Die Mikroben in deinem Darm machen dich vielleicht fett

Die freie Schriftstellerin Marlene Cimons ist eine ehemalige Washingtoner Reporterin der Los Angeles Times, die sich auf Wissenschaft und Medizin spezialisiert hat. Sie schreibt regelmäßig für die National Science Foundation, Climate Nexus, Microbe Magazine und die Washington Post Gesundheitsteil, von dem dieser Artikel angepasst wird. Cimons hat diesen Artikel zu LiveScience beigetragen Experten-Stimmen: Op-Ed & Insights.

Im Jahr 2008 wurde Rob Knight während seines Urlaubs in Peru krank. Er kampierte auf dem Inkaweg und fand sich mit den üblichen Reisesymptomen in der Nacht mitten in der Latrine. Er nahm Antibiotika für fünf Tage und wurde besser, aber dann wieder rückfällig. Ein zweiter fünftägiger Kurs der Medikamente beendete schließlich die Infektion.

Nachdem er nach Hause zurückgekehrt war, nahm Knight seine normalen Diät- und Bewegungsaktivitäten wieder auf und begann plötzlich Pfunde zu fallen, die er seit Jahren zu vergießen versuchte. Er ist überzeugt, dass die Antibiotika die Zusammensetzung der Mikroben in seinem Darm so verändert haben, dass er schließlich an Gewicht verloren hat - mindestens 70 Pfund.

"Sport und Ernährung, die vorher nicht funktioniert hatten, begannen zu arbeiten", sagt Knight, Professor für Chemie und Biochemie an der Universität von Colorado in Boulder, der die Mikroorganismen untersucht, die in unserem Körper leben, bekannt als das menschliche Mikrobiom. "Ich denke, dass die Rekonfiguration meiner mikrobiellen Darmgemeinschaft dies möglich gemacht hat."

Seine Erfahrung unterstreicht eine wachsende Menge an Beweisen, die nahelegen, dass natürlich vorkommende Bakterien und andere Mikroben im Körper und möglicherweise sogar Viren das Gewicht auf eine Weise beeinflussen können, die die Wissenschaftler gerade erst zu verstehen beginnen. Es laufen zahlreiche Studien, die sich mit der Rolle von intestinalen Organismen bei Fettleibigkeit befassen. Dabei geht es vor allem darum, wie sie Energie aus der Nahrung gewinnen und wie sich dies auf Gewichtszunahme oder -verlust auswirkt.

Letztendlich sagen Wissenschaftler, dass Erkenntnisse, die aus der Forschung gewonnen wurden, Menschen identifizieren könnten, die für Fettleibigkeit prädisponiert sind, und möglicherweise Ärzten helfen würden, gezielte Behandlungen zur Gewichtsreduktion für sie zu entwickeln. Die spezifische Zusammensetzung der Mikroben im Darm kann auch dazu beitragen, die besten Kandidaten für die Gewichtsabnahme-Chirurgie, die nicht für alle funktioniert, zu prognostizieren.

"Zusammengenommen könnten wir irgendwann einen Gewichtsverlust beim Menschen bewirken, indem wir das Mikrobiom beeinflussen", sagt Knight.

Adipositas in den Vereinigten Staaten ist in den letzten 20 Jahren dramatisch angestiegen. Mehr als ein Drittel der amerikanischen Erwachsenen und etwa 17 Prozent der Kinder und Jugendlichen - dreimal so hoch wie vor einer Generation - sind laut US-amerikanischen Zentren für Krankheitskontrolle und Prävention fettleibig. Der US-amerikanische Chirurg schätzt, dass jedes Jahr bis zu 300.000 Todesfälle durch Amerikaner mit Fettleibigkeit in Verbindung gebracht werden können.

Trotz der Popularität von Diäten, glauben die meisten Experten, dass es keine schnelle Lösung zum Abnehmen gibt. Sie betrachten die Regulierung des Körpergewichts als einen komplizierten Prozess, der wahrscheinlich Ernährung und Bewegung, Genetik und wahrscheinlich verschiedene gastrointestinale Mikroben beinhaltet.

Studien an Mäusen haben gezeigt, dass intestinale Mikroben zur Gewichtszunahme beitragen können. Ein neues Experiment, das in diesem Herbst veröffentlicht wurde, nahm zum Beispiel Darmbakterien von menschlichen Zwillingen - in denen der eine mager und der andere fettleibig war - und transferierte sie in magere Mäuse. Die Tiere mit Bakterien aus fetten Zwillingen wurden fett; diejenigen, die Bakterien von mageren Zwillingen erhielten, blieben mager.

