptococcus und Lactobacillus können pro-entzündliche Zytokine wie TNF-alpha und Interleukin-6 reduzieren, andere erhöhen die Produktion von anti-entzündlichen Zytokinen wie Interleukin-10 oder TGF-beta. Weiteres wirken sich Probiotika auf die Barriere Funktion im Darm aus, da manche probiotischen Bakterien die Produktion von Muzinen und Tight-Junction-Proteinen steigern, die wichtig für die Aufrechterhaltung der Darmbarriere-Funktion sind.(2)
Probiotische Bakterien, die zur Gattung Bifdobacterium und Lactobacillus gehören, produzieren Milchsäure und Essigsäure, als primäre Endprodukte des Kohlenhydratstoffwechsels. Verschiedene in situ Modellsysteme zeigten, dass diese organischen Säuren den pH-Wert im Lumen des Darms senken und das Wachstum von pathogenen Mikroorganismen hemmen. Lactobacillus und Bifidobacterium produzieren kein Butyrat, aber durch Fütterung anderer kommensaler Bakterien, wie Faecalibacterium kann der Gehalt an Butyrat und anderen kurzkettigen Fettsäuren im Darm ansteigen. Dies kann verschiedene Aspekte der Physiologie beeinflussen und hängt beispielsweise mit einer verbesserten Insulin Antwort zusammen.(3)
“Die Interaktionen durch die Darm-Hirn-Achse, geben auch hier die Möglichkeit der Anwendung von Probiotika"
Es gibt immer mehr Hinweise darauf, dass der Zustand unseres Darmmikrobioms einen Einfluss auf die mentale Gesundheit hat. Die Interaktionen durch die Darm-Hirn-Achse, geben auch hier die Möglichkeit der Anwendung von Probiotika. Das Reizdarmsyndrom (IBS) ist eine komplexe Erkrankung, die eine Vielzahl an Symptomen, wie Bauchschmerzen, Blähungen, Durchfall oder Verstopfungen verursachen kann. Die genaue Ursache des Reizdarmsyndroms ist noch nicht vollständig verstanden, jedoch ist auch hier die Darm-Hirn-Achse von Bedeutung.(4) Studien haben gezeigt, dass Lactobacillus plantarum bei Reizdarmsymptomen, wie Blähungen und Unterleibsschmerzen helfen kann.(5), (6)
Die Zukunft von Probiotika
Da sich das Wissen über das menschliche Mikrobiom und seine Funktionen stetig erweitert, bietet die Zukunft eine Reihe an potenziellen neuen probiotischen Bakterien, wie Roseburia intestinalis, Faecalibacterium prausnitzii, Eubacterium spp., Bacteroides spp. und Akkermansia muciniphila.(7) Diese Bakterienarten haben physiologische Funktionen, die von Bifidobacterium oder Lactobacillus Arten nicht abgedeckt werden, wie die Produktion der kurzkettigen Fettsäuren Butyrat und Propionat.(8)
Akkermansia muciniphila hat vermehrt wegen seiner gesundheitsfördernden Wirkung und der Funktion in metabolischen Erkrankungen, wie Übergewicht und Insulinresistenz zunehmend an Interesse gewonnen. Beispielsweise in einer Studien in übergewichtigen und insulinresistenten Teilnehmern, zeigte die Supplementierung mit Akkermansia muciniphila eine erhöhte Insulin Sensitivität.(9)
Die Wirkungsmechanismen von Probiotika sind komplex, heterogen und meist Bakterien spezifisch und nicht alle Mechanismen wurden in Studien in Menschen bestätigt. Obwohl bereits viele Probiotika evaluiert wurden, besteht weiterhin Bedarf an einem besseren Verständnis, insbesondere an Erklärungen für die Struktur und Funktion der beobachteten Gesundheitseffekte und der langfristigen Auswirkungen. Es sind weitere klinische Studien nötig, um die positive Wirkung von Probiotika bei der Behandlung spezifischer Krankheiten zu bestätigen.(10)
Referenzen
- M. E. Sanders, D. J. Merenstein, G. Reid, G. R. Gibson, and R. A. Rastall, “Probiotics and prebiotics in intestinal health and disease: from biology to the clinic,” Nat Rev Gastroenterol Hepatol, vol. 16, no. 10, pp. 605–616, Oct. 2019, doi: 10.1038/s41575-019-0173-3.
- C. Mazziotta, M. Tognon, F. Martini, E. Torreggiani, and J. C. Rotondo, “Probiotics Mechanism of Action on Immune Cells and Beneficial Effects on Human Health,” Cells, vol. 12, no. 1. MDPI, Jan. 01, 2023. doi: 10.3390/cells12010184.
- S. Sanna et al., “Causal relationships among the gut microbiome, short-chain fatty acids and metabolic diseases,” Nature Genetics, vol. 51, no. 4. Nature Publishing Group, pp. 600–605, Apr. 01, 2019. doi: 10.1038/s41588-019-0350-x.
- E. Simon, L. F. Călinoiu, L. Mitrea, and D. C. Vodnar, “Probiotics, prebiotics, and synbiotics: Implications and beneficial effects against irritable bowel syndrome,” Nutrients, vol. 13, no. 6. MDPI, Jun. 01, 2021. doi: 10.3390/nu13062112.
- P. Ducrotté, P. Sawant, and V. Jayanthi, “Clinical trial: Lactobacillus plantarum 299v (DSM 9843) improves symptoms of irritable bowel syndrome,” World J Gastroenterol, vol. 18, no. 30, pp. 4012–4018, 2012, doi: 10.3748/wjg.v18.i30.4012.
- K. Niedzielin, H. Kordecki, and B. Birkenfeld, “A controlled, double-blind, randomized study on the efficacy of Lactobacillus plantarum 299V in patients with irritable bowel syndrome,” European journal of gastroenterology & hepatology, vol. 13, no. 10, p. 1143—1147, Oct. 2001, doi: 10.1097/00042737-200110000-00004.
- M. Cunningham et al., “Shaping the Future of Probiotics and Prebiotics,” Trends in Microbiology, vol. 29, no. 8. Elsevier Ltd, pp. 667–685, Aug. 01, 2021. doi: 10.1016/j.tim.2021.01.003.
- E. E. Blaak et al., “ Short chain fatty acids in human gut and metabolic health,” Beneficial Microbes , vol. 11, no. 5, pp. 411–455, Aug. 2020.
- C. Depommier et al., “Supplementation with Akkermansia muciniphila in overweight and obese human volunteers: a proof-of-concept exploratory study,” Nat Med, vol. 25, no. 7, pp. 1096–1103, Jul. 2019, doi: 10.1038/s41591-019-0495-2.
- J. Suez, N. Zmora, E. Segal, and E. Elinav, “The pros, cons, and many unknowns of probiotics,” Nature Medicine, vol. 25, no. 5. Nature Research, pp. 716–729, May 01, 2019. doi: 10.1038/s41591-019-0439-x.
