Die Forschung hat in den letzten Jahren die Bedeutung der Darmgesundheit für den gesamten menschlichen Körper immer stärker hervorgehoben. Insbesondere das Darm-Mikrobiom, die Gemeinschaft von Mikroorganismen, die in unserem Darm leben, scheint eine entscheidende Rolle bei der Entstehung und dem Verlauf verschiedener chronischer Erkrankungen zu spielen. Dazu gehören nicht nur entzündliche Darmerkrankungen, sondern auch neurodegenerative Erkrankungen wie Multiple Sklerose (MS) und möglicherweise auch Parkinson.
Die Darm-Hirn-Achse: Eine bidirektionale Verbindung
Die Vorstellung, dass der Darm und das Gehirn eng miteinander verbunden sind, ist nicht neu. Diese Verbindung, oft als "Darm-Hirn-Achse" bezeichnet, beschreibt die bidirektionale Kommunikation zwischen dem zentralen Nervensystem (ZNS) und dem enterischen Nervensystem (ENS), dem Nervensystem des Verdauungstrakts. Der Darm wird oft als "zweites Gehirn" bezeichnet, da er eine große Anzahl von Nervenzellen enthält und in der Lage ist, Neurotransmitter wie Dopamin und Serotonin zu produzieren, die auch im Gehirn eine wichtige Rolle spielen.
Auffällig ist, dass viele neurologische Erkrankungen mit Veränderungen der Darmfunktion einhergehen. Parkinson-Patienten leiden häufig unter Verstopfung, die der eigentlichen Hirnerkrankung oft um Jahre vorausgeht. Zudem wurde das Protein Alpha-Synuclein, dessen Ablagerung im Gehirn als Hauptursache für Parkinson gilt, auch im Darm und im Nervus vagus nachgewiesen.
Das Darm-Mikrobiom und seine Rolle bei Parkinson
Jeder Mensch beherbergt in seinem Darm eine komplexe Gemeinschaft von etwa 1.000 verschiedenen Arten von Bakterien. Diese Darmflora ist essenziell für die Verdauung, die Abwehr von Krankheitserregern und die Stärkung des Immunsystems. Die Zusammensetzung der Darmflora wird maßgeblich durch die Ernährung und immunologische Prozesse beeinflusst.
Aktuelle Forschungsergebnisse deuten darauf hin, dass Parkinson-Patienten im Vergleich zu gesunden Menschen eine veränderte Zusammensetzung der Darmflora aufweisen. Es wurde festgestellt, dass bestimmte Bakteriengattungen bei Parkinson-Patienten seltener vorkommen, während andere häufiger anzutreffen sind. Diese Veränderungen können sich auf die Produktion von Stoffwechselprodukten auswirken, die wiederum die Gesundheit des Gehirns beeinflussen können.
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Kurzkettige Fettsäuren (SCFAs): Wichtige Metaboliten der Darmflora
Zu den wichtigsten Stoffwechselprodukten der Darmflora gehören die kurzkettigen Fettsäuren (SCFAs). SCFAs entstehen, wenn Ballaststoffe im Dickdarm von Bakterien fermentiert werden. Die wichtigsten SCFAs sind Essigsäure (Acetat), Propionsäure (Propionat) und Buttersäure (Butyrat). Diese Fettsäuren dienen nicht nur als Energiequelle für die Zellen der Dickdarmschleimhaut, sondern haben auch vielfältige Auswirkungen auf den gesamten Körper.
SCFAs wirken lokal im Darm und sind die Hauptnahrungsquelle für die Zellen des Dickdarms. Neuere Studien zeigen vielfältige Zusammenhänge zwischen einem Mangel an kurzkettigen Fettsäuren und dem Auftreten von chronischen Erkrankungen wie z. B. Diabetes Typ 2, chronisch entzündlichen Darmerkrankungen wie Morbus Crohn und Colitis ulcerosa, Herz-Kreislauf-Erkrankungen und neurodegenerativen Erkrankungen wie z. B. Demenzerkrankungen oder Parkinson.
