Das Mikrobiom in Quarantäne

Juli 2020 | Easy Reading, online only

Um die Ver­breitung des Coro­na­virus ein­zu­dämmen, haben sich die Öster­reicher für Wochen in Iso­lation begeben. Wie hat sich unser Ernäh­rungs­ver­halten durch Social Distancing ver­ändert, warum beein­flusst das unser psy­chi­sches Wohl­be­finden und welche Rolle spielt unser Darm­mi­krobiom dabei? Wir haben bei zwei renom­mierten Mikrobiom­forschern nach­ge­fragt.

Priv.-Doz. DDr. Sabrina Mörkl von der Uni­ver­si­täts­klinik für Psych­iatrie und Psy­cho­the­ra­peu­tische Medizin und Univ.-Prof. Dr. Peter Holzer vom Lehr­stuhl für Phar­ma­ko­logie des Otto-​Loewi-​Forschungszentrums, beide an der Medi­zi­ni­schen Uni­ver­sität Graz, geben Ein­blicke, wie sich das Mikrobiom in der Qua­rantäne die Zeit ver­trieben haben könnte.

Wie hat sich die COVID-​19-​Krise auf das Ernäh­rungs­ver­halten der Öster­reicher aus­ge­wirkt?

Mörkl: Ein posi­tiver Punkt ist sicher, dass die Men­schen wieder mehr Nah­rungs­mittel selbst zube­reiten. Es gibt meines Wissens eine noch lau­fende Studie der Uni Salzburg, im Zuge derer sich Prof. Jens Ble­chert vom Zentrum für Kognitive Neu­ro­wis­sen­schaften damit beschäftigt, wie sich das Ernäh­rungs­ver­halten und die Stimmung der Men­schen während der COVID-​19-​Krise ver­ändert. Die meisten Leute geben an, durch die Coro­na­krise mehr zuhause zu kochen und darauf zu achten, sich gesünder zu ernähren. Sie nehmen sich mehr Zeit dafür, ziehen öfter das Internet zurate und schaffen regel­mä­ßiger drei Mahl­zeiten am Tag.

Also weniger Fast Food und mehr gesunde Ernährung. Gibt es Hin­weise, dass es auch den Gegen­trend gegeben hat?

Mörkl: Ins­gesamt gab es schon einen Trend zu gesün­derem Essen, da aber viele andere Stress­be­wäl­ti­gungs­me­cha­nismen – etwa Sozi­al­kon­takte und Grup­pen­sport­arten – während der Coro­nazeit nicht ver­fügbar waren, könnte diese Kri­senzeit dazu bei­getragen haben, dass die Leute zwi­schen­durch häu­figer zum Kühl­schrank gegangen sind und zu Süßig­keiten gegriffen haben. Und dass even­tuell auch mehr Alkohol getrunken wurde…

Wie ver­ändert sich das Mikrobiom, wenn man plötzlich auf gesunde, hoch­wertige Nah­rungs­mittel umsteigt oder umge­kehrt auf Fer­tig­pro­dukte und wenig Nahr­haftes?

Mörkl: Das hat massive Effekte. Poly­phenole, Caro­ti­noide, Vit­amine und Bal­last­stoffe in Obst und Gemüse – das alles hat Ein­fluss auf das Darm­mi­krobiom. Es schlägt sich in einer höheren Diver­sität der Darm­bak­terien nieder. Je viel­fäl­tiger das ist, was man zuführt, umso viel­fäl­tiger ist auch die Bak­te­ri­enwelt – und das ist ein Zeichen für Gesundheit. Auch für die psy­chische. Es gibt Arbeiten, die zeigen, dass etwa eine medi­terrane Diät prä­ventiv für viele psy­chische Erkran­kungen wie Depres­sionen oder Angst­er­kran­kungen ist. Werden hin­gegen Fer­tig­pro­dukte mit vielen Emul­ga­toren, Kon­ser­vie­rungs­stoffen oder Süß­stoffen ver­zehrt, dann beschädigt das die Darm­bar­riere, es können Ent­zün­dungs­vor­gänge aus­gelöst werden und im Lang­zeit­verlauf wirkt es sich mög­li­cher­weise negativ auf die Psyche aus.

