Das Darmmikrobiom und das Risiko für Typ-1-Diabetes

Das Darmmikrobiom umfasst alle Kleinstlebewesen, die in Ihrem Verdauungstrakt leben, samt ihrem Erbgut; die Gemeinschaft der Kleinstlebewesen für sich genommen heißt Mikrobiota. Dazu gehören Bakterien, Viren, Pilze und Archaeen (einfache, einzellige, sehr widerstandsfähige Lebewesen). Die größte Dichte des Mikrobioms findet sich im Dickdarm. Im Kolon haben Sie etwa zehntausende Milliarden Bakterien, die hunderten verschiedenen Arten angehören. Ihre Mikrobiota ist einzigartig wie ein Fingerabdruck und bildet sich schon von der Geburt an, beeinflusst von der Art der Geburt, vom Stillen, von der Ernährung, von der Umwelt und von Arzneimitteln [1].

Diese Kleinstlebewesen sind keine bloßen blinden Passagiere. Sie helfen Ihnen, die Ballaststoffe zu verdauen, bilden Vitamine (Vitamin K und einige des B-Komplexes), schulen das Immunsystem und erhalten die Unversehrtheit der Darmbarriere. Wenn die Zusammensetzung der Mikrobiota im Gleichgewicht ist, sprechen wir von Eubiose, einem Zustand, der mit Stoffwechsel- und Immungesundheit einhergeht. Wenn dieses Gleichgewicht zerbricht, sei es durch den Verlust der Vielfalt, sei es durch die Zunahme entzündungsfördernder Bakterien, entsteht eine Dysbiose. Sie ist an vielen chronischen Erkrankungen beteiligt, auch an Autoimmunerkrankungen und darunter am Typ-1-Diabetes [1].

Ja, Menschen mit Typ-1-Diabetes neigen zu einem Mikrobiom mit geringerer mikrobieller Vielfalt. Auch das Verhältnis zwischen den wichtigsten Bakteriengruppen ist verändert, insbesondere zwischen Firmicutes und Bacteroidetes. Es gibt weniger butyratbildende Bakterien wie Faecalibacterium prausnitzii und Roseburia und mehr Bakterien mit entzündungsförderndem Profil, etwa manche Bacteroides-Arten. Diese Veränderungen verringern die Bildung schützender Stoffwechselprodukte und können eine schwelende chronische Entzündung begünstigen [2].

Wichtig ist, dass diese Veränderungen nicht erst nach dem klinischen Beginn des Typ-1-Diabetes auftreten. Bei Kindern mit genetischem Risiko wurden Veränderungen der Mikrobiota mitunter schon vor dem Erscheinen der spezifischen Autoantikörper beobachtet, also vor dem klinischen Beginn. Das spricht dafür, dass die Dysbiose nicht nur eine Folge der Erkrankung ist, sondern zum Autoimmunprozess beitragen könnte, der die Betazellen der Bauchspeicheldrüse zerstört. Die Richtung von Ursache und Wirkung wird weiter untersucht, doch das mikrobielle Profil eines Kindes mit Risiko könnte nützliche Hinweise auf den künftigen Verlauf der Erkrankung geben [2].

Die Art, wie Sie geboren wurden, beeinflusst die erste mikrobielle Besiedlung Ihres Darms. Bei einer Geburt auf natürlichem Weg kommt das Kind mit der vaginalen und der Darmmikrobiota der Mutter in Berührung und wird vor allem mit Arten wie Lactobacillus und Bifidobacterium besiedelt. Diese Bakterien unterstützen die Reifung des Immunsystems und die Entwicklung einer gesunden Darmbarriere. Beim Kaiserschnitt stammen die ersten Kleinstlebewesen, die das Neugeborene besiedeln, eher von der Haut, aus der Krankenhausumgebung und von der Hautflora des medizinischen Personals. Damit ändert sich die anfängliche Zusammensetzung der Mikrobiota erheblich [3].

Diese abweichende Besiedlung verzögert in der Regel die Entwicklung einer „reifen“ Mikrobiota und wurde in Bevölkerungsstudien mit einem leicht erhöhten Risiko für immunvermittelte Erkrankungen verbunden. Es geht dabei nicht um eine Verhinderung der Reifung, sondern nur um eine Verzögerung. Um diesen Unterschied auszugleichen, wurde ein Vorgehen namens „vaginal seeding“ erwogen, also die gesteuerte Übertragung mütterlicher vaginaler Mikrobiota auf Haut und Schleimhäute des Neugeborenen. Dieses Vorgehen wird derzeit wegen der Infektionsgefahr und des Mangels an belastbaren Belegen für einen Nutzen nicht empfohlen. Ausschließliches Stillen bleibt der wirksamste Weg, die Entwicklung einer gesunden Mikrobiota zu unterstützen, unabhängig von der Art der Geburt [3].

