Was genau im Darm mit Ballaststoffen passiert und was die Darmmikrobiota machen, weiß man bisher kaum. Eine Studie zeigt jetzt, wie gesund ein bestimmter Ballaststoff ist – und wie er gegen Diabetes helfen könnte.
Eine ballaststoffreiche Ernährung könnte mehrere gesundheitliche Vorteile mit sich bringen, wie etwa den Schutz vor Krebs und Diabetes. Wie Ballaststoffe jedoch genau mit dem Darm und dem Darmmikrobiom interagieren, ist kaum bekannt.
Eine von brasilianischen Forschern durchgeführte Studie, über die in Microbiome berichtet wird, zeigt, dass eine Ernährung mit angemessenen Mengen an Inulin, einem löslichen Ballaststoff, der z. B. in Zichorienwurzeln reichlich vorhanden ist, sogar die Länge und andere makroskopische Merkmale des Darms beeinflussen kann. Diese positive Wirkung ist jedoch nur in Anwesenheit von Bakterien möglich, die den Ballaststoff verdauen. Zu den gesunden Wechselwirkungen gehören auch positive Veränderungen der Immunität. Die Ergebnisse liefern neue Beweise für die Bedeutung von Ballaststoffen und tragen zum medizinischen Verständnis von entzündlichen Darmerkrankungen bei.
„Bei Mäusen, die eine 10%-ige Inulin-Diät zu sich nahmen, war der Darm größer als bei Mäusen, die nur unlösliche Ballaststoffe [Zellulose] zu sich nahmen. Als wir ihr Darmgewebe analysierten, fanden wir bei den Tieren, die eine inulinreiche Ernährung erhielten, eine stärkere Proliferation von Epithelstammzellen“, erklärt Renan Oliveira Corrêa, Erstautor des Artikels.
Die Forscher sequenzierten die RNA aus dem Darmepithel und entdeckten 268 Gene, die bei Mäusen, die mit einer inulinreichen Diät gefüttert wurden, anders exprimiert wurden als bei Mäusen, die eine normale Diät erhielten. In der ersten Gruppe war die Expression von Genen, die mit dem Zellzyklus und der DNA-Replikation und -Reparatur zusammenhängen, erhöht. Diese zellulären Prozesse sind wegen der hohen Erneuerungsrate der Epithelzellen im Darm äußerst wichtig.
Andererseits wurden Gene, die mit dem Lipid- und Fettsäurestoffwechsel in Verbindung stehen, in den Mäusen, die Inulin konsumierten, weniger exprimiert. Diese Modulation war mit den Effekten vereinbar, die von anderen Forschergruppen in Studien beschrieben wurden, die zeigen, dass der Verzehr von Inulin den Lipidspiegel im Blut senkt und die hepatische Steatose reduziert.
Die inulinreiche Ernährung erhöhte auch die Expression von Genen, die mit der Differenzierung von Darmepithelzellen in Verbindung gebracht werden – einem Prozess, der für das Wachstum des Organs und den Ersatz abgestorbener Zellen unerlässlich ist. Dies führte zu einem Anstieg der Zahl der Becherzellen, spezialisierter Epithelzellen, die Muzine absondern, die wichtige Bestandteile des Schleims sind, der den menschlichen Darm vor schädlichen Bakterien schützt. Ihr Überfluss zeigt, dass sich das Organ in einem gesunden Zustand befindet. „Dieser Teil der Studie umfasste einen Einzelzell-Sequenzierungstest, der möglicherweise der erste ist, der vollständig in Brasilien durchgeführt wurde. Die Methode misst die individuellen Expressionsprofile jeder Zelle in der Epithelschicht“, erklärte Vinolo.
Die Darmmikrobiota waren bei den mit Inulin gefütterten Mäusen drastisch verändert. Um sicherzustellen, dass die Veränderungen mit den Auswirkungen des Inulins auf das Epithel zusammenhängen, führten die Forscher Experimente mit zwei weiteren Mäusegruppen durch. Vor der Aufnahme von Inulin wurde einer Gruppe ein Antibiotikum verabreicht, das ihre Darmmikrobiota dezimierte. Die andere Gruppe bestand aus keimfreien Mäusen ohne jegliche Darmmikrobiota – sie waren in einer völlig sterilen Umgebung gezüchtet worden und hatten keinen Kontakt zu irgendeiner Quelle von Mikroorganismen. Nach der Einnahme von Inulin entwickelte keine der beiden Gruppen den epithelialen Proliferationsphänotyp und keine der beiden zeigte die molekularen Veränderungen, die in der Gruppe mit normaler Darmmikrobiota beobachtet wurden. „Als sie eine kleine Menge Kot [über eine Fäkaltransplantation] von den mit Inulin gefütterten Mäusen mit Darmbakterien aufnahmen, entwickelten diese Mäuse den Phänotyp, obwohl sie selbst nie Inulin zu sich genommen hatten, was die Schlüsselrolle der Darmmikrobiota bei diesen Prozessen bestätigt“, so Corrêa.
Schließlich zeigte die Studie, dass der Verzehr von Inulin den Blutspiegel von Interleukin-22 (IL-22), einem vom Immunsystem produzierten und für die Darmgesundheit wichtigen Zytokin, erhöht. Bei Mäusen, die kein IL-22 produzierten, weil das für dieses Protein verantwortliche Gen gesilenced worden war, hatte die inulinreiche Ernährung nicht die in den anderen Gruppen beobachteten Auswirkungen. Auch bei Mäusen ohne Gamma-Delta-T-Zellen, einer Untergruppe von Lymphozyten, die in der Epithelschicht der Schleimhäute vorkommen, hatte Inulin nicht die gewünschten Auswirkungen, was auf eine wichtige Funktion spezifischer Immunzellen in diesem Zusammenhang hinweist.
„Wir haben festgestellt, dass andere lösliche Fasern, wie Pektin aus Obst, ähnliche Wirkungen haben. Wir müssen noch weiter forschen, um genau zu verstehen, was die einzelnen Ballaststoffe bewirken, aber wir können jetzt schon sagen, dass die Vorteile einer ausgewogenen Ernährung immer deutlicher werden und komplexe Wechselwirkungen zwischen Nahrungsbestandteilen, der Darmmikrobiota und verschiedenen Zelltypen beinhalten“, so Vinolo. „Es ist von entscheidender Bedeutung zu verstehen, wie dieses System funktioniert und wie wir darauf einwirken können, um entzündlichen Darmerkrankungen und anderen Erkrankungen wie Diabetes und Asthma vorzubeugen oder sie sogar zu behandeln.“
Dieser Artikel beruht auf einer Pressemitteilung der Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo. Die Originalpublikation haben wir euch hier und im Text verlinkt.
Bildquelle: Alexandr Podvalny, Unsplash