Darmmikrobiom und kognitive Gesundheit: Enthüllung des überraschenden Zusammenhangs

ByDr. J. K. Hartmann

So überraschend es auch klingen mag: Bakterien in Ihrem Darm spielen bekanntermaßen eine entscheidende Rolle für unsere Gesundheit. Es wird angenommen, dass sie bei der Versorgung mit essentiellen Nährstoffen helfen, die Verdauung von Zellulose unterstützen und synthetisierenVitamin Kund haben viele andere wichtige Rollen. Eine neue Studie hat keinen Zusammenhang zwischen diesen nützlichen Mikroorganismen in unserem Darm und der kognitiven Gesundheit festgestellt. Lesen Sie weiter, um mehr über den Zusammenhang zwischen Mikroorganismen im Darm und Ihrer kognitiven Funktion zu erfahren. 

Darmmikrobiom und seine Auswirkungen auf unsere Gesundheit

In den letzten Jahren haben Forscher rund um die Uhr daran gearbeitet, die vielfältigen Auswirkungen der in unserem Magen-Darm-Trakt lebenden Bakterien auf unsere Gesundheit zu entdecken. Diese Mikroorganismen, die zusammen als Mikrobiom oder Darmmikrobiom bezeichnet werden, sind bekanntermaßen erstaunlich vielfältig, und in den letzten Jahren gab es eine Vielzahl von Forschungsstudien, die sich mit diesem erstaunlichen Zusammenhang befassten.(1,2,3)

In der Vergangenheit wurden zahlreiche Studien an Tieren und kleine klinische Studien durchgeführt, bei denen Veränderungen in der Kognition entdeckt wurden, die mit spezifischen Veränderungen im Mikrobiom des Darms verbunden sind. Es gab jedoch nur sehr wenige Studien, die sich tatsächlich mit dem Darmmikrobiom und seinem Zusammenhang mit der Kognition in großen Stichproben innerhalb eines Gemeinschaftsumfelds befassten.(4,5)

Im Februar 2022 veröffentlichten Forscher aus den USA ihre Analyse von Daten einer großen Querschnittsstudie. Die Studie entdeckte einen Zusammenhang zwischen der Zusammensetzung der Darmbakterien und dem kognitiven Zustand von Erwachsenen mittleren Alters. Die Teilnehmer der Studie stammten aus vier Zentren in den USA und waren Teil der größeren CARDIA-Studie (Coronary Artery Risk Development in Young Adults).(6,7)

Die Ergebnisse dieser aktuellen Studie haben der wachsenden Datenmenge, die darauf hindeutet, dass Darmbakterien eng mit dem kognitiven Altern verbunden sein könnten, noch mehr Gewicht verliehen. Die Ergebnisse dieser Studie wurden im Februar 2022 in der Fachzeitschrift JAMA Neurology veröffentlicht. Die Studie lieferte einen tiefen Einblick darüber, wie sich Bakterien, unsere gesamte Umgebung und individuelles Gesundheitsverhalten auf unsere kognitive Gesundheit auswirken. Während viele dieser Faktoren in separaten Studien unabhängig voneinander sowie in Tierversuchen untersucht wurden, wurden in dieser speziellen Studie alle diese Faktoren zusammen untersucht, und zwar zum ersten Mal auch innerhalb einer Stichprobe von Wohngemeinschaften unter Verwendung vorhandener Daten aus der CARDIA-Studie.

Was hat die Studie über den Zusammenhang zwischen Darmmikrobiom und kognitiver Gesundheit gezeigt?