Forscher vermuten, dass sich Bakterien unter Menschen ähnlich verhalten können, da Mikroben dabei helfen, Kalorien aus Lebensmitteln zu extrahieren und diese potentielle Energie im Fettgewebe zu speichern.

Die Fettleibigkeit-Bakterien-Verbindung

Forscher spekulieren, dass Menschen eher an Gewicht zunehmen, wenn Darmbakterien beim Abbau von Nahrung effizienter sind und der Körper dadurch mehr Kalorien aufnehmen kann. Sie theoretisieren, dass weniger effiziente Bakterien Nahrung schneller durch den Darm passieren lassen.

"Wenn Sie schlank bleiben wollen, werden Sie Bakterien brauchen, die nicht sehr effizient sind", sagt Claire Fraser, Professorin für Medizin und Mikrobiologie und Immunologie an der School of Medicine der Universität Maryland. "Wenn wir beide eine Schüssel Müsli essen und Ihre Bakterien besser sind als meine, werden Sie 95 Kalorien bekommen, während ich nur 70 bekomme und der Rest wird durchgehen. Sie sind derjenige, der geht." zunehmen."

Die Nahrung, die man isst, trägt zur Zusammensetzung der Bakteriengemeinschaften im Darm bei. Zum Beispiel sagt Fraser, dass "fettreiche, ballaststoffarme Diäten mit verschiedenen Bakterien im Darm in Verbindung gebracht wurden als fettarme, ballaststoffreiche Diäten", die bei der Entwicklung von Fettleibigkeit eine Rolle spielen könnten. "Es kann ein Teufelskreis sein, aber wir können ihn unterbrechen, indem wir unsere Ernährungsgewohnheiten ändern."

Jüngste Studien von Stanley Hazen von der Cleveland Clinic zum Beispiel haben herausgefunden, dass Magen-Darm-Bakterien eine Chemikalie namens TMAO (für Trimethylamin-N-Oxid) "rülpsen", nachdem Menschen rotes Fleisch oder Eier konsumieren. TMAO erhöht das Risiko von Herzinfarkt und Schlaganfall, was erklären könnte, warum das Essen dieser Nahrungsmittel die Gefahr einer Herzerkrankung stärker erhöht als eine vegane oder vegetarische Ernährung.

In einer anderen Studie studierten Fraser, Knight und Kollegen Mitglieder der Amish der Alten Ordnung in Lancaster, Pennsylvania, um zu sehen, was ihre Darmmikroben über Fettleibigkeit in dieser Gemeinschaft offenbaren könnten. Die Amish waren ideale Studienfächer, eine genetisch homogene Gesellschaft mit einem gemeinsamen Lebensstil, einschließlich einer Diät, die "viel Fleisch, Kartoffeln und Soße, sehr hohes Fett und hohe Kohlenhydrat", sagt Fraser.

Die Forscher analysierten Daten von 310 Personen und identifizierten 26 Arten von Darmbakterien, die in unterschiedlichen Konzentrationen bei übergewichtigen Personen gefunden wurden, die metabolisches Syndrom hatten oder nicht hatten.Metabolisches Syndrom ist ein Cluster von Zuständen, die Bluthochdruck, hohen Blutzuckerspiegel, abnormales Cholesterin, überschüssiges Körperfett um die Taille und erhöhte Serummarker, die mit Entzündungen einhergehen, einschließen. Es wurde festgestellt, dass das Syndrom das Risiko von Herzerkrankungen, Schlaganfall und Diabetes erhöht.

Eine der Kennzeichen des metabolischen Syndroms ist die chronisch niedriggradige Entzündung im Körper, und "einige der Bakterienarten, die bei Patienten mit dem metabolischen Syndrom in stark reduzierter Menge gefunden wurden, haben entzündungshemmende Eigenschaften", sagt Fraser .

Knight weist jedoch darauf hin, dass der Unterschied in mikrobiellen Gemeinschaften eher auf Entzündungen als auf Ursachen beruhen könnte, eine Frage, die weitere Studien untersuchen müssen.

