Haben Sie schon einmal etwas von der Darm-Hirn-Achse gehört? Unser Bauch - und vor allem der Darm - spiegelt tatsächlich unsere Emotionen wider, ist bei der Abwägung unterschiedlicher Optionen beteiligt und reagiert auf Reize. Das merken wir zum Beispiel, wenn wir „aus dem Bauch heraus“ entscheiden oder uns beim Gedanken an etwas plötzlich der Appetit vergeht. Die Verbindung zwischen Darm und Gehirn ist ein komplexes und umfassendes Netzwerk, das weit mehr als nur die Verdauung reguliert.
Was ist die Darm-Hirn-Achse?
Als Darm-Hirn-Achse bezeichnet man die Verbindung von Darm und Gehirn, die über unterschiedliche Wege, vor allem aber über den Vagusnerv, besteht. Auf dieser „Schnellstraße“, die die beiden Organe neuronal vernetzt, kommunizieren Darm und Hirn mithilfe verschiedener Botenstoffe. Doch auch die Darmflora und in ihr angesiedelte Mikroben sind in die Kommunikation mit eingebunden. Aktuell sind Wissenschaftler aus den Bereichen Gastroenterologie, Biologie und Chemie noch dabei, die Darm-Hirn-Achse näher zu untersuchen, um genauer sagen zu können, wie beide Organe miteinander interagieren. Besonders interessant ist, dass offenbar die meisten Informationen vom Darm an das Gehirn gegeben werden und nicht umgekehrt - etwa 90 % der Signale sendet das „Bauchhirn“ über die Darm-Hirn-Achse nach oben.
Warum der Darm als „das zweite Gehirn“ bekannt ist
Der Darm besitzt neben der Darmflora auch ein aus mehreren 100 Millionen Nervenzellen bestehendes, vollkommen autonomes Nervensystem - das sogenannte enterische Nervensystem (ENS). Da das ENS den Großteil unserer Verdauung selbstständig steuert, wird es häufig als „Bauchhirn“ oder „Darmhirn“ bezeichnet. Zudem bricht die Darm-Gehirn-Verbindung während des gesamten Lebens niemals ab. Prozesse im Darm beeinflussen unsere Emotionen, Gedanken und teilweise auch unsere kognitive Leistung. Dies geschieht durch die Ausschüttung bestimmter Botenstoffe, die maßgeblich unsere Stimmung beeinträchtigen können. Somit kann der Darm uns glücklich oder traurig, aktiv oder lustlos werden lassen und unsere Gefühle wie ein zweites Gehirn steuern.
Wie funktioniert der Austausch über die Darm-Hirn-Achse?
Der Darm besteht aus Millionen kleinster Mikroorganismen, den Darmbakterien, die gemeinsam das Mikrobiom bilden. Diese Darmbakterien regen die Darmschleimhaut zur Produktion von Hormonen und Neurotransmittern wie zum Beispiel Serotonin an, welches erstaunlicherweise zu einem wesentlichen Teil im Darm produziert wird. Serotonin und andere Signalstoffe werden dann über die Darm-Hirn-Achse an das zentrale Nervensystem (ZNS) weitergegeben. Dieses besteht aus dem Gehirn und dem Rückenmark. Aber wie funktioniert der Austausch über die Darm-Hirn-Achse genau?
Der Vagusnerv läuft vom Gehirn bis in den Darm und stellt so eine direkte neuronale Verbindung zwischen den beiden her. Diese Frage ist bis heute nicht abschließend beantwortet, allerdings arbeiten viele Forschungsgruppen an der Entschlüsselung der Kommunikation zwischen enterischem und zentralem Nervensystem. Dass der Darm über den Vagusnerv mit dem Gehirn verbunden ist, gilt als sicher, da sich dieser als der zehnte von 12 großen Hirnnerven bis zum Darm erstreckt. Daher nimmt man an, dass sich hier die Darm-Hirn-Achse befindet, auf der die beiden - erstaunlich ähnlich funktionierenden - Organe kommunizieren. Damit sie sich verständigen können, senden Darm und Gehirn Signale mithilfe derjenigen Neurotransmitter, die beide Organe kennen und verarbeiten können. Darunter fallen zum Beispiel die „Glückshormone“ Serotonin und Dopamin sowie der Botenstoff GABA (Gamma-Aminobuttersäure), der eine beruhigende Wirkung auf die Nerven hat.
