Es ist eine etablierte Tatsache, dass eine anatomische und funktionelle Verbindung zwischen Darm und Gehirn existiert. Diese Verbindung, bekannt als die Darm-Hirn-Achse, spielt eine wesentliche Rolle bei der Aufrechterhaltung der Homöostase und der Beeinflussung verschiedener physiologischer und psychologischer Prozesse.
Das Nervensystem im Überblick
Das Zentralnervensystem (ZNS), bestehend aus Gehirn und Rückenmark, ist eng mit dem peripheren Nervensystem verbunden. Von hier aus erstrecken sich Nervenverbindungen zum enterischen Nervensystem (ENS), einem komplexen Nervengeflecht, das den gesamten Gastrointestinaltrakt (GI-Trakt) durchzieht. Das ENS besteht aus zwei Hauptplexus:
- Plexus myentericus (Auerbach-Plexus): Dieses Nervengeflecht liegt zwischen der Ring- und Längsmuskulatur der Verdauungsorgane und steuert die Motilität und Peristaltik des Verdauungssystems.
- Plexus submucosus (Meissner-Plexus): Dieser Plexus befindet sich in der Schicht zwischen Schleimhaut und Muskulatur der Verdauungsorgane und ist verantwortlich für die Sekretion der Drüsen von Magen und Darm, Bewegungen des Epithels des Darms und die Regulation immunologischer Vorgänge.
Obwohl das ENS primär unabhängig vom ZNS funktioniert, kann es über Sympathikus und Parasympathikus reguliert werden und gehört somit in dieser Kombination zum vegetativen Nervensystem. Interessanterweise bestehen 90% der Nervenverbindungen zwischen ZNS und ENS aus aufsteigenden Nervenfasern, die Signale vom ENS zum ZNS leiten.
Neurotransmitter als Kommunikationsmittel
Der Informationsaustausch zwischen dem ENS und dem ZNS wird unter anderem durch Neurotransmitter vermittelt, die von Nervenzellen gebildet werden. Einige der wichtigsten Neurotransmitter in diesem Zusammenhang sind:
- Acetylcholin (ACh): Dies ist einer der am häufigsten vorkommenden Neurotransmitter. Er vermittelt die Signalübertragung auf Organe und Muskeln des vegetativen und peripheren Nervensystems. Ein Mangel an ACh, wie er beispielsweise bei der Alzheimer-Krankheit auftritt, kann zu kognitiven Beeinträchtigungen führen.
- Serotonin: Dieser Neurotransmitter wird überwiegend in Zellen der Darmschleimhaut aus der Aminosäure L-Tryptophan (TRP) synthetisiert. Serotonin muss aber auch im ZNS produziert werden, da eine Passage über die Blut-Hirn-Schranke nicht möglich ist. Am Abend wird aus Serotonin Melatonin gebildet, das Müdigkeit und Einschlafen ermöglicht.
- Dopamin: Dieser Neurotransmitter wird unter anderem aus der essentiellen Aminosäure Phenylalanin gebildet und wirkt erregend und antriebssteigernd.
- GABA (Gamma-Aminobuttersäure): GABA ist ein Neurotransmitter für hauptsächlich hemmende Synapsen und trägt mit seiner Wirkung zur Entspannung bei. Veränderungen der zentralen GABA-Rezeptorexpression werden mit der Entstehung von Angstzuständen und Depressionen in Verbindung gebracht, die in hohem Maße mit funktionellen Darmstörungen assoziiert sind.
Die Rolle der Mikrobiota in der Darm-Hirn-Achse
In den letzten Jahrzehnten ist die Bedeutung der Mikrobiota, der Gesamtheit aller Mikroorganismen im Darm, immer stärker in den Fokus der Forschung gerückt. Der Mensch stellt ein natürliches, offenes Ökosystem dar, dessen Körperoberflächen von Billionen unterschiedlicher Mikrobionten besiedelt werden. Der Darm, der aufgrund seiner Oberflächenvergrößerung von bis zu 500 m2 die größte aller Körperoberflächen umfasst, ist dabei die mikrobiontische Zentrale.
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Die Mikrobiota sind direkt an der Verdauung beteiligt, unterstützen das Immunsystem und stehen im Zusammenhang mit der Produktion von Signalsubstanzen. Die Zusammensetzung der Mikrobiota kann durch verschiedene Faktoren beeinflusst werden, darunter Lebensweise und Umgebung. Ein Ungleichgewicht in der Zusammensetzung der Mikrobiota, auch Dysbiose genannt, kann zu verschiedenen gesundheitlichen Problemen führen.
