Darm und Gehirn im Dialog: Wie die Darm-Hirn-Achse unser Wohlbefinden beeinflusst

„Das schlägt mir auf den Magen.“ - „Ich habe ein ungutes Bauchgefühl.“ - „Vor Aufregung dreht sich mir der Magen um.“

Was im Alltag wie eine Redewendung klingt, hat einen biologischen Hintergrund: Darm und Gehirn stehen in ständigem Austausch. Die Wissenschaft spricht von der Darm-Hirn-Achse, genauer gesagt: der Mikrobiota-Darm-Hirn-Achse.

In den vergangenen Jahren ist sie zu einem wichtigen Forschungsgebiet geworden. Dabei geht es nicht nur darum, wie Stress und psychische Belastungen die Verdauung beeinflussen. Auch der umgekehrte Weg interessiert die Forschung zunehmend: Welche Signale sendet der Darm an das Gehirn und welche Rolle spielen dabei die Billionen Mikroorganismen unseres Darmmikrobioms?

Darm und Gehirn kommunizieren in beide Richtungen

Die Darm-Hirn-Achse ist keine einzelne Verbindung. Vielmehr handelt es sich um ein komplexes Kommunikationsnetzwerk.

Eine wichtige Rolle spielt dabei der Vagusnerv, der einerseits als Teil des vegetativen Nervensystems Informationen aus dem Verdauungstrakt an das Gehirn weiterleitet. Hinzu kommen das enterische Nervensystem, das ist das Nervensystem des Darms welches durch das vegetative Nervensystem moduliert wird, das Immunsystem, Hormone sowie verschiedene Stoffwechselprodukte. Neuere Forschung zeigt immer detaillierter, wie sensorische Zellen im Darm Nährstoffe und mikrobielle Stoffwechselprodukte wahrnehmen und diese Informationen an das Nervensystem weitergeben können.[1]

Die Kommunikation funktioniert gleichzeitig auch in die andere Richtung. Stress, Angst oder dauerhafte psychische Belastungen können beispielsweise die Darmbewegung, die Wahrnehmung von Schmerzen und möglicherweise auch die Funktion der Darmbarriere beeinflussen.

Das erklärt, warum sich psychische Belastungen ganz real körperlich im Bauch bemerkbar machen können, ohne dass die Beschwerden deshalb ‚psychisch‘ wären.

Welche Rolle spielt das Darmmikrobiom?

Im Darm leben Billionen Mikroorganismen: Bakterien, Archaeen, Viren und Pilze. Gemeinsam bilden sie das Darmmikrobiom.

Diese Mikroorganismen helfen unter anderem bei der Verwertung von Nahrungsbestandteilen und beeinflussen Stoffwechsel- und Immunprozesse. Für die Darm-Hirn-Forschung ist inzwischen besonders interessant, was die Mikroorganismen produzieren.

Zu diesen Stoffwechselprodukten gehören beispielsweise kurzkettige Fettsäuren wie Acetat, Propionat und Butyrat. Auch Produkte des Tryptophan-Stoffwechsels und weitere mikrobielle Metabolite werden intensiv untersucht. Sie können unter anderem mit Darmzellen, Immunzellen und Nervenzellen interagieren.[2]

Damit verändert sich auch der Blick auf das Mikrobiom. Die Frage lautet nicht mehr:

Darmmikrobiom, Fatigue und Depression: interessante Zusammenhänge

Ein Beispiel liefert die Forschung von PD Dr. med. Anne Thomann an der Universitätsmedizin Mannheim. Ihre Arbeitsgruppe untersucht Hirn-Darm-Mikrobiota-Interaktionen bei Menschen mit chronisch-entzündlichen Darmerkrankungen wie Morbus Crohn und Colitis ulcerosa.

Menschen mit diesen Erkrankungen leiden vergleichsweise häufig zusätzlich unter Fatigue, Angst oder depressiven Symptomen. Thomanns Arbeitsgruppe untersucht deshalb unter anderem Veränderungen des Darmmikrobioms, der Hirnfunktion sowie des Tryptophan-Stoffwechsels.[3]

In einer Untersuchung bei Menschen mit aktiver chronisch-entzündlicher Darmerkrankung fanden die Forschenden Zusammenhänge zwischen bestimmten mikrobiellen Stoffwechselwegen und Symptomen wie Depression und Fatigue. Dabei spielten unter anderem Veränderungen bei Bakterien eine Rolle, die an der Bildung kurzkettiger Fettsäuren beteiligt sind.[4]

Hier liegt eine der größten Herausforderungen der Mikrobiomforschung: Obwohl dies wissenschaftlich untersucht wird, bedeutet es nicht, dass einzelne Darmbakterien automatisch Depressionen verursachen.

Zusammenhang bedeutet noch nicht Ursache

Menschen mit bestimmten Erkrankungen oder Beschwerden weisen häufig Veränderungen ihres Darmmikrobioms auf. Daraus lässt sich jedoch nicht schließen, dass diese Veränderungen die Erkrankung verursacht haben.