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Die Kommunikation zwischen dem Verdauungssystem und dem Gehirn ist nicht nur für die Verdauung entscheidend, sondern reguliert auch den Stoffwechsel. Entscheidend für die Kommunikation sind die Neuronen des Vagusnervs. Die afferenten Neuronen des Vagusnervs transportieren Informationen vom Magen-Darm-Trakt zum Gehirn. Sie können mechanische Veränderungen wie das Dehnen von Organen im Verdauungstrakt erkennen sowie chemische Signale, wie z.B. Hormone, die von bestimmten Zellen im Darm freigesetzt werden. Die efferenten Neuronen des Vagusnervs, die ihren Zellkörper im Hirnstamm haben, transportieren dagegen Informationen vom Gehirn zu den Organen.
Hormonelle Signale wie GLP-1 (Glucagon-like peptide 1) vermitteln dem Gehirn Informationen über die aufgenommene Nahrung und den Energiezustand. Über komplexe Verschaltungen wirken diese Signale letztendlich auf eine Vielzahl von Nervenzellen, unter anderem auf die so genannten AgRP- und POMC-Nervenzellen, die die Nahrungsaufnahme und den Energieverbrauch maßgeblich regulieren. Neben GLP-1, können nach der Nahrungsaufnahme weitere Signale im Darm freigesetzt werden, darunter CCK (Cholecystokinin), PYY (Peptid YY) und Serotonin.
Forschende vom Max-Planck-Institut für Stoffwechselforschung konnten die Funktionen der Nervenzellgruppen identifizieren, die an der Kommunikation zwischen Darm und Gehirn beteiligt sind. Sie fanden heraus, dass Nervenzellen, deren Endigungen im Darm liegen, Informationen an das Gehirn senden und dadurch die Nahrungsaufnahme und den Glukosestoffwechsel beeinflussen. Eine dieser Nervengruppen erkennt die Ausdehnung des Magens und sendet bei Aktivierung appetithemmende Signale an das Gehirn weiter, während sie gleichzeitig den Blutzuckerspiegel senkt. Eine andere Nervenzellgruppe nimmt chemische Signale aus der Nahrung wahr. Diese beeinflussen die Nahrungsaufnahme nicht, erhöhen aber bei Aktivierung den Blutzuckerspiegel.
Wie Darm, Gehirn und Gesundheit zusammenhängen
Fit im Darm, fit im Kopf - hinter diesem Satz steckt viel Wahrheit. Dadurch, dass der Darm in der Lage ist, über die Darm-Hirn-Achse unser Gemüt zu beeinflussen, ist er nicht nur an der körperlichen Gesundheit beteiligt. Dass ein gesunder Darm wichtig ist, um die Verdauung zu regulieren und Beschwerden wie Verstopfung oder Verdauungsschmerzen zu vermeiden, ist allgemein bekannt. Doch auch zur psychischen Gesundheit kann der Darm durch das Senden von Botenstoffen über die Darm-Hirn-Achse beitragen. Tatsächlich ist die Gesundheit und Funktion der Darmflora für die Hirngesundheit wichtig, denn sie beheimatet ca. 70 % unserer Immunzellen. Einige dieser Immunzellen sind für die Kommunikation von Darm und Gehirn notwendig. Ist das Immunsystem geschwächt, kann also auch die kognitive und Gedächtnisleistung darunter leiden. Dies fand eine Forschergruppe des Max-Delbrück-Centrums für Molekulare Medizin heraus.
Dieselbe Studie untersuchte die Auswirkung von Antibiotika auf die Übertragung von Hormonen, Neurotransmittern und Nervenimpulsen zwischen Hirn und Darm. Hier wird der Zusammenhang von Darm, Gehirn und Gesundheit besonders deutlich:
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Die Gabe von Antibiotika, welche bekanntermaßen die Darmflora schädigen, verursachte bei Mäusen eine Verlangsamung der Neurogenese (Bildung von Nervenzellen im Gehirn) und Einschränkung der kognitiven Fähigkeiten. Die Forscher beobachteten zudem, dass eine bestimmte Untergruppe der weißen Blutkörperchen, welche für die Immunabwehr essenziell sind, durch die Antibiotika im Darm stark dezimiert wurde. Durch viel Bewegung oder die Fütterung von Probiotika konnte dieser Effekt jedoch umgekehrt werden.
