Ernährung, intestinales Mikrobiom und kardiometabolisches Risiko

Etwa ein Drittel aller Todesfälle gehen weltweit auf kardiovaskuläre Erkrankungen zurück. Bis zu 18 Millionen Menschen versterben jährlich daran, die meisten an den Folgen der koronaren Herzerkrankung (circa neun Millionen) sowie an den Folgen zerebrovaskulärer Erkrankungen (circa sechs Millionen), wie etwa einem ischämischen Schlaganfall oder einer Hirnblutung. In Deutschland verursachen Herz-Kreislauf-Erkrankungen etwa 40 % aller Todesfälle.

Die wichtigsten beeinflussbaren Risikofaktoren für Herz-Kreislauf-Erkrankungen sind kardiometabolische Erkrankungen wie die Hypertonie, der Diabetes mellitus, Fettstoffwechselstörungen und Adipositas, sowie gesundheitsbeeinträchtigende Verhaltensweisen wie Rauchen, körperliche Inaktivität und ungesunde Ernährung.

 

Der Begriff der „cardiometabolic disease“ (CMD) ist relativ neu und verdeutlicht die starke Wechselbeziehung zwischen Diabetes mellitus, Fettstoffwechselstörungen und Adipositas mit kardiovaskulären Erkrankungen. CMD kann als Folge des metabolischen Syndroms angesehen werden. Die WHO (World Health Organization) schätzt, dass 31 % aller Todesfälle weltweit auf kardiometabolische Erkrankungen zurückgeführt werden können. Die Optimierung und weitere Entwicklung von Prophylaxestrategien sind im Hinblick auf diese Zahlen dringend notwendig. Während schon länger Konsens darüber herrscht, dass die Ernährung einen erheblichen Einfluss auf die kardiovaskuläre Gesundheit hat, ist die Rolle des intestinalen Mikrobioms erst in den letzten Jahren in den Fokus gerückt.

 

So wurde herausgefunden, dass die im menschlichen Körper symbiotisch lebenden Mikroben einen Einfluss auf den Stoffwechsel und auf die Entwicklung kardiovaskulärer Erkrankungen haben. Das intestinale Mikrobiom beeinflusst das Immunsystem, außerdem stellt es biologisch aktive Metaboliten aus Nahrungsbestandteilen her, z. B. kurzkettige Fettsäuren aus Ballaststoffen, und diese haben widerum Einfluss auf die kardiovaskuläre Gesundheit.

In mehreren Kohortenstudien konnte nachgewiesen werden, dass eine Veränderung der Darmflora mit der Entwicklung und dem Fortschreiten von Adipositas assoziiert ist. Tatsächlich gehen Adipositas und eine verminderte Insulinresistenz häufig mit einer geringeren bakteriellen Vielfalt und einer insgesamt verminderten mikrobiellen Genvielfalt einher. Dies betrifft bis zu 40 % der übergewichtigen Personen und bis zu 75 % der Adipösen. Außerdem haben adipöse Menschen auffällig oft eine erhöhte Anzahl von Bakterien im Darm, die proinflammatorische Eigenschaften haben. Die Verbindung zwischen Darmflora und Herzgesundheit wird durch diese Assoziationen immer deutlicher.

Nachgewiesen ist, dass eine Gewichtsabnahme immer einen positiven Einfluss auf die Gesundheit von Herz und Kreislauf hat. Mittlerweile liegen aber auch Studien zu der Frage vor, welche Ernährungsform das kardiovaskuläre Risiko über die Beeinflussung des intestinalen Mikrobioms am besten senken kann. Dass die Ernährung das intestinale Mikrobiom und damit kardiometabolische Erkrankungen beeinflusst, wurde deutlich klar, aber nicht, wie genau. Diese Ergebnisse werden auch durch Humanstudien bestätigt, in denen fäkale Mikrobiota transplantiert wurden. Die Reaktion der Darmflora auf die Ernährung ist aber sehr individuell. Ein personalisierter Ansatz mit der Bestimmung des intestinalen Mikrobiomstatus kann Aufschluss geben, welche Patienten von einer Ernährungsumstellung besonders profitieren.

Vier Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus Schweden und den Niederlanden sichteten nun die Studienlage zu diesem Thema. Sie konzentrierten sich auf Studien zu einigen Makronährstoffen und Ernährungsformen.

 

Die meisten aktuellen Studien beschäftigten sich mit der Aufnahme von Kohlenhydraten und deren Auswirkungen auf Darmflora und kardiometabolische Gesundheit.

