Mikrobiom und Hormone Meine Hormone, mein Darm und ich
70 Prozent der Abwehrzellen unseres Immunsystems befinden sich im Darm. Der steuert über selbstproduzierte Hormone seine eigene Aktivität und sendet Botschaften ans Gehirn. Der Darm ist also nicht nur Verdauungs-, sondern auch ein Drüsenorgan.
Im Darm wird Nahrung zerkleinert, über die Darmschleimhaut werden Nährstoffe wie Fette, Kohlenhydrate und Eiweiße an den Körper abgegeben. Bis hierhin ist es allgemein bekannt: Der Darm ist ein Verdauungsorgan. Doch im Darm ist auch unsere Immunabwehr "zu Hause": 70 Prozent der Abwehrzellen unseres Immunsystems befinden sich nämlich im Darm. Damit nicht genug: Der Darm (und das weiß man noch gar nicht so lange) steuert über selbstproduzierte Hormone seine eigene Aktivität und sendet Botschaften zum Gehirn. Der Darm ist also auch ein Drüsenorgan.
Dem Text liegt ein Gespräch mit Prof. Dr. med. Markus Lerch zugrunde, Ärztlicher Direktor des Klinikums der Ludwig-Maximilians-Universität München, Gastroenterologe
"Eine der wichtigsten Funktionen des Darms ist es, Hormone zu produzieren," sagt der Gastroenterologe Prof. Markus Lerch. Der Darm kommuniziert dabei auch mit anderen Drüsen, wie z.B. der Bauchspeicheldrüse oder der Nebenniere.
Schilddrüse, Nebenniere und ein Teil der Bauchspeicheldrüse haben die (fast ausschließliche) Aufgabe, Hormone zu produzieren und freizusetzen - Hormone, die ein bestimmtes Ziel an anderer Stelle im Körper haben, z.B. unser Herz oder vielfältige Stoffwechselfunktionen. Anders verhält es sich beim Darm und den Hormonen, die im Darm freigesetzt werden:
"Die beschäftigen sich nicht so sehr - wie beispielsweise die Schilddrüse - mit unserer Herzfunktion, sondern die beschäftigen sich tatsächlich überwiegend mit dem, was im Darm auch angesiedelt ist, nämlich Verdauung und Stoffwechsel. Der Darm hat eine sehr viel feinere Regulation durch verschiedene spezifische Zellen, die hier Hormone produzieren."
Prof. Markus Lerch
Diese spezifischen Zellen sind sogenannte enteroendokrine Zellen. Sie finden sich in den Wandzellen, die den Verdauungstrakt auskleiden.
"Wir kennen mindestens acht verschiedene Drüsenzellen, die über den Darm verstreut sind und die Hormone produzieren. Manche mehr im oberen, manche mehr im unteren Dünndarm. Wir haben P/D1 Zellen und D-, S-, M-, L-, I-Zellen. Es ist eine ganze Alphabetsuppe von verschiedenen Zellen, die wir im Darm haben. Wichtig, anzufügen: Diese Zellen werden erst nach und nach entdeckt."
Prof. Markus Lerch
Darmhormone heißen zum Beispiel:
- Cholecystokinin
- Gastrin
- Ghrelin
- Leptin
- Motilin
- Somatostatin
Diese Hormone, die der Darm also selbst bildet, sind etwa entscheidend dafür, welche Nährstoffe der Darm aufnimmt und welche nicht. Motilin verantwortet, ob sich der Darm schnell oder langsam bewegt, Ghrelin meldet "Hunger", Ghrelin und Leptin regulieren, dass und ob wir Fett speichern oder nicht, Somatostatin bremst andere Botenstoffe aus, stoppt damit zum Beispiel die Produktion von Magensäure, Cholecystokinin stimuliert unter anderem die Freisetzung von Verdauungsenzymen aus der Bauchspeicheldrüse.