Auch die Wirkung von Antidepressiva wird erst durch die Darm-Hirn-Achse ermöglicht: Da die Blut-Hirn-Schranke verhindert, dass bestimmte Stoffe von der Blutbahn ins Gehirn gelangen (und umgekehrt), müssen Antidepressiva oral eingenommen werden. Bei der Einnahme gelangen die Wirkstoffe in den Magen-Darm-Trakt, wo sie aktivierend oder hemmend auf bestimmte Neurotransmitter wie Serotonin oder GABA wirken. Die veränderte chemische Zusammensetzung der Botenstoffe im Darm wird dann über die Darm-Hirn-Achse an das Gehirn weitergeleitet.
Die Rolle der Darm-Hirn-Achse bei Stress
Als zentrales Gesundheitsorgan nimmt der Darm mitsamt der dort ansässigen Darmflora eine wichtige Rolle innerhalb des Organsystems ein. Da er über die Darm-Hirn-Achse eng mit dem Gehirn in Kontakt steht, ist er auch am Stressmanagement beteiligt.
Stress und Dauerbelastungen können sich negativ auf den Darm und die Darmflora auswirken. Das empfindliche Ökosystem des Darms kann aus dem Takt geraten und das Stressempfinden noch weiter verstärken.
Dauerbelastungen im Alltag und Stress können sich negativ auf die Darmflora auswirken. Das Darm-Ökosystem gerät aus dem Takt. Dies kann zu einer erhöhten Cortisolausschüttung auch ohne äußeren Anlass führen, was eine anhaltende Anspannung auslöst und u.a. entzündliche Prozesse im Darm begünstigt. Das Stresshormon Cortisol wird dann auch ohne äußeren Anlass ausgeschüttet, was zu einer anhaltenden Anspannung führt und u. a. entzündungsfördernde Prozesse im Darm begünstigen kann. So können stetige äußere Reize über die Darm-Hirn-Achse ein verstärkendes inneres Stress-Signal auslösen. Um diesen Kreislauf zu durchbrechen, sollte neben den äußeren Faktoren auch das innere Stress-Signal berücksichtigt werden. Für einen Ausgleich ist eine darmgesunde Ernährung empfehlenswert.
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Mäuse, denen die Brunner-Drüsen entfernt wurden, wiesen laut der Studie eine geringere Anzahl von Laktobazillen im Darm auf. Diese Bakteriengattung kommt im Dünndarm vieler Tiere, einschließlich des Menschen, normalerweise reichlich vor. Darüber hinaus wiesen die Forschenden nach, dass das Gehirn die Aktivität der Brunner-Drüsen über den Vagusnerv reguliert. Dieser Nerv, ein wichtiger Teil des parasympathischen Nervensystems, steuert viele Organsysteme im gesamten Körper und spielt eine Schlüsselrolle bei Ruhe und Entspannung. Er verbindet die Brunner-Drüsen mit der Amygdala, einem Gehirnareal, das für emotionale Reaktionen zuständig ist. Bei Furcht oder Ängstlichkeit reduziert die Amygdala ihre Aktivität und sendet weniger Signale an den Vagusnerv. Wurden die Mäuse chronischem Stress ausgesetzt, hatte dies die gleichen Auswirkungen auf die Zusammensetzung ihres Mikrobioms und ihre allgemeine Gesundheit wie die chirurgische Entfernung der Drüsen. Die Gabe von Probiotika war ebenfalls ausreichend, um die negativen Folgen der psychischen Belastung wettzumachen. Die Resultate verändern grundlegend unser Verständnis der Beziehungen zwischen mentaler Verfassung, Darmgesundheit und Immunität.
Wie beeinflussen Darmbakterien die psychische Gesundheit?