Wie bereits erwähnt, nutzte das Forschungsteam die Daten, die das CARDIA-Studienteam bereits gesammelt hatte. CARDIA war eine bevölkerungsbasierte Forschungsstudie, die weiße und schwarze Erwachsene untersuchte, die in vier spezifischen Gebieten lebten – Minneapolis, Birmingham (Alabama), Oakland (Kalifornien) und Chicago. An der Studie nahmen 3358 Teilnehmer teil, die alle im Zeitraum 2015–2016 einer 30-jährigen Nachuntersuchung unterzogen wurden. Alle Teilnehmer erhielten im Rahmen der Studie mehrere kognitive Beurteilungen, und 3124 Teilnehmer führten während des Studienzeitraums mindestens eine Beurteilung durch.(8,9)

Darüber hinaus wurden 615 Studienteilnehmer in eine Teilstudie zum Darmmikrobiom einbezogen, bei der ihre Stuhlproben gesammelt und an ein Zentrallabor geschickt wurden, wo sie einer DNA-Sequenzierung unterzogen wurden.

In der Zwischenzeit hatten die Teilnehmer sechs kognitive Tests absolviert, darunter den Times-Stroop-Test, den Buchstabenflusstest, den Digit Symbol Substitution Test (DSST), den Kategorieflusstest, das Montreal Cognitive Assessment und den Rey-Auditory Verbal Learning Test. Die Ergebnisse der kognitiven Tests wurden ebenfalls gesammelt und jeder Teilnehmer erhielt eine zusammenfassende Punktzahl.(10,11,12,13)

Das Forschungsteam berücksichtigte auch alle anderen Faktoren, die die Testergebnisse sowie die Mikrobiomzusammensetzung der Teilnehmer beeinflussen könnten. Diese Faktoren wurden als Störfaktoren bezeichnet und umfassten Folgendes:

  • Demografie
  • Bildungsniveau
  • Körperliche Aktivität
  • RauchenStatus
  • TrinkenStatus
  • Diät
  • Medikamente

Es wurden auch Daten zu Komorbiditäten wie zDiabetesUndHypertoniedas kann einen Einfluss auf die Ergebnisse haben.

Von den 615 Teilnehmern, die an der Mikrobiom-Teilstudie teilnahmen, wurde festgestellt, dass 607 Stuhlproben hatten, die die Anforderungen der DNA-Sequenzierung erfüllten. Zehn Teilnehmer haben die für die kognitiven Tests erforderlichen Daten nicht vollständig ausgefüllt, was bedeutet, dass die endgültige Analyse auf Daten von 597 statt 615 Teilnehmern durchgeführt wurde.

Alle Teilnehmer waren in der Altersgruppe von 48 bis 60 Jahren, davon waren 44,7 Prozent Männer, 45,2 Prozent Schwarze und 44,8 Prozent Weiße.

Die Analyse konzentrierte sich auf drei Hauptbereiche:

  • Mikrobielle Vielfalt zwischen Menschen
  • Mikrobielle Vielfalt innerhalb des Menschen
  • Individuelle Zusammensetzung der Mikroorganismen in den Stuhlproben

Im Fokusbereich der Unterschiede zwischen Personen wurde festgestellt, dass die Bakterienzusammensetzung nach Anpassung an die Risikofaktoren im Wesentlichen mit kognitiven Maßnahmen zusammenhängt. Die Forscher beobachteten auch, dass es eine statistisch signifikante Interaktion nach Geschlecht gab, obwohl es bei den Ergebnissen aufgrund der Rasse keinen großen Unterschied gab.

Im Vergleich dazu war der Fokusbereich der mikrobiellen Vielfalt innerhalb des Menschen in den gesammelten Daten nicht wirklich mit der Kognition verknüpft. Nachdem die Ergebnisse vollständig um alle Störfaktoren bereinigt wurden, stellte sich heraus, dass die Bakterien Akkermansia, Barnesiella und Lachnospiraceae positiv mit mindestens einem der kognitiven Tests verknüpft waren. Gleichzeitig wurde Sutterella negativ mit dem Montreal Cognitive Assessment Test in Verbindung gebracht.