"Und beim Beispiel Cholecystokinin gibt es noch einen viel wichtigeren Aspekt: Es hat auch eine ganz wichtige Rolle im Gehirn, weil es darüber entscheidet, ob wir Hunger haben oder uns satt fühlen. Und damit auch, ob wir zunehmen oder Gewicht verlieren."
Prof. Markus Lerch
Der Darm ist sechs bis acht Meter lang. Will man die Zellen, die Darmhormone produzieren einem Abschnitt zuordnen, gerät ein Darmabschnitt in besonderem Maße in den Fokus:
"Der obere Dünndarm ist extrem wichtig. Er ist verstärkt mit Hormonzellen besetzt, ganz einfach deshalb, weil dort ja die zerkleinerte Mahlzeit als erstes ankommt. Von hier muss die Steuerung der Bauchspeicheldrüse oder des Sattheits-Gefühls passieren. Das sind zum Beispiel die I-Zellen, die das Cholecystokinin produzieren, das sind die S-Zellen, die das Sekretin produzieren, was die Bauchspeicheldrüse zur Sekretproduktion veranlasst, und die M-Zellen, die für das Hormon Motilin verantwortlich sind, und somit für die Bewegung des Darmes. Und je weiter man dann kommt im Dünndarm, ändert sich das Muster der Zellen. Im letzten Abschnitt vor dem Dickdarm werden dann wiederum nur Darmhormone produziert und freigesetzt, die zum Abschalten des vorangegangenen Mechanismus erforderlich sind. Von hier kommt das Signal: 'So, jetzt bitte aufhören in der Bauchspeicheldrüse. Jetzt bitte aufhören mit der Magensäureproduktion, wir sind jetzt fertig!'"
Prof. Markus Lerch
Da die Hormondrüsen ihr Produkt ins Blut "abscheiden", nennt der Fachjargon das Hormonsystem auch endokrines System (griechisch "endo": innen, "krinein": abscheiden). Auch der Begriff "Hormon" leitet sich aus dem Griechischen ab und meint "Antrieb": Hormone treiben Prozesse und Funktionen im Körper an. Allerdings mit deutlichen Unterschieden in der Reaktionszeit, je nachdem, wie hoch die Dringlichkeit ist.
"Hormone können als Antwort auf ein bestimmtes Signal (meistens eines anderen Hormons oder Stoffwechselprodukts) ganz plötzlich ausgeschüttet werden. Das beste Beispiel dafür ist das, was an den Nerven-Endplatten passiert, wo wir in Sekundenbruchteilen Neurotransmitter (die im Prinzip auch Hormone sind) ausschütten müssen, damit sich unsere Gliedmaßen bewegen können, damit wir mit unseren Augen zwinkern können."
Prof. Markus Lerch
Andere hormongesteuerte Prozesse, wie zum Beispiel die des Darmes, beanspruchen "längerfristige regulatorische Mechanismen", so der Gastroenterologe.
"Das heißt, wenn Sie sich sehr einseitig ernähren, dann passt sich ihr Körper innerhalb von Stunden bis Tagen an – es passen sich also die Zellen des Darmes mit dem an, was sie produzieren, also den Hormonen. Manches wiederum regulieren wir über Monate z.B. bei längerfristigen Hungerperioden. Wer zum Beispiel eine Fastenkur macht, dessen Darm stellt sich in seiner Produktion über Wochen und Monate um. Und das ist ja auch seine Hauptaufgabe als Botenorgan, auf Veränderungen und Umstellungen im Essen, auf Fasten und Nüchternphasen, aber auch auf exzessives Essen empfindlich zu reagieren und diese Zustände an den Körper weiter zu melden."
Prof. Markus Lerch
Erst über die Forschung zu einer seltenen Erbkrankheit wurde entdeckt, welche Funktion und Bedeutung manche der Darmhormone haben.