Die Mikrobiota umfasst die Gesamtheit aller mikrobiellen Organismen, also sowohl Pathogene (Coliforme und Fäulnisvertreter), die Darmbeschwerden und Diarrhoe verursachen können, als auch Gesundheitsförderer wie Laktobazillen und Bifidobakterien. Das Darmmilieu ist im Gleichgewicht, wenn beide Kategorien in einem angemessenen Verhältnis zueinander stehen, wobei der Anteil der Förderer deutlich gegenüber den anderen überwiegen sollte, um die Pathogenen unterdrückt zu halten.
Psychobiotika: Die Verbindung zwischen Darmflora und Gehirn
Die Vertreter der Darmflora, die das ZNS beeinflussen, werden in der Literatur als Psychobiotika bezeichnet. Sie können sowohl neurodegenerative Erkrankungen als auch neurologische Entwicklungsstörungen verbessern. Im Bereich der Depressionserkrankungen wurde gezeigt, dass eine achtwöchige Nahrungsergänzung mit einer Kombination aus L. helveticus R0052 und B. longum R0175 (CEREBIOME) Symptome bei Patienten deutlich verbesserte.
Auch bei Autismus-Spektrum-Störungen (ASS) wurden positive Effekte durch die Beeinflussung der Darmflora beobachtet. Durch mikrobielle Transfertherapie (MTT), wobei Darm-Mikrobiota von gesunden Spendern über einen Zeitraum von 7-8 Wochen in ASS-Patienten transplantiert wurden, konnten deutliche Veränderungen im GI-Trakt und verbesserte GI- und Verhaltenssymptome der Krankheit beobachtet werden.
Stress und die Darm-Hirn-Achse
Stress kann ein Trigger zur Auslösung verschiedener Krankheiten sein. Der Körper reagiert auf unangenehme äußere und innere Reize mit Stress. Die Reaktion kann individuell unterschiedlich sein, da sie von der Intensität des Reizes, von der Bewertung desselben und der persönlichen Einstellung abhängt. Stress ist ein Reiz an das Gehirn, das in Folge den Körper befähigt, schnell und adäquat zu reagieren. Stresshormone, wie Cortisol und Adrenalin, werden ausgeschüttet, die Sinne dadurch geschärft und Höchstleistungen ermöglicht, bevor die Phase der Entspannung folgt.
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Hält Stress jedoch dauerhaft an, bleibt das Stresshormonlevel im Blut hoch. Wird dieser Zustand als solcher nicht erkannt, so dass entsprechend eingelenkt werden kann, können ernsthafte Krankheiten die Folge sein. Es kann beispielsweise durch Entstehung von Bluthochdruck das Risiko erhöht werden, einen Herzinfarkt oder Schlaganfall zu erleiden. Ebenso reagiert der Körper in Stresssituationen mit Fetteinlagerung in der Leber. Durch Stress kann Hautausschlag ausgelöst und bereits bestehender zusätzlich verstärkt werden, indem er die Entzündungen im Körper verstärkt und in Folge auch entzündliche Hauterkrankungen wie Psoriasis und Neurodermitis sowie entzündliche Darmerkrankungen und Magengeschwüre verursacht. Ebenso kann erhöhtes Stresshormonlevel zu Obstipation, Sodbrennen und Diarrhoe führen. Im psychischen Bereich kann Stress zu depressiven Episoden, Angst- oder Essstörungen und zum Burn-out-Syndrom führen.
In der Forschung werden zunehmend Milchsäurebakterien in klinischen Studien im Zusammenhang mit chronischem Stress untersucht. Dabei fanden Forscher aus Japan heraus, dass die Einnahme von L. gasseri CP2305 im Vergleich zum Placebo zu einer signifikanten Verringerung von Angstzuständen und Schlafstörungen, zu einer signifikanten Verkürzung der Schlaflatenz und der Aufwachzeit nach dem Einschlafen und zu einer Erhöhung des Delta-Power-Verhältnisses im ersten Schlafzyklus führt. Eine andere Studie mit 120 Patienten hatte das Ziel, die Wirkung von L. paracasei 37 auf die Herzfrequenz (HR) als Reaktion auf den Trier Social Stress Test (TSST) zu untersuchen. Insgesamt reduzierte L. paracasei 37 das Stressempfinden im Vergleich zum Placebo.