Mikroben und Gewichtsverlust Chirurgie

Wissenschaftler versuchen auch, den Einfluss von Darmmikroben auf das Ergebnis der Gewichtsabnahme zu verstehen, mit dem Ziel, die besten Kandidaten für das Verfahren zu finden. Im Jahr 2010, nach Angaben der American Society for Metabolic and Bariatric Surgery, wurden etwa 150.000 Menschen Gewichtsverlust Chirurgie in den Vereinigten Staaten unterzogen.

Bruce Rittmann, Direktor des Swette-Zentrums für Umweltbiotechnologie am Biodesign-Institut der Arizona State University, war Teil einer Gruppe von Forschern, die sich speziell mit Mikroben bei Magenbypass-Patienten für eine 2009 Studie befassten.

Er und Teamleiterin Rosa Krajmalnik-Brown, Assistenzprofessorin im Swette Center, analysierten Stuhlproben von neun Personen in drei Gruppen: drei normalgewichtige Personen, drei krankhaft fettleibig und drei, die sich einem Magenbypass unterzogen hatten.

"Die Ergebnisse waren sehr auffällig", sagt Rittmann. "Obwohl wir nicht viele Fächer hatten, waren die Gruppen völlig verschieden."

Die Zusammensetzung der Mikroben in den drei Magenbypasspatienten unterschied sich wesentlich und in potentiell wichtiger Weise von fettleibigen und normalgewichtigen Individuen, was nahe legt, dass die extremen anatomischen Veränderungen, die sich aus der Operation ergaben, offensichtlich tiefgreifende Auswirkungen auf die im Darm lebenden Mikroorganismen hatten.

Es gab zwei Arten von Organismen, die spezifisch für die fettleibige Gruppe waren. Die mikrobiellen Populationen, die von fettleibigen Individuen extrahiert wurden, waren reich an wasserstoffproduzierenden Bakterien, bekannt als Prevotellaceae, und wasserstoffzehrenden Methanogenen, die keine Bakterien sind, sondern einem anderen einzelligen Organismus, Archaea.

Die Ergebnisse deuten auf ein kooperatives Zusammenleben adipöser Individuen zwischen Wasserstoffproduzenten und Wasserstoffkonsumenten hin, einer sich gegenseitig verstärkenden Beziehung, die als Syntrophie bekannt ist und zur Fettleibigkeit beiträgt.

Die Forscher theoretisieren, dass die Methanogene durch die Entfernung von Wasserstoff den Abbau von Nahrung beschleunigen, die Produktion von Fettsäuren fördern und zur Bildung von Fett führen, was mit der Zeit zu Fettleibigkeit führt.

Rittmann und seine Kollegen haben eine weitere Studie im Gange, bei der Menschen vor und nach der Gewichtsabnahme untersucht und die verschiedenen Arten von Abnehmprozeduren verglichen werden, um herauszufinden, welche mikrobischen Veränderungen auftreten und was sie bedeuten könnten.

"Das Management der mikrobiellen Gemeinschaft in unseren Eingeweiden ist eines der Instrumente, mit denen wir Fettleibigkeit und andere Krankheiten bekämpfen können", sagt er. "Es ist denkbar, dass wir eines Tages die falschen Mikroorganismen loswerden und die richtigen einsetzen können. Das ist letztendlich das, was wir gerne tun würden."

Knight warnt jedoch davor, dass Menschen nicht davon ausgehen sollten, dass ein Antibiotikum sie dünn machen könnte, so wie er es in seinem Fall glaubt. In der Tat, sagt er, ist es nur möglich, dass das Gegenteil eintreten könnte.

"Es ist schwierig, die Erfahrung einer Person auf die Allgemeinbevölkerung zu übertragen, vor allem, weil verschiedene Menschen so unterschiedlich auf Drogen, Ernährung und Bewegung reagieren", sagt er. "Wir sind weit davon entfernt, daraus eine groß angelegte Studie zu machen. Alles, was wir im Moment haben, ist eine faszinierende Anekdote, basierend auf einer Stichprobengröße von eins."

Möchten Sie wissen, welche Mikroben in Ihrem Darm leben? Forscher an der Universität von Colorado in Boulder, in Zusammenarbeit mit der Human Food Projekt, haben ein Open-Access-, Crowd-finanziertes Projekt erstellt, "Amerikanisches Gut,"wo Sie herausfinden können. Sie werden Ihnen nicht nur sagen, welche Mikroben dort sind, sondern auch, was sie tun. Jeder kann teilnehmen, obwohl es eine Gebühr dafür gibt. Information ist an." www.humanfoodproject.com/americangut.

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