In aktuellen Forschungsarbeiten zeigt sich, dass Darm und Gehirn über verschiedene Mechanismen in ständigem und kontinuierlichem Austausch miteinander stehen. Dies wird als "Mikrobiota-Darm-Hirn-Achse" bezeichnet. Dabei bilden die Darmbakterien eine Vielzahl verschiedener Stoffe, z. B. Hormone und kurzkettige Fettsäuren, die über die Darm-Hirn-Achse Informationen an das Gehirn vermitteln. So haben die Darmbakterien einen Einfluss auf Gedächtnis, Emotionen und modulieren beispielsweise das Stressempfinden.
Forschende konnten zum einen nachweisen, dass das Mikrobiom die Gehirnfunktion durch Stoffwechselprodukte wie Serotonin-Vorstufen beeinflusst. Zum anderen, dass Veränderungen im Mikrobiom mit neurodegenerativen und psychiatrischen Erkrankungen zusammenhängen können.
Mittlerweile gibt es Befunde, die zeigen, dass auch Darmbakterien und das Darmimmunsystem chronische neurologische Erkrankungen mitbedingen oder verschlimmern können. Über welche Wege das geschehen kann, erforscht das Clinician Scientist-Programm Darm-Gehirn-Achse des Else Kröner-Forschungskollegs (EKFK) Kiel. Der Schwerpunkt liegt auf der wechselseitigen Beziehung von Darm und Gehirn vermittelt durch Mikrobiom und Entzündung.
Eine wichtige Frage ist, wie können Veränderungen von Darmbakterien oder des Darmmilieus überhaupt Einfluss auf Krankheitsprozesse haben, die sich über Jahre entwickeln ehe es zu Symptomen kommt, die eine Diagnose der Erkrankung erlauben. Hier scheint das Zusammenspiel zwischen Immunsystem, Entzündungsvorgängen und Neurodegeneration eine wichtige Rolle zu spielen. Zusätzlich ist das Darmnervensystem wechselseitig mit dem Gehirn über den Vagusnerv verbunden, welcher an der Regulation der inneren Organe maßgeblich beteiligt ist. Über welche Wege nun neurologische Erkrankungen wie Parkinson, Alzheimer und Multiple Sklerose durch das Darmmikrobiom und eine gastrointestinale Funktionsstörung beeinflusst werden, untersuchen zwei der sechs Clinician Scientists innerhalb des Forschungskollegs. Bei einer Untergruppe von Parkinsonpatientinnen und -patienten beginnen die neurodegenerativen Veränderungen im Darm und breiten sich von dort in das Gehirn aus, wie Untersuchungen gezeigt haben.
Veränderungen im Darm können sich nicht nur auf die Verdauung, sondern auch auf die psychische Gesundheit und das Nervensystem auswirken. Mehrere Publikationen haben bereits gezeigt, dass Immunzellen aus dem Darm ins Gehirn wandern können. Interessanterweise fanden die Forschenden diese Proteinansammlungen nicht in den Neuronen, die im Darm ein autonomes Nervensystem steuern, sondern in den Makrophagen. Makrophagen, auch Fresszellen genannt, sind Teil des Immunsystems und spielen eine wichtige Rolle bei der Abwehr von Krankheitserregern und der Beseitigung von Schadstoffen im Körper. Wie geht es weiter? Der nächste Schritt besteht Rhonda McFleder zufolge darin, diese wandernden Zellen vollständig zu charakterisieren und die sogenannten Homing-Moleküle zu identifizieren, welche diese Zellen in den Darm leiten.
Praktische Auswirkungen und Therapieansätze
Verbunden seien beide direkt über die Nerven. Untersuchungen deuten darauf hin, dass Darm und Gehirn nicht nur kommunizieren, sondern sich auch gegenseitig beeinflussen könnten. Die Liste ist lang: Insgesamt weisen Personen mit Stoffwechselstörungen, psychiatrischen Störungen oder neurologischen Erkrankungen im Vergleich zu gesunden Probanden "Unterschiede in der Zusammensetzung und Funktion ihres Mikrobioms auf". Konkret stehen unsere Darmbakterien Wissenschaftlern zufolge im Zusammenhang mit Erkrankungen oder Störungen, wie Alzheimer, Parkinson, ALS oder Autismus. Davon könnten besonders Menschen mit chronischen Erkrankungen des Magen-Darm-Trakts betroffen sein. Sie haben durch die Verbindung ein höheres Risiko für psychische Erkrankungen.