Den kurzkettigen Fettsäuren werden viele positive Aspekte nachgesagt, wie ein anti-entzündliche Effekt sowie ein Schutz der Darm-Blut-Barriere. Aus diesem Grund wollen wir untersuchen, ob eine orale Substitution der kurzkettigen Fettsäuren zu einem Anstieg der Spiegel im Blut und Stuhl führt. Prebiotika sind Stoffe, welche durch die Bakterien potentiell zu kurzkettigen Fettsäuren umgesetzt werden. Aus diesem Grund wollen wir ebenfalls untersuchen, ob die Gabe des Prebiotikums 2′-Fucosyllactose alleine oder in Kombination mit den kurzkettigen Fettsäuren zu einem Anstieg der kurzkettigen Fettsäuren im Stuhl und Blut führt.
Propionsäure: Ein potenzieller Schlüsselspieler bei neurologischen Erkrankungen
Besondere Aufmerksamkeit hat in den letzten Jahren die Propionsäure (Propionat) erhalten. Studien haben gezeigt, dass bei Patienten mit Multipler Sklerose (MS) ein Mangel an Propionsäure im Darm und im Blut vorliegt. Die Zugabe von Propionsäure als Nahrungsergänzungsmittel zur Immuntherapie zeigte positive Auswirkungen auf regulatorische T-Zellen, die eine wichtige Rolle in der Regulation von autoimmunen Entzündungsreaktionen spielen.
Die Forscher der Universitätsmedizin Magdeburg haben herausgefunden, dass das Darm-Mikrobiom einen entscheidenden Einfluss auf die Entstehung von chronisch-entzündlichen und neurodegenerativen Krankheiten wie Multiple Sklerose (MS) und Parkinson haben kann. Die Forschungsgruppe „Translationale Neuroimmunologie und Neurodegeneration“ der Universitätsklinik für Neurologie in Magdeburg unter der Leitung von Prof. Dr. med. Aiden Haghikia widmet sich der Erforschung des Einflusses des Darm-Mikrobioms auf die Entstehung von chronisch-entzündlichen und neurodegenerativen Erkrankungen des Nervensystems.
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Die Erkenntnisse der Studie werden derzeit auf andere neurologische Erkrankungen übertragen und intensiv erforscht.
Aktuelle Forschung zu Propionsäure und Parkinson
Auch im Zusammenhang mit Parkinson rückt die Rolle der SCFAs, insbesondere der Propionsäure, immer stärker in den Fokus. Studien haben gezeigt, dass Parkinson-Patienten veränderte Bakterien im Darm im Vergleich zu gesunden Menschen haben. Zusätzlich weiß man, dass das Stoffwechselprodukt der Bakterien, die kurzkettigen Fettsäuren, bei Parkinsonpatienten vermindert sind.
Eine aktuelle Studie aus 2021 sieht neue Möglichkeiten zur Therapie rund um eine Senkung von LDL-Cholesterin. Darin spielt das Mikrobiom unseres Darms eine zentrale Rolle. Denn unsere Darmflora hat erheblichen Einfluss auf den Cholesterinstoffwechsel. Ein Kardiologenteam um PD Dr. Haghikia das LDL-Cholesterin deutlich senken. Zusätzlich wurde auch der gesamte Cholesterin-Spiegel unter Propionat Zufuhr um -7,3 % gesenkt.
Tierexperimentelle Studien liefern erste Hinweise
Tierstudien haben gezeigt, dass die Darmbakterien über die Produktion von kurzzeitigen Fettsäuren die Entwicklung eines Morbus Parkinson fördern könnten. Gen-modifizierte Mäuse, die aufgrund einer Überproduktion von Alpha-Synuclein an einem Morbus Parkinson erkranken, blieben gesund, wenn sie keimfrei aufgezogen werden und ihr Darm nicht von Bakterien besiedelt wird. Sie erkrankten dann, nachdem sie oral mit Darmbakterien von Parkinson-Patienten behandelt wurden.
In weiteren Experimenten haben die Forscher die möglichen Pathomechanismen untersucht. Zunächst fiel ihnen auf, dass es im Rahmen der Erkrankung zu einer Aktivierung der Mikroglia, dem Immunsystem des Gehirns, kommt. Dies könnte Ursache oder Folge der Erkrankung sein. Für eine Ursache spricht, dass die Immunreaktion der Mikroglia durch eine Behandlung der Tiere mit kurzkettigen Fettsäuren ausgelöst werden konnte.