Hier gilt, was man schon weiß: Je mehr Ballaststoffe kohlenhydratreiche Lebensmittel enthalten, desto besser. Diese Kohlenhydrate werden auch unverdauliche Kohlenhydrate genannt und befinden sich in Lebensmitteln wie Weizenkleie, Leinsamen, Hülsenfrüchten, Rosenkohl oder Mandeln. Generell gilt: Vollkornprodukte sind besser als Weißmehlprodukte für die Darmflora. Faserreiche Kohlenhydrate werden nicht im Dünndarm aufgenommen, sondern gelangen in den Dickdarm. Der Faserabbau und die anschließende Verfügbarkeit von Faserderivaten für den Wirt sind abhängig von der Qualität der Fasern.

Je hochwertiger die Kohlenhydrate und je ballaststoffhaltiger, desto besser können bestimmte Darmbakterien daraus kurzkettige Fettsäuren (short chain fatty acids, SCFA) herstellen. Die drei wichtigsten von der Darmmikrobiota produzierten SCFA sind Butyrat, Propionat und Acetat. Mehrere Studien haben gezeigt, dass diese SCFA vorteilhafte Wirkungen zur Verhinderung von kardiometabolischen Störungen haben. Sie sind beteiligt an der Glucosehomöostase durch Erhöhung der Produktion der Hormone glukagonähnliches Peptid-1 (GLP-1) und Peptid YY, die das Sättigungsgefühl erhöhen.

In einer Studie mit Typ-2-Diabetes-Patienten profitierte die Interventionsgruppe durch die Umstellung auf eine ballaststoffreiche Ernährung von einem signifikanten Rückgang von Hämogloin-A1c- und Lipidwerten sowie einer deutlichen Gewichtsabnahme im Vergleich zur Kontrollgruppe. Auch der Butyratspiegel erhöhte sich durch die Ballaststoffaufnahme. Der Verzehr einer hohen Menge von Ballaststoffen fördert außerdem die Fülle und Vielfalt der SCFA-produzierenden Bakterienstämme, so die Erkenntnisse aus dieser Studie.

Allerdings reagiert das intestinale Mikrobiom jedes Menschen individuell auf die Ballaststoffzufuhr. So ist die postprandiale glykämische Reaktion individuell von der jeweiligen Zusammensetzung des intestinalen Mikrobioms abhängig.

Dennoch schlussfolgern die Autoren: Das Einhalten einer ballaststoffhaltigen Diät kann eine einfach Methode sein, den SCFA- Spiegel zu erhöhen und das CMD-Risiko zu mindern.

 

Proteinreiche Diäten sind seit der Einführung der sogenannten Atkins-Diät populär geworden. Diese Ernährungsform beinhaltet eine hohe Proteinaufnahme bei starker Reduzierung der Kohlenhydrataufnahme. Zu den Aminosäuren Histidin und Tryptophan liegen schon Erkenntnisse vor. So spielt Tryptophan eine wichtige Rolle bei Darmentzündungen und der damit verbundenen Barrierefunktion der Darmschleimhaut. Darmentzündungen können das CMD-Risiko durch eine erhöhte Produktion von bakteriellen Lipopolysacchariden (LPS) erhöhen. LPS können in den systemischen Kreislauf wandern und einen Endotoxämiezustand auslösen, der die Insulinresistenz erhöht und eine Gewichtszunahme auslöst. In einer Humanstudie konnte nachgewiesen werden, dass die Darmpermeabilität bei Patienten mit Typ-2-Diabetes im Vergleich zu gesunden Menschen erhöht ist.

Die Auswirkungen von Proteindiäten auf die kardiometabolische Gesundheit bleiben aber unklar. Die Erkenntnisse beschränken sich bislang nur auf einzelne Aminosäuren. Der Vezehr von viel (rotem) Fleisch hat aber erwiesenermaßen negative Auswirkungen auf Darmmikrobiom und kardiovaskuläre Gesundheit.

