Das Ludwig Institute for Cancer Research ist eine internationale Forschungseinrichtung, die sich der Grundlagenforschung zu Krebs und den zugrunde liegenden Stoffwechselprozessen widmet. Am Standort Ludwig Princeton haben nun Jenna AbuSalim und Institutsdirektor Joshua Rabinowitz mit ihren Teams zwei Studien vorgelegt, die ein neues Licht darauf werfen, wie Darmbakterien pflanzliche Nahrung verarbeiten. Eine der Arbeiten erscheint in den Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), die zweite wurde bereits im Juni in Nature Metabolism veröffentlicht. Kern der Erkenntnisse: Fehlt den Darmmikroben Nahrung in Form von Ballaststoffen, können sie beginnen, die schützende Schleimschicht des Darms selbst zu verwerten.
- Ballaststoffe unterdrücken, dass Darmbakterien Proteine der schützenden Schleimhaut abbauen.
- Unverdauliche Pflanzenproteine – von den Forschenden „Prif“ genannt – fördern günstige Stoffwechselprodukte.
- Ein Teil der Metaboliten stammt laut zweiter Studie nicht von Bakterien, sondern vom Stoffwechsel des Wirts selbst.
Dass pflanzenbasierte Ernährung Darm, Immunsystem, Stoffwechsel und Herz-Kreislauf-System zugutekommt, ist seit Langem bekannt. Ein Teil dieser Wirkung entsteht dadurch, dass Ballaststoffe eine vielfältige Bakteriengemeinschaft im Darm fördern. Wie genau die Mikroben jedoch die zahlreichen Bestandteile pflanzlicher Nahrung verarbeiten, ist bislang nur teilweise verstanden.
Ballaststoffe und Pflanzenproteine verschieben das Gleichgewicht der Phenole
In der PNAS-Studie untersuchten die Forschenden sogenannte Phenol-Metaboliten. Diese entstehen, wenn Darmbakterien die Aminosäuren Tyrosin und Phenylalanin abbauen – mit sehr unterschiedlichen gesundheitlichen Folgen. Aus Phenylalanin gebildete Verbindungen wie Phenylpropionat und Hippursäure werden mit Darmgesundheit und einem gesunden Körpergewicht in Verbindung gebracht. Aus Tyrosin entstehende Stoffe wie p-Kresolsulfat und Phenolsulfat wurden dagegen mit schlechteren Verläufen bei Krebspatienten und mit systemischer Toxizität bei Menschen mit Nierenerkrankungen assoziiert.
Laut AbuSalim verschieben sowohl Ballaststoffe als auch unverdauliche Pflanzenproteine – die das Team „proteins imitating fiber“ oder kurz Prif nennt – das Gleichgewicht weg von den ungünstigen, aus Tyrosin gebildeten Phenolen hin zu den vorteilhaften aus Phenylalanin.
Während Ballaststoffe seit Jahrzehnten als Teil einer gesunden Ernährung gelten, standen unverdauliche Pflanzenproteine bislang kaum im Fokus.
Fehlt Nachschub, wenden sich die Bakterien der Darmschleimhaut zu
Um die Herkunft der Verbindungen nachzuverfolgen, markierten die Forschenden Proteine mit stabilen, nicht radioaktiven Isotopen und beobachteten deren Verdauung im Darm von Mäusen. Das Ergebnis: Die „schlechten“ Phenole entstanden, wenn Bakterien körpereigene Proteine verwerteten – darunter Proteine aus der Schleimschicht des Darms. Die „guten“ Phenole stammten dagegen fast ausschließlich aus den unverdaulichen Nahrungsproteinen.
Ballaststoffe verringerten den bakteriellen Abbau der Schleimhaut und senkten so die Produktion der schädlichen Phenole. Prif wiederum sorgte dafür, dass mehr Nahrungsprotein die Mikroben erreichte und ihnen so mehr Material für die nützlichen Phenole lieferte. AbuSalim spricht von einer „aufkommenden Klasse von Nährstoffen“, die die Zusammensetzung des Mikrobioms mitformen könnten. Rabinowitz formuliert es zugespitzt: Auf Lebensmittelverpackungen könnte „Prif“ eines Tages direkt unter den Ballaststoffen stehen.
Zweite Studie stellt die Herkunft wichtiger Metaboliten infrage
Die in Nature Metabolism veröffentlichte Arbeit rückte neben den Phenolen auch Indol-Metaboliten in den Blick, die aus der Aminosäure Tryptophan entstehen. Indole werden mit einer Reihe von Erkrankungen in Verbindung gebracht – von chronisch-entzündlichen Darmerkrankungen über neurodegenerative Leiden bis hin zu Krebs, wo sie unter anderem Prozesse der Metastasierung und die Immunantwort gegen Tumoren beeinflussen sollen.
Bislang galt weitgehend die Annahme, dass Phenole und Indole ausschließlich von Darmbakterien gebildet werden. Mithilfe von Isotopen-Tracing in Mäusen, Ratten und menschlichen Zellen fanden die Forschenden jedoch, dass der Stoffwechsel von Säugetieren viele dieser Verbindungen selbst herstellen kann – darunter Indol-3-Laktat und Indol-3-Acetat. Bei Mäusen blieben die zirkulierenden Werte hoch, selbst nachdem eine Antibiotikabehandlung das Mikrobiom gestört hatte; ein ähnliches Muster zeigte sich bei Proben von Patienten unter Antibiotika.
Für die medizinische Forschung bedeutet das: Diät- oder Probiotika-Strategien, die auf mehr nützliche Indole abzielen, müssten möglicherweise überdacht werden, wenn ein großer Teil dieser Stoffe gar nicht von Mikroben, sondern vom Körper selbst stammt. Wichtig für die Einordnung ist zugleich, dass die Ergebnisse überwiegend auf Tierversuchen und Zellexperimenten beruhen und einen Mechanismus beschreiben – keine unmittelbaren Ernährungsempfehlungen.
Achten Sie beim Essen bewusst auf Ballaststoffe – und würden Sie eine Angabe wie „Prif“ auf Lebensmittelverpackungen für sinnvoll halten? Wir sind gespannt auf Ihre Sicht.