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Veränderungen der Darmflora bei Parkinson-Patienten
In etlichen Untersuchungen wurden signifikante Veränderungen der Darmmikrobiota bei Parkinson-Patienten gefunden. Bei Parkinson-Patienten signifikant seltener als bei den gesunden Kontrollen waren folgende potenziell „nützliche" Bakterien: Prevotellaceae, Faecalibacterium und Lachnospiraceae. Eine relative Häufung dagegen zeigten Bifidobacteriaceae, Ruminococcaceae, Verrucomicrobiaceae und Christensenellaceae.
- Prevotellaceae: Helfen beim Abbau von Kohlenhydrate aus Ballaststoffen und produzieren SCFA, die die Aktivität des ENS modulieren und die Darm- Homöostase aufrecht zu erhalten. Eine Verminderung von Prevotellaceae scheint mit reduzierten Spiegeln des Darmhormons Ghrelin verbunden zu sein, das an der Regulierung der Funktion dopaminerger Neurone der Substantia nigra pars compacta beteiligt ist und der Neurodegeneration bei PD entgegenwirken könnte.
- Faecalibacterium: Spielt ebenfalls eine wichtige Rolle in der Produktion von SCFA und entzündungshemmenden Metaboliten, die helfen zur Aufrechterhaltung der Darmgesundheit. Die Ermäßigung von Faecalibacterium könnte die Darmbarrierefunktion beeinträchtigen und das ENS anfälliger für Infektionen mit enterischen Krankheitserregern machen, vor allem aber das Risiko der α-Synuclein-Bildung im ENS erhöhen.
- Lachnospiraceae: Sie sind u.a. beteiligt an der Produktion der SCFA Buttersäure, die sich vorteilhaft auf das Darmepithel auswirkt. Die geringere Häufigkeit von Lachnospiraceae könnte inflammatorische Prozess im Darm und die Produktion toxischer Substanzen mit Beeinträchtigung der Darmepithels-Barriere begünstigen.
- Bifidobacteriaceae: Ist dominant beteiligt an mehreren physiologischen Funktionen einschließlich der Eindämmung pathogener Darmbakterien und an immunregulatorischen Vorgängen. Es wird bekanntlich auch als Probiotikum eingesetzt. In PD-Mausmodellen war die Langzeitverabreichung von Probiotika für die Dopaminergen Neuronen in der Substantia nigra neuroprotektiv und verringerte die motorische Beeinträchtigungen im Hinblick auf Gangmuster, Gleichgewicht und motorische Koordination.
- Ruminococcaceae: Gilt als wichtiges zellulose-abbauende Bakterienart, die auch SCFA produzieren. Das zu ihrem Vorkommen bei der Parkinson-Krankheit gemischte Ergebnisse vorliegen, könnte durch die Krankheitsdauer befingt sein.
- Verrucomicrobiaceae: Wandelt Mucin zu SCFA um, die die geschilderten positiven immunregulatorischen Effekte entfalten. Darüber hinaus ist es über den Mucin-Abbau auch an proinflammatorischen Pfaden beteiligt, die die Darmbarriere schädigen und die Exposition ansässiger Zellen des Immunsystems mit Krankheitserreger fördern. Durch diese Prozesse wird eine abnormale Aggregation von α-Synuclein im ENS verursacht. Auch das erhöhte Niveau von Akkermansia ist mit einer beschleunigen Progression der Erkrankung assoziiert.
- Christensenellaceae: Scheinen sich neben vielen anderen vorteilhaften Funktionen auch auf das Körpergewicht auszuwirken: Erhöhte Konzentraionen gehen mit einem niedrigeren Body Mass Index (BMI) und einer geringeren viszeralen Fettmasse einher. Die konsistent berichtete höhere Häufigkeit von Christensenellaceae bei Patienten mit PD weist darauf hin, dass dieses Bakterium eine Rolle im Lipidstoffwechsel bzw. der Lipidabsorption spielt.
Imidazol-Propionat: Ein Stoffwechselprodukt, das mit Parkinson in Verbindung gebracht wird
Eine aktuelle Untersuchung bringt ein bekanntes Kariesbakterium in einen neuen Zusammenhang: Streptococcus mutans taucht nicht nur im Mund auf, sondern auch im Darm von Parkinson-Betroffenen. In einer Studie haben Forschende bei Menschen mit Parkinson vermehrt das Bakterium Streptococcus mutans in der Darmflora gefunden und konnten höhere Konzentrationen des Stoffwechselprodukts Imidazol-Propionat nachweisen. Dieser Stoff gelangt über den Blutkreislauf ins Gehirn und steht dort in Zusammenhang mit dem Absterben von Nervenzellen, mit Entzündungsreaktionen und mit der Bildung von Alpha-Synuclein-Ablagerungen.