Denn das Mikrobiom wird von zahlreichen Faktoren beeinflusst, beispielsweise von:

• Ernährung,
• Medikamenten und Antibiotika,
• Alter,
• körperlicher Aktivität,
• Erkrankungen,
• Entzündungsprozessen,
• Darmmotilität und Transitzeit
• sowie wahrscheinlich auch von Stress und Umweltfaktoren.

Internationale Fachleute weisen deshalb darauf hin, dass es in der Mikrobiomforschung besonders schwierig ist, Korrelation und Kausalität voneinander zu unterscheiden.[5]

Auch der häufig verwendete Begriff ‚Dysbiose‘ sollte daher nicht vorschnell mit einem einfachen Ungleichgewicht zwischen ‚guten‘ und ‚schlechten‘ Darmbakterien gleichgesetzt werden. Das Darmökosystem ist wesentlich komplexer.

Kann Ernährung die Darm-Hirn-Achse beeinflussen?

Dass Ernährung einen großen Einfluss auf das Darmmikrobiom und die Verdauung hat, ist gut belegt. Ballaststoffreiche Lebensmittel liefern beispielsweise Substrate, die bestimmte Darmmikroorganismen verstoffwechseln können.

Daraus jedoch den Schluss zu ziehen, man könne sich über das Mikrobiom einfach ‚glücklich essen‘, wäre zu kurz gegriffen.

Psychische Erkrankungen wie Depressionen sind komplexe Erkrankungen und benötigen eine entsprechende medizinische beziehungsweise psychotherapeutische Behandlung. Ernährung kann ein Baustein eines gesundheitsförderlichen Lebensstils sein; sie ersetzt jedoch keine notwendige Therapie.

Die Darm-Hirn-Forschung versucht nicht, psychische und körperliche Erkrankungen gegeneinander auszuspielen, sondern untersucht die Wechselwirkungen zwischen Nervensystem, Immunsystem, Stoffwechsel und Darm.

Und was hat die Atemdiagnostik damit zu tun?

Auch bei der Atemdiagnostik geht es um Stoffwechselprozesse im Darm.

Bestimmte Mikroorganismen produzieren beim Abbau von Nahrungsbestandteilen Gase. Wasserstoff (H₂) und Methan (CH₄) können über die Darmwand ins Blut gelangen, zur Lunge transportiert und anschließend in der Ausatemluft gemessen werden. Bei der VOC-Advanced Breath Diagnostics GmbH arbeiten wir daran, durch die Entwicklung von Tests zur Messung weiterer Gase wie z.B. Schwefelwasserstoff die funktionelle Charakterisierung des Darmmikrobioms langfristig zu verbessern.

Atemtests werden unter anderem zur diagnostischen Abklärung von Kohlenhydrat-Malabsorption, einer vermuteten Dünndarmfehlbesiedlung (SIBO) oder einer intestinalen Methanogen-Überwucherung (IMO) eingesetzt. Aktuelle Konsensempfehlungen betonen dabei, dass eine standardisierte Vorbereitung, Durchführung und Interpretation wesentlich für aussagekräftige Ergebnisse ist.[6]

Wichtig ist gleichzeitig die Abgrenzung:

Er kann jedoch Informationen über bestimmte gastrointestinale Stoffwechselprozesse liefern. Das kann relevant sein, weil Beschwerden wie Blähungen, Bauchschmerzen, Durchfall oder Verstopfung sehr unterschiedliche Ursachen haben können und sich verschiedene Krankheitsbilder symptomatisch überschneiden.

Das „Bauchgefühl“ wird zum Forschungsfeld

Die Vorstellung, dass Darm und Gehirn miteinander kommunizieren, ist heute weit mehr als eine Metapher. Neurowissenschaft, Gastroenterologie, Immunologie und Mikrobiomforschung zeigen immer genauer, wie eng beide Organsysteme miteinander vernetzt sind.

Gleichzeitig stehen wir bei vielen Fragen noch am Anfang.

Welche mikrobiellen Stoffwechselprodukte sind tatsächlich klinisch relevant? Welche Veränderungen sind Ursache und welche Folge einer Erkrankung? Welche Patientinnen und Patienten könnten künftig von gezielten Veränderungen des Mikrobioms profitieren?

Die kommenden Jahre dürften hier viele neue Erkenntnisse bringen.

Eines ist aber bereits heute evident: Unser Darm ist nicht nur ein Verdauungsorgan. Er ist Teil eines komplexen Kommunikationssystems, das Stoffwechsel, Immunsystem und Nervensystem miteinander verbindet. Es ist eine der spannendsten Aufgaben moderner Darmforschung diese Zusammenhänge besser zu verstehen. Diesem Thema haben wir uns, die VOC-Advanced Breath Diagnostics GmbH als forschendes Unternehmen im Bereich Atemdiagnostik gewidmet.

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