Es ging um die Forschung beim sogenannten Prader-Willi-Syndrom, einer Erbkrankheit, mit der die Betroffenen schon im frühen Kindesalter ein übermäßiges Hungergefühl entwickeln und stark übergewichtig werden:
"Wir haben Chromosom-Mutationen gefunden, die den Ghrelin-Stoffwechsel betreffen. Ähnliches gilt für Leptin. Da haben wir herausgefunden, dass das Fehlen dieses Darmhormons zu einer extremen Adipositas führt - ohne, dass man das gut beeinflussen könnte."
Prof. Markus Lerch
Eine andere mögliche Veranlagung kann sein, wenn der Darm dem Gehirn keine zuverlässige hormonelle Rückmeldung gibt, die signalisiert, dass genug Nahrung aufgenommen ist.
"Bei manchen Menschen funktioniert das wunderbar, bei anderen eben nicht. Und wenn man diese Rückkopplung nicht hat, dann isst man auch noch das zweite oder dritte Stück Pizza, obwohl eigentlich kein Bedarf mehr besteht. Und das ist ein ganz wichtiger Mechanismus, ob wir dick werden oder ob wir dünn bleiben: einfach, wie gut der Abschaltmechanismus ist, wenn wir genug gegessen haben. Wir unterscheiden im Normalfall 'satt, hungrig oder habe noch Appetit'. Je besser dieser Mechanismus reguliert ist, desto geringer ist die Chance, dass wir jedes Mal zu viel essen. Das ist angeboren und das funktioniert bei manchen Menschen nicht richtig. Und dann erfordert es sehr viel Willenskraft, über den eigenen fehlenden Regulationsmechanismus hinaus einfach mal aufhören zu essen oder nicht dauernd zu essen."
Prof. Markus Lerch
Ab etwa dem dreißigsten vierzigsten Lebensjahr geht der Kalorienbedarf eines Menschen deutlich zurück. Wer weiter in dem Umfang isst, wie sie/er als 20-Jährige/r gegessen hat, nimmt automatisch zu.
"Das Gleiche gilt für bestimmte Darmhormone, deren Produktion im Laufe des Lebens abnimmt, und das steuert auch ihre Stoffwechselfunktionen. Es ist erfahrungsgemäß so, dass viele Menschen ab dem vierzigsten Lebensjahr Gewicht zunehmen. Und das liegt auch am veränderten Hormonmuster im Darm, das dann ausgeschüttet wird. Aber es liegt auch an unserer Schwierigkeit, uns an den geringeren Kalorienbedarf anzupassen und dann auch wirklich weniger zu essen. Wir nehmen zu im Alter, weil es uns so schwerfällt, uns an unsere umgestellte Hormonlage anzupassen."
Prof. Markus Lerch
Dopamin, Serotonin und Melatonin werden nicht zuallererst mit dem Darm in Verbindung gebracht - und doch zu einem Teil auch im Verdauungstrakt produziert. Beim Serotonin, eigentlich als Glückshormon bekannt, werden sogar über 90 Prozent im Verdauungstrakt produziert und freigesetzt. Doch warum wird es zu einem so großen Anteil hier und nicht in der Zirbeldrüse hergestellt?
Es sei einfach praktisch für den Körper, so meint der Gastroenterologe Prof. Lerch, dass wir abhängig von dem, was wir essen, wann wir essen, wie wir essen oder wie die Nahrungszusammensetzung ist, bestimmte Stoffwechselvorgänge gemeinsam regulieren.
"Also Dopamin hat natürlich auch sehr viel mit Glücksgefühlen zu tun. Somatostatin hat etwas damit zu tun, wie wir bestimmte andere Drüsen quasi ein- und ausschalten. Und dann macht es einfach Sinn, wenn wir eine sehr große, opulente Mahlzeit zu uns genommen haben, bestimmte Stoffwechselvorgänge einzuschalten, weil sie gebraucht werden, um das große Essen zu verdauen. Und andere Stoffwechselvorgänge einfach abzuschalten, weil sie dann gerade nicht gebraucht werden."