Holzer: Mit dem, was wir essen, ernähren wir auch unser Mikrobiom, so auch bei fett- und zucker­reicher Ernährung. Epi­de­mio­lo­gische Studien aus Aus­tralien und Spanien, wo Jugend­liche, die sich vor­wiegend mit Junk-​Food ernährten, mit Jugend­lichen ver­glichen wurden, die medi­terrane Kost zu sich nahmen, zeigten, dass das Risiko, eine Depression zu ent­wi­ckeln, in der Junk-​Food-​Gruppe größer war. Bestätigt wird dies durch Studien mit Mäusen mit einer Hoch­fettdiät: Sie ent­wi­ckelten eine Ver­än­derung des emotional-​affektiven Ver­haltens, wurden sozu­sagen depressiv. Indus­triell erzeugte Nah­rungs­mittel bewirken, dass das Mikrobiom daraus noch mehr Energie extra­hiert, was zur Gewichts­zu­nahme und in wei­terer Folge wahr­scheinlich auch zu meta­bo­li­schen Erkran­kungen führt.

Wie beein­flusst die soziale Iso­lation abge­sehen von der Ernährung das mensch­liche Wohl­be­finden?

Mörkl: Die ersten Daten inter­na­tio­naler Studien und aus Salzburg zeigen, dass das Stres­ser­leben der Pro­banden vor und nach „Corona“ ungefähr gleich, aber die depressive Stimmung ver­stärkt war. Besonders schwierig war es sicherlich für Leute, die alleine leben und für Men­schen mit vor­be­stehenden psy­chi­schen Erkran­kungen. Iso­lation zieht nicht nur psy­chische Aus­wir­kungen nach sich, sondern führt auch zur Ver­armung des Mikro­bioms. Mit je mehr Leuten man täglich in Kontakt ist, umso reicher ist die innere bak­te­rielle Arten­vielfalt. So hat bei­spiels­weise die Wis­consin Lon­gi­tu­dinal Study gezeigt, dass Ehe­leute und WG-​Bewohner eine höhere innere Arten­vielfalt auf­weisen als alleine lebende Per­sonen und man anhand der bak­te­ri­ellen Darm­be­sie­delung sogar fest­stellen kann, welche Leute zusam­men­leben.

Sind Depres­sionen also auf mikro­bieller Ebene anste­ckend?

Mörkl: Nicht anste­ckend, aber mög­li­cher­weise über­tragbar. Man hat im Rahmen von Studien zu fäkalen Mikrobiota-​Transplantationen (FMT) gesehen, dass Ratten, die eine Stuhl­trans­plan­tation von einem depres­siven Pati­enten erhielten, in wei­terer Folge selbst depressive Ver­hal­tens­weisen zeigten. Es ver­än­derte sich auch der Tryptophan-​Kynurenin-​Stoffwechsel, also der Serotonin-​Haushalt bei diesen Tieren. Grund­sätzlich gilt: Je größer und je variabler die Keimwelt, desto besser. Daher ist es wahr­scheinlich für die Gesundheit vor­teil­hafter, mit jemandem zusam­men­zu­leben als alleine in Iso­lation zu sitzen – sowohl aus mikro­bieller als auch aus psych­ia­tri­scher Sicht…

Holzer: Die Frage ist auch: Was ist gesund? Wichtig ist ein gewisses Gleich­ge­wicht. Aber das Mikrobiom ist so indi­vi­duell, dass Sie und ich ein ganz unter­schied­liches Mikrobiom haben werden und trotzdem beide gesund sein können. Deshalb ist es auch so schwer, Fehl­re­gu­lie­rungen fest­zu­stellen, geschweige denn The­ra­pie­maß­nahmen abzu­leiten.

Auf welche Weise wirkt psy­chi­scher Stress auf das Mikrobiom?