Mechanismus hinter den Ergebnissen

Ein möglicher Mechanismus, der die Ergebnisse der Studie erklären könnte, ist die Produktion kurzkettiger Fettsäuren. Kurzkettige Fettsäuren sind eines der wesentlichen Nebenprodukte des Mikrobioms und könnten potenziell neuroaktive Eigenschaften haben.(14,15)Forscher glauben, dass kurzkettige Fettsäuren eine wichtige Rolle bei der Steuerung der Interaktion von Darm und Gehirn oder der Funktion der Darm-Hirn-Achse spielen.(16,17,18)

In vielen Tierstudien wurde festgestellt, dass kurzkettige Fettsäuren vor kognitiven Beeinträchtigungen schützenvaskuläre Demenz.(19,20)Aufgrund dieser Studien gab es bereits einige stichhaltige Beweise dafür, dass die Ernährung mit der Mikrobiomzusammensetzung des Körpers zusammenhängt und diese beiden Faktoren wiederum mit der kognitiven Funktion und anderen Gesundheitsfaktoren verknüpft sind.

Der Vorteil dieser speziellen Studie bestand darin, dass sie Daten von einer größeren Gruppe von Teilnehmern lieferte, als die vorherigen Studien Zugang hatten, und so den Zusammenhang zwischen Darmmikrobiom und kognitiver Gesundheit weiter untermauerte.

Es gab jedoch noch einige Einschränkungen für das Studium. Die Stichprobengröße war immer noch gering, insbesondere bei Mehrfachvergleichen und mehreren kognitiven Tests. Gleichzeitig konnte die Messung des Darmmikrobioms anhand nur einer Stuhlprobe die mikrobiellen Unterschiede zwischen Personen nicht konsistent erfassen, da sich die Zusammensetzung im Laufe der Zeit ständig ändert. Darüber hinaus können Veränderungen im Gesundheitszustand der Teilnehmer zu Veränderungen in der Bakteriengemeinschaft geführt haben.

Abschluss

Die Autoren der Studie sind der Ansicht, dass noch weitere Arbeit erforderlich ist, um die Ergebnisse zu bestätigen, vorzugsweise mithilfe der Sequenzierung der gesamten Metagenomik, der sogenannten Shotgun-Sequenzierung. Die Shotgun-Sequenzierung ist eine schnellere Methode der DNA-Sequenzierung und kann mehr Informationen über die Stoffwechselwege sowie die Interaktionen im Darmmikrobiom liefern. Dennoch gelang es der Studie, ausreichende Daten zu liefern, um den Zusammenhang zwischen Darmbakterien und der kognitiven Gesundheit aufzuzeigen.

Referenzen:

  1. DeMartino, P. und Cockburn, D.W., 2020. Resistente Stärke: Auswirkungen auf das Darmmikrobiom und die Gesundheit. Aktuelle Meinung in der Biotechnologie, 61, S. 66-71.
  2. Hajela, N., Ramakrishna, B.S., Nair, G.B., Abraham, P., Gopalan, S. und Ganguly, N.K., 2015. Darmmikrobiom, Darmfunktion und Probiotika: Auswirkungen auf die Gesundheit. Indian Journal of Gastroenterology, 34(2), S. 93-107.
  3. Singh, R.K., Chang, H.W., Yan, D.I., Lee, K.M., Ucmak, D., Wong, K., Abrouk, M., Farahnik, B., Nakamura, M., Zhu, T.H. und Bhutani, T., 2017. Einfluss der Ernährung auf das Darmmikrobiom und Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit. Journal of translational Medicine, 15(1), S. 1-17.
  4. Minter, M.R., Hinterleitner, R., Meisel, M., Zhang, C., Leone, V., Zhang, X., Oyler-Castrillo, P., Zhang, X., Musch, M.W., Shen, Mausmodell der Alzheimer-Krankheit. Wissenschaftliche Berichte, 7(1), S. 1-18.
  5. Gareau, M.G., 2016. Kognitive Funktion und das Mikrobiom. International Review of Neurobiology, 131, S. 227–246.
  6. Meyer, K., Lulla, A., Debroy, K., Shikany, J.M., Yaffe, K., Meirelles, O. und Launer, L.J., 2022. Zusammenhang der Darmmikrobiota mit kognitiven Funktionen in der Lebensmitte. JAMA-Netzwerk offen, 5(2), S. e2143941-e2143941.
  7. Friedman, G.D., Cutter, G.R., Donahue, R.P., Hughes, G.H., Hulley, S.B., Jacobs Jr, D.R., Liu, K. und Savage, P.J., 1988. CARDIA: Studiendesign, Rekrutierung und einige Merkmale der untersuchten Probanden. Journal of Clinical Epidemiology, 41(11), S. 1105-1116.
  8. Pereira, M.A., Kartashov, A.I., Ebbeling, C.B., Van Horn, L., Slattery, M.L., Jacobs Jr, D.R. und Ludwig, D.S., 2005. Fast-Food-Gewohnheiten, Gewichtszunahme und Insulinresistenz (die CARDIA-Studie): 15-jährige prospektive Analyse. Die Lanzette, 365 (9453), S. 36-42.
  9. Dyer, A.R., Liu, K., Walsh, M., Kiefe, C., DR Jr, J. und Bild, D.E., 1999. Zehn-Jahres-Inzidenz von erhöhtem Blutdruck und seine Prädiktoren: die CARDIA-Studie. Journal of Human Hypertension, 13(1), S. 13-21.
  10. Tsoi, K.K., Chan, J.Y., Hirai, H.W., Wong, S.Y. und Kwok, T.C., 2015. Kognitive Tests zur Erkennung von Demenz: eine systematische Überprüfung und Metaanalyse. JAMA Innere Medizin, 175(9), S. 1450-1458.
  11. Chen, P., Ratcliff, G., Belle, S.H., Cauley, J.A., DeKosky, S.T. und Ganguli, M., 2000. Kognitive Tests, die am besten zwischen präsymptomatischer AD und denen, die nicht dement bleiben, unterscheiden können. Neurology, 55(12), S. 1847-1853.
  12. Jaeger, J., 2018. Ziffernsymbol-Substitutionstest: Argumente für Sensitivität gegenüber Spezifität in neuropsychologischen Tests. Journal of Clinical Psychopharmacology, 38(5), S. 513.
  13. All, O.C.N.F., 2015. Montreal Cognitive Assessment. Schlaganfall.
  14. Cook, S.I. und Sellin, J.H., 1998. Kurzkettige Fettsäuren in Gesundheit und Krankheit. Alimentary Pharmacology & Therapeutics, 12(6), S. 499-507.
  15. Tan, J., McKenzie, C., Potamitis, M., Thorburn, A.N., Mackay, C.R. und Macia, L., 2014. Die Rolle kurzkettiger Fettsäuren für Gesundheit und Krankheit. Fortschritte in der Immunologie, 121, S. 91-119.
  16. Silva, Y.P., Bernardi, A. und Frozza, R.L., 2020. Die Rolle kurzkettiger Fettsäuren aus der Darmmikrobiota bei der Darm-Gehirn-Kommunikation. Grenzen in der Endokrinologie, 11, S.25.
  17. Dalile, B., Van Oudenhove, L., Vervliet, B. und Verbeke, K., 2019. Die Rolle kurzkettiger Fettsäuren in der Kommunikation zwischen Mikrobiota, Darm und Gehirn. Nature Reviews Gastroenterology & Hepatology, 16(8), S. 461-478.
  18. Van de Wouw, M., Boehme, M., Lyte, J.M., Wiley, N., Strain, C., O’Sullivan, O., Clarke, G., Stanton, C., Dinan, T.G. und Cryan, J.F., 2018. Kurzkettige Fettsäuren: mikrobielle Metaboliten, die stressbedingte Veränderungen der Gehirn-Darm-Achse lindern. The Journal of Physiology, 596(20), S. 4923-4944.
  19. Liu, J., Sun, J., Wang, F., Yu, BioMed Research International, 2015.
  20. Sun, J., Ling, Z., Wang, F., Chen, W., Li, H., Jin, J., Zhang, H., Pang, M., Yu, J. und Liu, J., 2016. Die Vorbehandlung mit Clostridium butyricum mildert zerebrale Ischämie-/Reperfusionsschäden bei Mäusen durch Antioxidation und Anti-Apoptose. Neuroscience Letters, 613, S. 30-35.

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