Ernährungsumschau
Darstellung der Darmwand mit Bakterien. © Dr_Microbe / iStock / Thinkstock
Für eine gesunde Darmfunktion mit Gewebekontraktionen ist die Verbindung zum Mikrobiom wichtig. © Dr_Microbe / iStock / Thinkstock

Gesunde Darmfunktion: Bakterien des Mikrobioms wirken regulierend auf Peristaltik

  • 22.11.2017
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Am Beispiel des Süßwasserpolypen Hydra konnten Forscher der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU) zeigen, dass die Bakterienbesiedlung des Darms eine wichtige Schrittmacherfunktion für die spontanen Kontraktionen des Organs wahrnehmen.

Bei den meisten Lebewesen zieht sich die Muskulatur des Darms in bestimmten Abständen rhythmisch zusammen. Die spontanen Kontraktionen des Verdauungstrakts werden als Peristaltik bezeichnet und gewährleisten eine gesunde Darmfunktion, bei der der Darminhalt weitertransportiert und durchmischt wird.

Auslöser der normalen, spontanen Kontraktionen des Muskelgewebes sind sogenannte Schrittmacherzellen des Nervensystems. In einem gewissen Rhythmus senden sie elektrische Impulse aus, deren Entladungen keiner äußeren Stimulation bedürfen. Diese Impulse erreichen schließlich die glatte Muskulatur der Darmwand und sorgen dafür, dass diese sich zusammenzieht. Obwohl die Impulse an sich gewissermaßen von selbst ablaufen, unterliegen ihre Häufigkeit und Stärke dennoch externen Einflüssen. Bei gravierenden entzündlichen Darmerkrankungen des Menschen etwa liegen Störungen der natürlichen Peristaltik vor. 

Fehlendes Mikrobiom verursacht gravierende Einschränkungen
Die Kontraktionen des Körpers werden von Nervenzellen (in grün) ausgelöst; Bakterien (in rot) greifen dabei in den Regelmechanismus der diesem Ablauf zugrundeliegenden Schrittmacherzellen ein. © Christoph Giez, Dr. Alexander Klimovich
Die Kontraktionen des Körpers werden von Nervenzellen (in grün) ausgelöst; Bakterien (in rot) greifen dabei in den Regelmechanismus der diesem Ablauf zugrundeliegenden Schrittmacherzellen ein. © Christoph Giez, Dr. Alexander Klimovich

Das Beispiel des einfachen Süßwasserpolypen Hydra habe dem Team gezeigt, dass die Bakterienbesiedlung des Tieres die Kontraktionen seiner Körperhöhle beeinflussen kann und dabei vermutlich in die Steuerung der zugrundeliegenden Schrittmachersignale eingreift, so Professor Thomas Bosch, Leiter der Studie und Sprecher des Sonderforschungsbereichs 1182 „Entstehen und Funktionieren von Metaorganismen“.

Um herauszufinden, wie die Peristaltik bei den Süßwasserpolypen gesteuert wird, verglichen die Forscher normale, mit der typischen Bakterienbesiedlung ausgestattete Tiere, mit solchen, deren Mikrobiom mit Hilfe eines Antibiotikums vollständig entfernt wurde. Diese auch als keimfreie Polypen bezeichneten Tiere zeigten im Vergleich eine ungefähr auf die Hälfte reduzierte Anzahl an Kontraktionen. Gleichzeitig geriet der Takt der Bewegung durcheinander und die Pausen zwischen den Kontraktionen waren teilweise deutlich länger. Das Fehlen des typischen Mikrobioms verursachte also bei Hydra eine gravierende Einschränkung der peristaltischen Bewegungen der Körperhöhle, die neben anderen auch die Funktion eines Verdauungstrakts übernimmt.

Anschließend siedelten die Forscher erst einzeln, dann zusammen die fünf häufigsten Bakterienarten des Hydra-Mikrobioms wieder in der Körperhöhle an. Jedoch führte erst die gemeinsame Wiedereinführung der fünf Hauptvertreter des Mikrobioms zu einer deutlichen Erholung der Peristaltik, obwohl sich auch in diesem Fall das Muster der Kontraktionen nicht vollständig normalisierte. Das Kieler Forschungsteam schloss daraus, dass nur das natürliche und vom Gleichgewicht der vertretenen Bakterienarten gekennzeichnete Mikrobiom bei Hydra eine wichtige Schrittmacherfunktion für die Peristaltik übernehmen kann. Bestimmte von den Bakterien abgesonderte Moleküle können in den Regelmechanismus der Schrittmacherzellen eingreifen. So können bakterielle Signale entscheidend auf das Muster der spontanen peristaltischen Kontraktionen einwirken.

Quelle: CAU

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