Ein Bestandteil der Darmmikrobiota „entscheidet“, wie viele Kalorien der Körper aufnimmt

Eine neue Studie hat ergeben, dass eine wenig bekannte Komponente der Darmmikrobiota, die Methan produziert, die Menge der aus der Nahrung aufgenommenen Kalorien beeinflussen kann.

Laut einer Studie der Arizona State University (USA) produziert das Darmmikrobiom mancher Menschen viel Methan, das anderer hingegen sehr wenig. Die Autoren fanden heraus, dass Menschen mit einem stark methanproduzierenden Darmmikrobiom besonders gut in der Lage sind, zusätzliche Energie aus einer ballaststoffreichen Ernährung freizusetzen. Dies könnte erklären, warum jeder Mensch eine unterschiedliche Kalorienmenge aus der Nahrung aufnimmt, die den Dickdarm erreicht.

Forscher weisen darauf hin, dass ballaststoffreiche Ernährung nicht der Übeltäter ist. Menschen nehmen insgesamt mehr Kalorien aus einer westlichen Ernährung mit verarbeiteten Lebensmitteln auf, unabhängig von der Methanproduktion. Bei einer ballaststoffreichen Ernährung werden insgesamt weniger Kalorien aufgenommen, die Menge variiert jedoch je nach Methanproduktion.

Effizientere Mikrobiome

Die Forscher gehen davon aus, dass diese Ergebnisse als Grundlage für eine personalisierte Ernährung dienen könnten.

„Dieser Unterschied hat wichtige Auswirkungen auf Ernährungsinterventionen. Er zeigt, dass Menschen mit der gleichen Ernährung unterschiedlich reagieren können. Dies liegt zum Teil an der Zusammensetzung ihres Darmmikrobioms“, sagt Blake Dirks, leitender Autor der Studie und Forscher am Center for Biodesign for Health through Microbiomes.

Die im ISME Journal veröffentlichte Studie ergab, dass methanproduzierende Mikroben, sogenannte Methanogene, mit einem effizienteren Mikrobiom und einer höheren Energieaufnahme aus der Nahrung verbunden sind.

Eine der Hauptfunktionen des Mikrobioms ist die Verdauung von Nahrung. Mikroben fermentieren Ballaststoffe zu kurzkettigen Fettsäuren, die der Körper als Energiequelle nutzen kann. Dabei produzieren sie Wasserstoff. Zu viel Wasserstoff stoppt ihre Aktivität, aber andere Mikroben können diesen Prozess durch die Nutzung von Wasserstoff aufrechterhalten.

Methanogene sind Wasserstoffkonsumenten. Durch den Verbrauch von Wasserstoff erzeugen sie Methan. Sie sind die einzigen Mikroben, die diese chemische Verbindung produzieren.

„Der menschliche Körper produziert kein Methan, sondern nur Mikroben. Daher vermuten wir, dass es sich um einen Biomarker handeln könnte, der eine effiziente mikrobielle Produktion kurzkettiger Fettsäuren signalisiert“, sagt Rosy Krajmalnik-Brown, korrespondierende Autorin der Studie und Leiterin des Center for Biodesign for Health through Microbiomes.

Helfen Sie beim Abnehmen

Forschungsergebnisse deuten darauf hin, dass diese mikrobiellen Interaktionen den Stoffwechsel des Körpers beeinflussen. Das Team fand heraus, dass eine erhöhte Methanproduktion mit einer erhöhten Produktion und Aufnahme kurzkettiger Fettsäuren im Darm einhergeht.

Im Experiment verabreichten die Forscher jedem Studienteilnehmer zwei verschiedene Diäten. Eine Diät enthielt mehr verarbeitete Lebensmittel und wenig Ballaststoffe. Die andere Diät war reich an Vollwertkost und Ballaststoffen. Beide Diäten enthielten den gleichen Anteil an Kohlenhydraten, Eiweiß und Fett.

„Diese Arbeit unterstreicht die Bedeutung der Zusammenarbeit zwischen klinisch-translationalen Wissenschaftlern und mikrobiellen Ökologen. Die Kombination präziser Energiebilanzmessungen mittels Ganzraumkalorimetrie mit der Expertise der ASU in mikrobieller Ökologie ermöglichte wichtige Innovationen“, sagt Karen D. Corbin, Co-Autorin und wissenschaftliche Mitarbeiterin am Institut.

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Daten aus Blut- und Stuhlproben maßen, wie viel Energie der Körper der Teilnehmer aus der Nahrung aufnahm, und verfolgten die Aktivität ihrer Mikroben. Das Team verglich Daten von Menschen, deren Darmmikrobiom hohe und niedrige Methanwerte produzierte.

Bei der ballaststoffreichen Ernährung nahmen fast alle Teilnehmer weniger Kalorien auf als bei der Diät mit verarbeiteten Lebensmitteln. Diejenigen, deren Darm mehr Methan produzierte, nahmen jedoch mehr Kalorien aus der ballaststoffreichen Ernährung auf als diejenigen, deren Darm weniger Methan produzierte.

Laut den Autoren legt diese Studie den Grundstein für zukünftige medizinische Studien und Behandlungen. „Die Teilnehmer unserer Studie waren relativ gesund. Es wäre meiner Meinung nach lohnenswert zu untersuchen, wie andere Bevölkerungsgruppen auf diese Ernährungsform reagieren: Menschen mit Adipositas, Diabetes oder anderen Erkrankungen“, sagt Dirks.

Obwohl von den Studienteilnehmern nicht erwartet wurde, dass sie während des Experiments Gewicht verlieren, nahmen einige trotz der ballaststoffreichen Diät ab. Das Team möchte nun untersuchen, wie Methanogene im Mikrobiom eine Diät beeinflussen, die den Teilnehmern beim Abnehmen helfen soll.

„Man sieht, wie wichtig es ist, das Mikrobiom individuell anzupassen“, sagt Krajmalnik-Brown. „Insbesondere die Diät, die wir für dieses Experiment so sorgfältig zur Verbesserung des Mikrobioms entwickelt haben, hatte bei jedem Menschen unterschiedliche Auswirkungen, unter anderem, weil das Mikrobiom mancher Menschen mehr Methan produzierte als das anderer.“