 

Der Verzehr von viel gesättigten Fettsäuren ist mit einem erhöhten CMD-Risiko verbunden. Dass Nahrungsfette die Zusammensetzung der Darmmikrobiota verändern, konnte nachgewiesen werden. In einer randomisierten Studie wurde der Einfluss einer fettarmen Ernährung getestet. Die Teilnehmer der Gruppe 1 waren adipös und erfüllten alle Kriterien eines metabolischen Syndroms. Die Teilnehmer der Gruppe 2 waren adipös, zeigten aber keine Symptome eines metabolischen Syndroms, und die Teilnehmer der Kontrollgruppe waren normalgewichtig und gesund. Alle Teilnehmer waren männlich und ernährten sich über zwei Jahre mit der vorgeschriebenen fettarmen Diät. Zu Studienbeginn wurden Stuhlproben von allen Teilnehmern ausgewertet, bei den adipösen Patienten mit metabolischem Syndrom fiel im Vergleich zu den übrigen Teilnehmern ein mikrobielles Ungleichgewicht auf. Durch die Ernährungsumstellung konnte diese Dysbiose teilweise deutlich verbessert werden, was wiederum Einfluss auf die kardiometabolischen Risikofaktoren hatte. Die Mikrobiota der Teilnehmer der adipösen und gesunden Gruppe blieb durch die fettarme Ernährung weitgehend unverändert. Dass Nahrungsfette die Darmflora und damit auch CMD-Faktoren beeinflussen, konnte auch in verschiedenen Tierversuchen nachgewiesen werden. Die bisher bekannten Mechanismen umfassen die Erhöhung von Mikroben, die Einfluss auf die Gallensäureproduktion nehmen, sowie die Beeinflussung des darmassoziierten Immunsystems. Nahrungsfette können chronische Entzündungen auslösen und die Darmpermeabilität erhöhen, was zu einer Erhöhung von bakteriellen Lipopolysacchariden (LPS) im Kreislauf führt und mit Gewichtszunahme und der Progression von Diabetes mellitus Typ 2 assoziiert ist.

Fette sind aber nicht nur „schlecht“, es kommt lediglich darauf an, welche verzehrt werden. Mittelkettige Triglyceride (MCT-Fette) haben positive Auswirkungen auf das intestinale Mikrobiom. Ergebnisse einer Meta- Analyse zeigten, dass eine erhöhte Aufnahme von MCT-Fetten einen positiven Einfluss auf die kardiometabolische Gesundheit hat. MCT-Fette sind unter anderem in Kokosöl, Palmkernöl und Kuhmilch enthalten.

 

Immer mehr Menschen ernähren sich vegetarisch (ohne Fleisch und Fleischprodukte) oder vegan (ohne jegliche tierische Produkte). Eine aktuelle Meta-Analyse zeigte, dass sowohl die vegetarische als auch die vegane Ernährung zu einer geringeren Gesamtmortalität und einem geringeren CMD-Risiko führen. Allerdings muss in diesem Zusammenhang beachtet werden, dass nur wenige der Studien randomisiert und kontrolliert durchgeführt wurden. Außerdem müssen bei dieser Ernährung mögliche Defizite beachtet werden (z. B. Vitamin B12).

Dass eine vegetarische oder vegane Ernährungsweise die Darmflora verändert, ist in mehreren Studien nachgewiesen worden. In den Därmen von Vegetariern und Veganern wird deutlich weniger Trimethylamin (TMA), ein Vorläufer von Trimethyl- amin-N-oxid (TMAO), produziert. Niedrigere TMAO-Werte sind mit einem geringeren CMD-Risiko verbunden, was die Vorteile einer vegetarischen oder veganen Ernährung für die kardiovaskuläre Gesundheit deutlich macht.

 

Die mediterrane Ernährung ist durch eine geringe Fleischaufnahme und eine hohe Aufnahme von Früchten, Gemüsen, Hülsenfrüchten, Oliven und Olivenöl gekennzeichnet. Diese Ernährungsweise ist mit einem geringeren Risiko kardiometabolischer Erkrankungen verbunden, dies wurde in zahlreichen Studien nachgewiesen.

Die positiven Effekte werden vermutlich auch über das intestinale Mikrobiom vermittelt, legt eine interessante Studie nahe: In Griechenland geborene Australier leben länger und haben weniger kardiometabolische Erkrankungen als die allgemeine australische Bevölkerung. Und das trotz einer hohen Prävalenz von Risikofaktoren für CMD wie Fettleibigkeit, Dyslipidämie und Bluthochdruck. Erklären lässt sich das möglicherweise durch die mediterrane Ernährung, die dadurch veränderte Darmmikrobiotazusammensetzung und die von den Mikroben gebildeten Metaboliten. Eine Veränderung der Zusammensetzung der Darmmikrobiota durch die mediterrane Ernährung konnte bislang zwar noch nicht nachgewiesen werden. Eine erhöhte Ballaststoffaufnahme erhöht jedoch die Produktion von vorteilhaften kurzkettigen Fettsäuren (SCFA) und senkt die Produktion von TMAO. Hier ist die Schnittstelle zwischen intestinalem Mikrobiom und kardiometabolischer Gesundheit.