Der Nervus Vagus: Eine zentrale Schaltstelle
Der Nervus Vagus, auch bekannt als der zehnte Hirnnerv, spielt eine zentrale Rolle in der Kommunikation zwischen Gehirn und Körper. Er ist der längste Hirnnerv und erstreckt sich vom Hirnstamm durch Hals und Brustraum bis in den Bauch, wo er zahlreiche Organe erreicht. Der Vagusnerv ist ein zentraler Bestandteil des Parasympathikus, also jenes Teils des vegetativen Nervensystems, der für Ruhe, Regeneration und Erholung zuständig ist.
Der Vagusnerv ist an der Regulation verschiedener Körperfunktionen beteiligt, darunter Herzfrequenz, Atmung, Verdauung und Immunantwort. Er spielt auch eine wichtige Rolle bei der Wahrnehmung von Körpersignalen und der Steuerung des Energiehaushalts. So liefert er beispielsweise Signale aus dem Magen an das Gehirn, die wir als Sättigung empfinden.
Vagusnerv-Stimulation
Die Stimulation des Vagusnervs kann eine vielversprechende Therapiemöglichkeit für verschiedene Erkrankungen sein. Während die Stimulation des Vagusnervs über ein implantiertes Gerät bereits seit längerem bei der Behandlung von therapie-resistenter Depression eingesetzt wird, gibt es erst seit einigen Jahren Geräte, die es möglich machen, den Vagusnerv von außen über die Haut zu stimulieren. Für diese Stimulation wird eine Elektrode so am Ohr platziert, dass ein geringer Stromfluss bereits genügt, um einen Ast des Vagusnervs anzuregen. Dieser Ast des Vagusnervs verläuft bis in den Hirnstamm.
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Eine Studie untersuchte die Wirkung der Vagusnerv-Stimulation auf den Energiestoffwechsel bei gesunden Erwachsenen. Als Folge der Vagusnerv-Stimulation wurde eine deutliche Verlangsamung der Schrittmacherzellen des Magens beobachtet, was zu einer langsameren Verdauung führen sollte. Auf den Grundumsatz hatte die Stimulation keine akute Auswirkung. Die Ergebnisse zeigen, dass man die Aktivität des Magens über eine Hirnstimulation ausgehend vom Ohr beeinflussen kann, wohingegen der Grundumsatz an Energie vermutlich erst über einen längeren Zeitraum und in Wechselwirkung mit der Verdauung verändert werden kann.
Die Ergebnisse weisen auf das große Potenzial der Methode der Vagusnerv-Stimulation hin. Die Schaltstelle zwischen Körper und Gehirn ist wichtig für unsere Gesundheit, da Veränderungen in der Wahrnehmung von körpereigenen Signalen häufig ein Merkmal von psychischen Störungen wie Depressionen oder Essstörungen sind. In der Zukunft könnte es denkbar sein, mit einem Stimulationsgerät körpereigene Signale „vorzutäuschen“, beispielsweise, um dem Körper bei leerem Magen zu signalisieren, dass Nahrung vorhanden ist. Oder - bei Depressionen - durch diese körpereigene Stellschraube die Motivation und die Stimmung zu verbessern.
Ernährung und Lebensstil für eine gesunde Darm-Hirn-Achse
Ein guter Grundstock für eine ausgewogene Mikrobiota-Balance kann durch eine gesunde Ernährungsweise gelegt werden. Eine ballaststoffreiche Ernährung mit viel Gemüse, Hülsenfrüchten und Vollkornprodukten fördert das Wachstum von "guten" Darmbakterien. Fermentierte Lebensmittel wie Sauerkraut, Kimchi und Kombucha können ebenfalls dazu beitragen, die Vielfalt der Mikrobiota zu erhöhen.
Auch Stressmanagement spielt eine wichtige Rolle für die Gesundheit der Darm-Hirn-Achse. Chronischer Stress kann die Zusammensetzung der Mikrobiota negativ beeinflussen und zu Verdauungsbeschwerden und psychischen Problemen führen. Regelmäßige Bewegung, Entspannungstechniken und ausreichend Schlaf können helfen, Stress abzubauen und die Darmgesundheit zu fördern.
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