Mörkl: Nega­tiver Stress ver­ändert das Mikrobiom in der Zusam­men­setzung, aber auch in der Diver­sität, und das wie­derum wirkt über die Darm-​Gehirn-​Achse auf neu­ro­lo­gische und psy­chische Vor­gänge. Durch die Ver­än­derung der Darm­bak­terien kann es zum Bei­spiel zentral zu erhöhter Inflammation kommen. Aus Tier­studien weiß man, dass es auch Aus­wir­kungen im Cor­ti­sol­me­ta­bo­lismus gibt, also bei der Stress­re­gu­lation, und das wie­derum wirkt sich darauf aus, wie man isst.

Holzer: Das Darm­mi­krobiom ist meta­bo­lisch sehr aktiv und seine Stoff­wech­sel­pro­dukte können Signale an den ganzen Körper inklusive das Gehirn aus­senden – über Darm­hormone, Neurone oder Zytokine oder indem sie selbst über den Blut­kreislauf dorthin gelangen. Man nimmt an, dass das auch bei kurz­ket­tigen Fett­säuren wie Butyrat oder Pro­pionat der Fall ist, die ent­stehen, wenn nicht ver­dau­liche, faser­reiche Kost mit­hilfe des Mikro­bioms verdaut wird. Bei expe­ri­men­tellen Studien mit Mäusen hat man her­aus­ge­funden, dass keim­freie Mäuse mit wenigen kurz­ket­tigen Fett­säuren Ver­än­de­rungen in der Mikroglia des Gehirns auf­weisen. Durch eine Behandlung mit diesen Fett­säuren sind die Ände­rungen zumindest teil­weise rever­sibel.

Viele Erkennt­nisse haben wir primär aus Mäu­se­studien. Eine auf­se­hen­er­re­gende Studie hat bereits 2004 gezeigt, dass keim­freie Mäuse auf Stress­pa­ra­digmen wesentlich emp­find­licher reagieren als Mäuse mit einer Darm­flora. Man hat daraus auf die Bedeutung für die Stress­sen­si­bi­lität beim Men­schen geschlossen. Hier muss man aber auf­passen, denn Stress­pa­ra­digmen, die man bei Mäusen anwendet, ent­sprechen nicht jenem Stress, dem wir als Mensch unter­liegen. Bei uns sind es psy­cho­so­ziale Gege­ben­heiten, Berufs­stress usw., das lässt sich in Mäusen kaum nach­bilden. Und dann kommen noch ver­schiedene Lebens­um­stände und Ernäh­rungs­ge­wohn­heiten hinzu…

Mörkl: Die Darm-​Gehirn-​Achse ist ein bidi­rek­tio­nales Kom­mu­ni­ka­ti­ons­system. Stress hängt auch mit der Ernährung zusammen und das kann zu einem Teu­fels­kreis werden. Im Stress reagieren Men­schen anders, essen umso mehr oder auch umso weniger. Dadurch, dass viele Men­schen während der COVID-​19-​Quarantäne zuhause waren, hatten damit ein­her­ge­hende Ver­än­de­rungen der Ernährung sicherlich Folgen im Hin­blick auf die Mikro­biom­aus­stattung.

Also beein­flusst nicht nur die Ernährung das Mikrobiom, sondern umge­kehrt auch das Mikrobiom das Ernäh­rungs­ver­halten?

Mörkl: Durchaus. Das ver­mehrte Ver­langen nach Essen – Craving – wird durch das Mikrobiom gesteuert und vice versa. Studien mit dem Hun­ger­hormon Ghrelin weisen darauf hin, dass man je nach Zusam­men­setzung des Mikro­bioms Lust auf bestimmte Lebens­mittel bekommt.

Holzer: Die oben erwähnten kurz­ket­tigen Fett­säuren wirken auf die Darm­schleimhaut ein und können natürlich auch ver­mehrt Darm­hormone pro­du­zieren. Im Dick­darm­be­reich sind das z. B. Glucagon-​like Peptide 1 bzw. 2 (GLP‑1 und GLP‑2) sowie das Peptid YY. Sie regu­lieren die Nah­rungs­auf­nahme über den Hypo­tha­lamus. Wir reden hier eher von Sät­ti­gungs­hor­monen, die den Appetit etwas redu­zieren. Hier ist aber noch sehr vieles Spe­ku­lation.