Prof. Markus Lerch
Oft zitiertes Beispiel: Wer Marathon läuft, dessen Verdauung ist sozusagen abgeschaltet.
"Und wenn der Säbelzahntiger hinter uns herläuft, spielt die Verdauungsfunktion eben auch eine untergeordnete Rolle und wird über die Hormonsteuerung komplett abgestellt. Die Hormone haben natürlich den erwünschten Effekt, unseren Magen-Darm-Trakt erstmal lahmzulegen und stillzulegen, denn nichts wäre unpassender, als wenn auf der Flucht vor dem Säbelzahntiger plötzlich eine Stuhlentleerung erforderlich wäre. Verdauen muss man dann auch nicht mehr unbedingt, sondern alle Kraft geht natürlich dann in die Muskelkraft und in die Geschwindigkeit und in den Fluchtreflex."
Prof. Markus Lerch
Im gleichen Sinne bringen Stresshormone den Darm vorsichtshalber zur Entleerung.
"Also da gibt es natürlich eine ganze Reihe von Stresshormon das Adrenalin, das Nordadrenalin, das Kortison, die ausgeschüttet werden, vor allem aus der Nebenniere, die natürlich einen Effekt auf den Darm haben. Wer Stress hat, reagiert oft mit Durchfall."
Prof. Markus Lerch
Und Sorgen und Ängste schlagen durchaus auf Magen und Darm und bremsen uns aus.
Manche "verdauungsfremde" Hormone stören die Funktion des Darmes und bereiten dem Verdauungstrakt durchaus Probleme. Frauen kennen Stuhlprobleme an den Tagen rund um die Menstruation: Progesteron wie auch Östrogen können Verstopfungen verursachen.
"Viele Frauen haben das Problem der Verstopfung zyklusabhängig. Und wir würden gerne Medikamente finden, die einfach diese Darmträgheit überwinden und den Darm schneller machen und die 'MotilitätÄ, so nennen wir das, also die Darmbewegung, den Transport von Essen oder Stuhlgang beschleunigen. Das würde viele Probleme lösen. Da gibt es immer wieder Ansätze, und meistens sucht man im Umkreis des Hormons Motilin. Es gab auch schon eine Reihe von Medikamenten, die das Problem gelöst hatten. Die hatten aber häufig den Nebeneffekt, dass sie dann zu Herzrhythmusstörungen führten und wieder vom Markt genommen werden mussten"
. Prof. Markus Lerch
Mehr als 300 Zelltypen, 100 Billionen Zellen: Der menschliche Körper. Für die Steuerung der Vorgänge verschiedener Zelltypen und Organe im Körper ist zum einen das Nervensystem und zum anderen das Hormonsystem zuständig. Der Darm mit seinen Hormonen spielt dabei eine wichtige Rolle bei der Kommunikation.
Der Darm verfügt über ein eigenes Nervensystem, das "enterische Nervensystem". Ein Geflecht aus etwa 100 Millionen Nervenzellen ist in die Darmwand eingebettet, und ähnlich aufgebaut und organisiert wie das zentrale Nervensystem. Zwischen dem enterischen Nervensystem und dem Gehirn werden ständig Informationen ausgetauscht. Über die sogenannte Hirn-Darm-Achse werden Signale aus dem zentralen Nervensystem über das parasympathische (Vagusnerv) und sympathische Nervensystem an den Verdauungstrakt gesendet. Ein wesentlicher Anteil der Informationen wird aber auch in umgekehrter Richtung, nämlich vom Darm an das Gehirn gesendet, hierbei spielen die Darmhormone wieder eine wichtige Rolle.
Ein Nebengedanke: Treffen wir auf diesem Wege die berühmten Bauch-Entscheidungen?
