Darmflora: Wie viel bakterielle Fermentationsprodukte werden gebildet?

Die Darmflora beeinflusst über ihre Stoffwechselprodukte zahlreiche Prozesse in unserem Körper. Wie viele der bakteriellen Fermentationsprodukte tatsächlich produziert werden und wie hoch ihr Anteil an unserem täglichen Energiebedarf ist, zeigt eine aktuelle Studie.

Forschende der ETH Zürich und der Stanford University haben die Menge der bakteriellen Fermentationsprodukte bei verschiedenen Zusammensetzungen der Ernährung und der Darmflora berechnet und die Ergebnisse sind in dem Fachmagazin „Cell“ veröffentlicht.

Stoffwechselprodukte der Darmflora

Dass die verschiedenen Bakterien in unserem Darm unterschiedliche Stoffwechselprodukte freisetzen, ist durch frühere Studien hinlänglich belegt, und auch der Einfluss von bakteriellen Fermentationsprodukten auf Faktoren wie das Immunsystem, die Regeneration der Darmschleimhaut oder sogar unser Verhalten gilt als erwiesen.

Welche Mengen von bakteriellen Fermentationsprodukten wie Acetat, Propionat, Butyrat, Lactat, Formiat und Succinat tatsächlich durch die Bakterien täglich produziert werden, blieb bisher allerdings unklar.

Quantifizierung der Fermentationsprodukte

„Um die Produktion dieser Fermentationsprodukte und den Kohlenhydratverbrauch zu quantifizieren, züchteten wir ausgewählte Darmbakterien in Reinkulturen und verfolgten systematisch die Veränderungen der Metabolitenkonzentrationen und der bakteriellen Biomasse im Zeitverlauf“, erläutern die Forschenden.

Die Fachleute nutzten Daten über die Ernährung und die tägliche Stuhlproduktion, um den „Verbrauch“ an Darmbakterien und die entsprechende Neubildung zu berechnen. Anhand von Labormessungen ermittelte das Team anschließend, wie viele Fermentationsprodukte die Bakterien produzieren müssen, um diese Bakterienmasse zu ersetzen.

Was bewirken Veränderungen der Darmflora & Ernährung

Außerdem analysierten die Forschenden auch, wie sich Veränderungen der Ernährung und der Zusammensetzung der Darmflora auf die Menge der bakteriellen Fermentationsprodukte auswirken.

Dabei zeigte sich, dass Änderungen in der Zusammensetzung der Darmflora zwar die Arten der Fermentationsprodukte beeinflussen können, die Gesamtmenge der Fermentationsprodukte jedoch davon kaum beeinflusst wird.

Eine veränderte Ernährung hatte hingegen deutlich stärkeren Einfluss auf die Menge der Fermentationsprodukte, berichtet das Forschungsteam.

Dies zeige sich auch an dem Anteil der bakteriellen Fermentationsprodukte an dem täglichen Energiebedarf. So liege dieser bei einer modernen westlichen Ernährung bei lediglich zwei bis fünf Prozent, könne jedoch bei einer traditionelleren Ernährung bis zu zehn Prozent erreichen.

Interaktion über Stoffwechselprodukte

Insgesamt ist die genaue Quantifizierung der molekularen Signale eine wichtige Grundlage für zukünftige Untersuchungen, fasst der Erstautor Markus Arnoldini von der ETH Zürich zusammen. „Unsere Erkenntnisse liefern ein detailliertes Bild davon, wie intensiv die Darmmikrobiota und der Wirt Stoffe austauschen“, ergänzt Arnoldini.

Dieses Wissen sei entscheidend, um genau zu verstehen, wie das Darmmikrobiom unsere Gesundheit beeinflusst und der gewählte Ansatz zur Quantifizierung der Fermentationsprodukte könnte darüber hinaus dabei helfen, Veränderungen der täglichen Dosis bakterieller Fermentationsprodukte bei spezifischen Krankheitsbildern wie Darmkrebs oder chronisch entzündlichen Darmerkrankungen genauer zu untersuchen. (fp)