Probiotika sind lebende Kleinstlebewesen, die in ausreichender Menge gegeben einen Nutzen für den Menschen bringen können. Es werden mehrere Mechanismen vorgeschlagen, über die Probiotika vor einem Typ-1-Diabetes schützen könnten. Dazu gehören:

• die Steuerung der Immunantwort;
• die Stärkung der Darmbarriere;
• der Wettbewerb mit krankmachenden Bakterien;
• die vermehrte Bildung kurzkettiger Fettsäuren.

Eine frühe Gabe von Probiotika in den ersten Lebensmonaten könnte bei Kindern mit genetischer Veranlagung mit einem geringeren Risiko für eine Autoimmunität der Inseln einhergehen. Die Wirkung könnte vom Zeitpunkt der Gabe und von den verwendeten Bakterienstämmen abhängen [4].

Derzeit gibt es keine feste klinische Empfehlung, Probiotika zur Vorbeugung eines Typ-1-Diabetes einzusetzen. Die Unterschiede zwischen den Stämmen sind groß, und ein Handelsprodukt entspricht nicht einem anderen, selbst wenn die Etiketten ähnlich aussehen. Probiotika können bei bestimmten Verdauungsbeschwerden nützlich sein, sollten aber nicht als vorbeugende Behandlung gegen Diabetes gelten. Wenn Sie überlegen, sie für sich oder Ihr Kind zu verwenden, besprechen Sie Stamm, Menge und Dauer mit Ihrer behandelnden Ärztin oder Ihrem behandelnden Arzt. Das Signal stammt aus Beobachtungsstudien, die Zusammenhänge auf Gruppenebene zeigen, keinen belegten Nutzen für ein bestimmtes Kind. Verwenden Sie sie also nicht mit dem Ziel, einem Typ-1-Diabetes vorzubeugen [4].

Die Darmwand wirkt wie ein auswählender Filter. Die Zellen des Epithels sind eng miteinander verbunden, lassen Nährstoffe hindurch und halten große Moleküle, Bakterienbruchstücke und Nahrungsantigene vom Blutkreislauf fern — also Eiweißbruchstücke aus der Nahrung, die im Blut allergische Reaktionen auslösen können. Wenn sich diese Verbindungen lockern, sprechen wir von einer erhöhten Darmdurchlässigkeit oder einem „leaky gut“. Bei Menschen mit Typ-1-Diabetes sind die Verbindungen zwischen den Darmzellen etwas lockerer [5].

Wird die Darmbarriere etwas durchlässiger, gelangen einige bakterielle Antigene und Nahrungsantigene zum Immunsystem in der Darmwand. Dort befindet sich ein großer Teil der Immunzellen des Körpers. Bei einem Menschen mit genetischer Veranlagung kann diese wiederholte Berührung zum Verlust der Immuntoleranz beitragen und unter bestimmten Bedingungen zur Autoimmunität gegen die Betazellen führen. Eine erhöhte Darmdurchlässigkeit allein genügt nicht, um Autoimmunität und Typ-1-Diabetes auszulösen. Sie könnte aber ein wichtiges Teil in einem Puzzle sein, zu dem Genetik, Mikrobiota und Umweltfaktoren gehören. Eine gesunde Darmschleimhaut durch ausgewogene Ernährung, Ballaststoffe und den Verzicht auf unnötige Antibiotika zu erhalten, ist ein Vorgehen mit vielfachem Nutzen, wie die Abbildung unten zeigt [5].

Antibiotika retten Leben, wirken aber nicht auswählend. Wenn Sie eine Infektion behandeln, zerstört das Antibiotikum auch die nützlichen Bakterien im Darm. Bei kleinen Kindern, vor allem in den ersten 2–3 Lebensjahren, reift die Mikrobiota und schult das Immunsystem. In dieser Zeit kann jede Antibiotikagabe die Vielfalt verringern, ganze Arten vorübergehend ausschalten und das Wachstum ungeeigneter Bakterien begünstigen. Die Mikrobiota erholt sich nach dem Ende der Antibiotikabehandlung teilweise, doch eine vollständige Rückkehr ist nicht gewiss, besonders bei wiederholten Gaben oder bei Breitbandantibiotika [6].

Bevölkerungsstudien haben einen Zusammenhang zwischen dem häufigen Einsatz von Antibiotika in der frühen Kindheit und einem größeren Risiko für immunvermittelte Erkrankungen beobachtet, darunter der Typ-1-Diabetes. Ein Zusammenhang bedeutet nicht zwingend Ursächlichkeit, doch der biologische Mechanismus ist einleuchtend. Breitbandantibiotika, etwa Cephalosporine neuerer Generationen, wirken sich stärker auf die Mikrobiota aus als Penicilline mit engem Wirkbereich. Die praktische Botschaft lautet nicht, Antibiotika zu meiden, wenn sie nötig sind, sondern sie umsichtig einzusetzen, nur auf ärztliche Anweisung. Sie sind bei bestätigten oder sehr wahrscheinlichen bakteriellen Infektionen nützlich, nicht bei banalen Virusinfekten der Atemwege [6].