"Diese hormonelle Achse ist sehr ausgeprägt. Sie entscheidet darüber, ob wir satt sind oder Hungergefühle haben. Da spielen Cholecystokinin und andere Hormone eine ganz wichtige Rolle. Sie entscheiden, ob wir uns wohlfühlen oder ob wir uns nicht wohlfühlen. Sie steuern den Zusammenhang zwischen Schlafen und Wachsein und Nahrungsaufnahme, da kennen wir inzwischen ganz, ganz viele Interaktionen zwischen den Darmhormonen und dem Gehirn."
Prof. Markus Lerch
Nervensignale, Botschaften von Hormonen und Immunzellen – das ist also die Sprache, mit der der Darm Kontakt zum Gehirn hält. Es wird neuerdings angenommen, dass auch das Mikrobiom hier "mitredet".
Als Mikrobiom wird die Gesamtheit aller Mikroorganismen beschrieben, die den Menschen auf Haut und Schleimhäuten sowie in Organen besiedeln, inkl. ihrer Gene und ihrer Stoffwechselprodukte. Das Mikrobiom des Darmes bezeichnet die Gesamtheit aller mikrobiellen Mitbewohner im Darm, vor allem im Dickdarm. Und die ist bei jedem Menschen eine ganz individuell andere.
Brächte man diese Mitbewohner im Darm (manche sprechen vom menschlichen Körper als einer großen Wohngemeinschaft) auf die Waage, würde sie ca. ein bis zwei Kilogramm anzeigen. Eine Wohngemeinschaft aus Milliarden von Mikroorganismen - Bakterien, Pilzen und Viren.
"Es sind mehr Bakterien in unserem Darm als wir Zellen in unserem Körper haben, also viele Milliarden. Heute wissen wir, dass viele dieser Bakterien einfach gut und wichtig für uns sind. Wir untersuchen gerade: Wodurch werden sie beeinflusst? Dazu gehören auch die Darmhormone. Und was beeinflussen sie bei uns auch? Da geht es wieder darum: Wie sehr hängt es davon ab, ob wir dick oder dünn sind, ob gesund oder krank? Und hier hängt die Rolle des Mikrobioms eng mit den Hormonen im Darm zusammen."
Prof. Markus Lerch
Die Mikroorganismen des Darm-Mikrobioms geben Signalstoffe ab, die sie über den Blutkreislauf an andere Organe schicken. Für die sie sich aber auch, so wird vermutet, der Darmhormone bedienen.
"Auch das Mikrobiom ändert sich übrigens mit dem Alter. Genauso wie die Hormonlage und eventuell in Abhängigkeit dazu. Die Zusammensetzung wird eine andere. Wo es ganz augenfällig ist: Auch das Mikrobiom auf unserer Haut ändert sich mit dem Alter. Das ist ganz leicht festzustellen: Alte Menschen riechen anders als junge Menschen."
Prof. Markus Lerch
Ein gesundes Mikrobiom hilft bei der Verwertung von Nahrungsbestandteilen, verhindert, dass sich Krankheitserreger im Darm ausbreiten können, und trägt zum Funktionieren unseres Immunsystems bei. Gibt es also eine
Gleichung: "Gesundes Mikrobiom ist gleich gesunder Darm ist gleich ausgeglichene Darm-Hormon-Produktion"?
"Die Effekte des Mikrobioms auf die Hormonproduktion sind dabei noch die größte Unbekannte in dieser Kette. Die Zusammenhänge zwischen der Steuerung der Hormone im Darm und der Zusammensetzung des Mikrobioms, das wird gerade ganz, ganz intensiv untersucht. Eines aber weiß man bereits auf jeden Fall: Je abwechslungsreicher der Mensch isst, desto gesünder ist sein Mikrobiom und desto gesünder ist der Mensch grundsätzlich. Und möglicherweise auch sein Hormonhaushalt."
Prof. Markus Lerch