Tiere, deren Darm gezielt mit S. mutans besiedelt wurde, entwickelten erhöhte Imidazol-Propionat-Spiegel und zeigten Einschränkungen in der Motorik. Im Nervengewebe wurden zudem Entzündungsreaktionen und ein Verlust dopaminerger Zellen sichtbar. In Modellen, in denen bereits Alpha-Synuclein verklumpt war, verschärfte S. mutans die Situation zusätzlich.
Therapieansätze und zukünftige Forschung
Die Erkenntnisse über die Rolle der Darmflora und der SCFAs bei Parkinson eröffnen neue перспектив für Therapieansätze.
Diätetische Interventionen
Eine Normalisierung der Darmflora durch diätetische Interventionen könnte ein vielversprechender Ansatz sein. Dazu gehören:
- Erhöhung der Zufuhr von Ballaststoffen: Ballaststoffe dienen als Nahrung für die Darmbakterien und fördern die Produktion von SCFAs. Gute Ballaststoffquellen sind Gemüse, Obst, Vollkornprodukte und Hülsenfrüchte.
- Einnahme von Probiotika: Probiotika sind lebende Mikroorganismen, die sich positiv auf die Darmflora auswirken können. Sie sind in Form von Nahrungsergänzungsmitteln oder fermentierten Lebensmitteln wie Joghurt, Kefir und Sauerkraut erhältlich.
- Einnahme von Präbiotika: Präbiotika sind unverdauliche Kohlenhydrate, die das Wachstum und die Aktivität von nützlichen Darmbakterien fördern. Sie sind in Lebensmitteln wie Zwiebeln, Knoblauch, Lauch, Spargel und Artischocken enthalten.
Substitution von kurzkettigen Fettsäuren
Für Personen mit einer verminderten Bildung von SCFAs kann auch die Einnahme der Fettsäuren als Nahrungsergänzungsmittel sinnvoll sein. Kurzkettige Fettsäuren, insbesondere Propionat und Butyrat, sind auch in Form von Nahrungsergänzungsmitteln erhältlich. Diese sind frei verkäuflich. Verschiedene Studien bestätigen die Wirksamkeit von oral eingenommenen kurzkettigen Fettsäuren. Übliche Dosierungen für Propionat liegen im Bereich von 750 mg pro Tag und für Butyrat zwischen 300 und 600 mg pro Tag. Propionat und Butyrat können gemeinsam eingenommen werden.
Weitere Forschung ist notwendig
Um die Bedeutung der Darm-Hirn-Achse auf die Entwicklung eines Morbus Parkinson zu erhellen, sind weitere Untersuchungen zu Metagenomik und Metabonomie mit großen Patientenstichproben erforderlich. Dies können wichtige Einblicke in die Pathophysiologie des Darms liefern und mikrobielle Metaboliten als potenzielle Ziele für die Entwicklung neuer Therapien und Biomarker der Parkinson-Krankheit identifizieren. Schlielich sollten sich klinische Studien mit den Effekten diätetischer Intrventionen befassen.
Erfahrungen von Betroffenen mit Propionsäure
Einige Betroffene von Multipler Sklerose (MS) haben bereits Erfahrungen mit der Einnahme von Propionsäure oder Propionsalz gesammelt und berichten von positiven Effekten auf ihre Symptome. Es gibt verschiedene Hersteller von Propionsäure-Produkten, wie z.B. ZeinPharma, deren Produkte in Apotheken erhältlich sind. Einige Anwender nehmen zusätzlich hochwertige Probiotika und andere Nahrungsergänzungsmittel ein.
Es wird berichtet, dass Propionsäure die Verdauung verbessern kann. Nebenwirkungen wurden bisher kaum beobachtet. Es ist jedoch wichtig, vor der Einnahme von Propionsäure oder anderen Nahrungsergänzungsmitteln Rücksprache mit einem Arzt zu halten, um mögliche Wechselwirkungen mit anderen Medikamenten auszuschließen.
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