Kurzkettige Fettsäuren, abgekürzt SCFA (aus dem Englischen, short-chain fatty acids), entstehen, wenn die Bakterien im Dickdarm die Ballaststoffe vergären, die Sie selbst nicht verdauen können. Die wichtigsten sind:

• Butyrat — die wichtigste Energiequelle für die Zellen, die den Dickdarm auskleiden; es hilft, die engen Verbindungen zwischen den Darmzellen zu erhalten, und wirkt entzündungshemmend;
• Propionat — gelangt in die Leber und beeinflusst den Stoffwechsel von Glukose und Fetten;
• Acetat — verteilt sich im ganzen Körper und wirkt bei der Steuerung von Appetit und Energiestoffwechsel mit [7].

Im Zusammenhang mit dem Typ-1-Diabetes sind die SCFA von Interesse, weil sie das Immunsystem steuern. Butyrat fördert die Bildung regulatorischer T-Zellen, die autoimmune Reaktionen zügeln und die Toleranz gegenüber dem eigenen Gewebe erhalten. Zugleich stärken die SCFA die Darmbarriere und verringern die örtliche Entzündung, was den Körper weniger reizenden Bruchstücken aussetzt, die aus dem Darm ins Blut entwichen sind. Menschen mit Typ-1-Diabetes neigen zu weniger butyratbildenden Bakterien und niedrigeren SCFA-Werten. Eine erprobte Behandlung auf Grundlage der SCFA gibt es noch nicht, doch es erscheint einleuchtend, eine gesunde und abwechslungsreiche Ernährung zu wählen, die ihre natürliche Bildung anregt [7].

Ja, die Ernährung gehört zu den Faktoren mit der schnellsten und stärksten Wirkung auf die Mikrobiota. Ballaststoffe teilen sich in vergärbare und nicht vergärbare. Vergärbare Ballaststoffe finden sich in Hafer, Hülsenfrüchten, Obst, Gemüse und einigen Vollkornsorten. Sie sind die bevorzugte Nahrung der nützlichen Bakterien und eine Grundquelle für die Bildung kurzkettiger Fettsäuren. Nicht vergärbare Ballaststoffe, etwa jene aus Weizenkleie, tragen vor allem zum Stuhlvolumen und zur Darmtätigkeit bei. Eine abwechslungsreiche, an unterschiedlichen Pflanzen reiche Ernährung trägt eine Mikrobiota mit vielen Arten, und diese Vielfalt ist ein anerkanntes Zeichen der Darmgesundheit [8].

Die heutige Ernährung, beherrscht von verarbeiteten Erzeugnissen, raffiniertem Zucker und Fetten geringer Güte, ist im Allgemeinen arm an Ballaststoffen. Dieser Mangel wird „fiber gap“ genannt und geht mit weniger nützlichen Bakterien, mit einer schwelenden Entzündung und mit einem größeren Risiko für Stoffwechsel- und Autoimmunerkrankungen einher. Ein Wundermittel zur Vorbeugung des Typ-1-Diabetes gibt es nicht, doch die allgemeinen Grundsätze einer Ernährung mit großer pflanzlicher Vielfalt, Vollkorn, Hülsenfrüchten, Obst, Gemüse, Nüssen und Samen werden von den internationalen Leitlinien gestützt, auch von jenen zum Diabetes. Sie könnten die Menge an Ballaststoffen nach und nach steigern, damit sich Ihre Mikrobiota anpassen kann und Verdauungsbeschwerden ausbleiben [8].

Die fäkale Mikrobiota-Transplantation, abgekürzt FMT, bedeutet die Übertragung aufbereiteten Stuhls von einer sorgfältig ausgewählten gesunden Spenderin oder einem Spender in den Darm eines Patienten. Der Eingriff erfolgt über eine Darmspiegelung, eine Nasen-Dünndarm-Sonde oder Kapseln zum Einnehmen. Derzeit hat die FMT eine einzige klar bestätigte Anwendung, und zwar die wiederkehrende oder schwere Infektion mit Clostridioides difficile, wo die Ergebnisse sehr gut sind. Bei anderen Erkrankungen, auch beim Typ-1-Diabetes, gilt die FMT als streng erprobend, ohne klare Belege für einen Nutzen [9].

Einige Vorstudien wurden bei Menschen mit kurz zuvor gestelltem Typ-1-Diabetes durchgeführt. Sie untersuchten, ob eine FMT von derselben Person oder von einer anderen Person die Zerstörung der Betazellen verlangsamen und die Zeit der teilweisen Remission verlängern könnte. Die Ergebnisse sind gemischt und erlauben keine klinische Empfehlung. Die Grenzen betreffen:

• die Unterschiedlichkeit der Spenderquelle;
• die Gefahr, Krankheitserreger zu übertragen;
• die fehlende Vereinheitlichung;
• die noch unbekannten langfristigen Wirkungen.

Die FMT wird zur Vorbeugung oder Behandlung des Typ-1-Diabetes nicht empfohlen [9].