Was ist mit jenen, die ihre Home-​Office-​Zeiten groß­zügig über den Tag ver­teilt und dem­entspre­chend öfter spät gegessen haben – welche Rolle spielt das für das Mikrobiom?

Mörkl: Es ist generell spannend, dass je nachdem, welche Mikro­bio­m­zu­sam­men­setzung beim Mensch vor­handen ist, unter­schied­liche Nähr­stoffe auf­ge­nommen werden und sogar eine unter­schied­liche Kalo­ri­en­anzahl extra­hiert wird. Das heißt, Men­schen nehmen von der­selben Mahlzeit ganz ver­schiedene Stoffe auf und beziehen unter­schiedlich viel Energie aus der­selben Nahrung. Das hängt aber auch von der Tageszeit ab, zu der man etwas isst. In den alten Abnehm­bü­chern hieß es: Die Gesamt­bilanz der Kalorien zählt. Die meisten Men­schen neigen aber dazu, bei einer Mahlzeit am Abend mehr Energie auf­zu­nehmen und dann eher zuzu­nehmen, obwohl eigentlich die­selbe Kalo­ri­en­menge ver­zehrt wurde. Diesen Unter­schied gibt es mög­li­cher­weise auch, weil die Darm­bak­terien in einer tages­zeit­lichen Rhythmik oszil­lieren. Nimmt man eine Stuhl­probe am Abend, dann zeigt das Mikrobiom eine andere Zusam­men­setzung als in einer Mor­gen­probe. Aus Tier­studien weiß man, dass am Abend gewisse Bak­terien wie Laktoba­zillen ver­mehrt pro­du­ziert werden. Dadurch ent­stehen Neu­ro­trans­mitter wie die Gamma-​Aminobuttersäure (GABA). Über diese Boten­stoffe wirkt das Mikrobiom dann auf den 10. Gehirnnerv, den Nervus vagus, was zen­trale Effekte haben kann, die psy­chisch sehr inter­essant sind, bei­spiels­weise, dass man am Abend eher müde wird.

Viele Leute hatten während des Lock­downs plötzlich mehr Zeit für sport­liche Betä­tigung. Was sagt das Mikrobiom dazu?

Mörkl: Wir haben in einer Studie an der MedUni Graz im Jahr 2017 Pro­ban­dinnen aus unter­schied­lichen BMI-​Gruppen unter­sucht und mit einer Gruppe von Ath­le­tinnen ver­glichen. Wir konnten sehen, dass die Alpha-​Diversität, also die bak­te­rielle Arten­vielfalt, bei den Sport­le­rinnen am höchsten war. Am geringsten war sie bei Pati­en­tinnen mit Ano­rexia nervosa und bei über­ge­wich­tigen Teil­neh­me­rinnen. Eine weitere inter­es­sante Unter­su­chung vom Duke Medical Centre in Groß­bri­tannien hat ergeben, dass Sport­in­ter­ven­tionen eine signi­fikant anti­de­pressive Wirkung haben und gleich wirksam sein können wie das meistein­ge­setzte Anti­de­pres­sivum Ser­tralin. Unter­sucht wurden dafür Frauen und Männer über 50 mit einer Depression. Eine Gruppe erhielt Ser­tralin, das als Sero­to­nin­wie­der­auf­nah­me­hemmer ein­ge­setzt wird, und die zweite Gruppe machte Aus­dau­er­training für vier Monate – kein Marathon, aber zwei- bis dreimal pro Woche 30 Minuten schnelles Gehen oder Joggen, sodass man leicht schwitzt.

Solche Studien legen dar, warum es so wichtig ist, in der Psych­iatrie mehrere The­ra­pie­an­sätze zu kom­bi­nieren. Neben der Medi­kation sollte man zusätzlich auf kör­per­liche Bewegung achten. Bei unseren sta­tio­nären Pati­enten gibt es ein ver­pflich­tendes Mor­gen­sport­pro­gramm. Ich würde allen meinen Pati­enten mit psy­chi­schen Erkran­kungen regel­mä­ßiges Aus­dau­er­training emp­fehlen.