Trotz der Schwierigkeiten, Ursache und Wirkung eindeutig zu bestimmen, bieten die Erkenntnisse zur Darm-Hirn-Achse erste Ansätze für Therapien. Zum Beispiel könnten mit Probiotika entsprechende Störungen behandelt werden. Auch inwiefern eine Transplantation von dem Stuhl gesunder Menschen in den Darm erkrankter Probanden helfen könnte, wird erforscht.
Was also können Sie tun, wenn die Psyche auf den Darm schlägt - oder der Darm auf die Psyche? Die Symptome mit Medikamenten zu behandeln, ist kurzfristig gedacht. Gehen Sie lieber die Ursachen an. Stress macht Darm und Psyche auf die Dauer krank. Wenn Sie ihn nicht vermeiden können, sollten Sie lernen, den Stress abzubauen und besser mit ihm umzugehen. Unser Darm mag Routine, also regelmäßige Mahlzeiten, regelmäßige Pausen und regelmäßigen Stuhlgang. Und er mag Ballaststoffe sekundäre Pflanzenstoffe, ungesättigte Fettsäuren. Wer rastet, der rostet: Bewegung hält nicht nur die Muskeln mobil, sondern auch den Darm. Das ist wichtig für die Darmperistaltik und damit den Weitertransport des Speisebreis bis zur Ausscheidung. Auch die Psyche profitiert von Bewegung, vor allem draußen an der frischen Luft: Studien zeigen, dass schon nach fünf Minuten draußen ein Entspannungsgefühl eintritt. Bauen Sie deshalb mehr Aktivität in den Alltag ein: kurze Spaziergänge in der Mittagspause statt Zeitung lesen, Treppen laufen statt Fahrstuhl fahren und bei kürzeren Strecken auf das Auto verzichten und zu Fuß gehen. Vielleicht gibt es sogar größere Entfernungen, die Sie regelmäßig mit dem Fahrrad zurücklegen können. Noch besser ist, zusätzlich zwei- bis dreimal pro Woche Sport zu treiben.
Die Darm-Hirn-Achse und Reizdarm, Divertikulitis oder Depression - die Verbindung zwischen Darm und Hirn scheint bei vielen Beschwerden und Erkrankungen eine Rolle zu spielen. Vor allem bei Depressionen ist es auffällig, dass Patientinnen häufig eine gastrointestinale Erkrankung bzw. eine veränderte Bakterienzusammensetzung im Darm aufweisen. Tatsächlich beschäftigen sich Expertinnen intensiv damit, wie die Darm-Hirn-Achse und der zugehörige Kommunikationskanal positiv beeinflusst werden kann. In verschiedenen Studien zeigten Forscher*innen, dass Nährstoffe in der Lage sind, die Darm-Hirn-Achse positiv zu beeinflussen. Womöglich fühlen Sie sich mit einer angepassten Darm-Hirn-Achsen-Ernährung sogar wohler.
Indirekt leisten auch wertvolle Fettsäuren einen wichtigen Beitrag für den Kommunikationskanal, denn Omega-3-Fettsäuren unterstützen maßgeblich die kognitive Funktion. Die Nährstoffe sorgen dafür, dass sich neurologische Prozesse aufbauen, reifen und physiologisch normal ablaufen.
Probiotika sind allgemein definiert als lebende Mikroorganismen, die, wenn sie in ausreichender Menge verabreicht werden, einen gesundheitlichen Nutzen haben können. Probiotika sind auch in verschiedene Essigsorten, Joghurt oder Kombucha enthalten und gehören somit zur gesunden Ernährung. Wie bereits erwähnt, ist eine gesunde Darmflora besonders kontaktfreudig. Nützliche Darmbakterien tragen zur Kommunikation bei, indem sie beispielsweise Botenstoffe herstellen. Ein ausgewogenes Mikrobiom zeichnet sich durch eine Vielzahl an nützlichen Bakterienstämmen aus, die alle miteinander und mit unserem Nervenkostüm interagieren. Wie ein großes Netzwerk. Die Aufrechterhaltung und die Heranreifung einer gesunden Darmflora (Darmaufbau, Darmsanierung) können Sie durch eine ballaststoffreiche Ernährung unterstützen.
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