Es dauert nur wenige Tage, bis sich die Zusam­men­setzung des Darm­mi­kro­bioms durch ein anderes Umfeld oder neue Ernäh­rungs­ge­wohn­heiten ver­ändert. Ist es denkbar, dass die COVID-​19-​Zeit für das Mikrobiom auch lang­fristige Folgen hat?

Mörkl: Man ver­mutet, dass durch COVID-​19 soge­nannte post­virale Syn­drome ent­stehen könnten, sodass die Pan­demie mög­li­cher­weise auch Lang­zeit­aus­wir­kungen auf die Psyche hat. Bis jetzt wissen wir nur, dass eine bereits vor der COVID-​19-​Krise bestehende psych­ia­trische Erkrankung durch die Krise negativ beein­flusst werden kann. Depressive haben erneute Epi­soden, es sind mehr Angst­stö­rungen neu auf­ge­treten usw. Das ist natürlich auch im Hin­blick auf das Mikrobiom inter­essant. Derzeit haben wir an der MedUni Graz eine Studie laufen, im Rahmen derer wir die psy­chi­schen Akut- und Lang­zeit­folgen eva­lu­ieren: Wie hat sich der Alltag ver­ändert, auch hin­sichtlich Ernährung, und wie steht es um die Anpas­sungs­fä­higkeit und Resi­lienz der Men­schen. Für die zweite Phase im August suchen wir noch Teil­nehmer (siehe unten).

Welche Rolle spielen Tier­mo­delle für die For­schung zum mensch­lichen Mikrobiom?

Holzer: In vielen Fällen können bei Unter­su­chungen am Men­schen keine kau­salen Zusam­men­hänge her­ge­stellt werden. Expe­ri­men­telle Studien an Mäusen sind die eine Sache. Der Mensch als Patient mit Krank­heiten ist die andere. Das Mikrobiom von Mäusen ist im Groben von der Zusam­men­setzung her zwar jenem des Men­schen ähnlich, detail­liert betrachtet findet man aber doch große Unter­schiede. Die Ergeb­nisse von Maus­studien können daher nicht direkt auf die Bio­logie des Men­schen über­tragen werden. Sie helfen aber, Ideen zu ent­wi­ckeln, welche Zusam­men­hänge bestehen könnten.

Vielen Dank für das Gespräch!

 


 

Take-​Home-​Messages

  • Sozi­al­kon­takte, psy­chi­scher Stress und Sporteln haben ebenso wie das Ernäh­rungs­ver­halten großen Ein­fluss auf die Zusam­men­setzung unserer Darm­flora.
  • Das Mikrobiom wirkt u. a. auf den Cor­ti­sol­me­ta­bo­lismus und regu­liert damit nicht nur das Stress­auf­kommen mit, sondern auch die Lust auf bestimmte Lebens­mittel.
  • Iso­lation hat psy­chische Aus­wir­kungen und führt auch zur Ver­armung des Mikro­bioms, das unter anderem emotional-​affektive und kognitive Vor­gänge beein­flusst.
  • Das Risiko, eine Depression zu ent­wi­ckeln, scheint bei Junk-​Food-​Konsumenten erhöht zu sein.

 


 

Red /​ Marlene Wein­zierl

 

Studienteilnehmer gesucht

Studie der MedUni Graz: „Psy­chische Aus­wir­kungen von COVID-​19-​Akut- und Lang­zeit­folgen sowie Resi­li­enz­fak­toren in der öster­rei­chi­schen Bevöl­kerung während einer Pan­demie“

Zum Fra­ge­bogen (Teil­nahme ab August 2020 möglich)

Medi­zi­nische Uni­ver­sität Graz, For­schungs­gruppe „Nut­ri­tional Psych­iatry“

Ansprech­per­sonen: Sabrina Mörkl, sabrina.moerkl@medunigraz.at, Tel: 0316 385 81743; Julia Rie­ge­bauer, julia.riegebauer@stud.medunigraz.at