Wie das Darmmikrobiom neurologische Erkrankungen beeinflusst 

Dass das Darmmikrobiom Einfluss auf kognitive Funktionen hat, haben Forscherinnen und Forscher bereits im Rahmen von Tierversuchen gezeigt.^1,2 Auch in kleineren klinischen Studien konnten Forschungsteams einen Zusammenhang zwischen mikrobiellen Eigenschaften und der Kognition feststellen. Probiotische Behandlungen, welche die Menge an kommensaler Mikrobiota erhöhen sollten, führten z. B. zu signifikant verbesserten kognitiven Fähigkeiten. ^3-6

Neue klinische Studiendaten aus den USA bestätigen nun einen signifikanten Einfluss des Darmmikrobioms auf die kognitive Funktion. Im Rahmen dieser im Mai 2022 in JAMA veröffentlichten Querschnittsstudie waren sowohl die Diversität als auch das Vorhandensein bestimmter Bakteriengattungen mit den erreichten Scores bei Kognitionstests assoziiert – auch nach Anpassung um Variablen, die bekanntermaßen mit der kognitiven Funktion zusammenhängen.⁷

Die Forscherinnen und Forscher sequenzierten Stuhl-DNA von 597 Personen (55,2 ± 3,5 Jahre, 44,7 % männlich) und führten Kognitionstests durch, darunter Montreal Cognitive Assessment (MoCA), Digit Symbol Substitution Test (DSST), Rey-Auditory Verbal Learning Test (RAVLT) und Stroop-Test. 

Die bei den Kognitionstests erreichten Scores waren statistisch signifikant mit der β-Diversität assoziiert:

Zudem war das Vorhandensein der Bakteriengattungen Barnesiella und Akkermansia sowie einer Gruppe von Lachnospiraceae positiv mit dem Abschneiden bei bestimmten Kognitionstests verbunden. Eine negative Assoziation mit dem MoCA-Test wies die Besiedlung mit der Gattung Sutterella auf.  

Diese Daten legen nahe, dass das Darmmikrobiom mit dem kognitiven Altern in Verbindung stehen könnte. Die Autorinnen und Autoren weisen jedoch darauf hin, dass diese Beobachtung in größeren Stichproben repliziert und weiter erforscht werden müsse, um relevante Signalwege zu identifizieren.^7,8

Die Darm-Hirn-Achse umfasst das zentrale Nervensystem, das endokrine System und das Immunsystem und ist ein Netzwerk für den bidirektionalen Informationsaustausch zwischen Darm und Gehirn.⁵ Wird das empfindliche Gleichgewicht der Darmmikrobiota gestört, kann dies mit diversen neurologischen Erkrankungen einhergehen.¹⁰

Dementsprechend können Ungleichgewichte im Darmmikrobiom bei neurologischen Erkrankungen wie Migräne, Alzheimer-Krankheit (AD), Parkinson-Krankheit (PD), Autismus-Spektrum-Störung, Epilepsie und schweren depressiven Störungen auftreten.^3,10,11

Neben der klassischen Hypothalamus-Hypophysen-Nebennierenrinden-Achse und den endokrinen Signalwegen (Darmpeptide und Hormone) gibt es immer mehr Hinweise darauf, dass die von Bakterien produzierten Stoffwechselprodukte (kurzkettige Fettsäuren¹², Neurotransmitter und ihre Vorstufen) den Gehalt an entsprechenden Metaboliten im Gehirn über den Blutkreislauf beeinflussen und so Gehirnfunktionen sowie die Kognition regulieren können.⁴ Darüber hinaus können die Darmmikrobiota auf das lokale Nervensystem einwirken (z. B. enterische Nerven, Vagusnerv), um schnell Signale an das Gehirn zu übertragen.¹³  

In einer Analyse der fäkalen Proben von 54 Frauen mit Migräne zeigte sich gegenüber den 54 Kontrollen eine signifikant niedrigere α-Diversität sowie eine Anreicherung von Spezies, die sich negativ auf die Gesundheit auswirken könnten.¹⁴ Eine konkrete Verbindung zwischen Darm und Gehirn ist der Vagusnerv, dessen sensorische Afferenzen möglicherweise durch gastrointestinale Beschwerden moduliert werden können. Diese Afferenzen beeinflussen wiederum das deszendierende antinozizeptive System und könnten somit eine Migräneattacke auslösen.¹⁵

Patientinnen und Patienten mit AD können z. B. ein Ungleichgewicht im Darmmikrobiom aufweisen, das sich durch eine verminderte mikrobielle Vielfalt im Stuhl, geringe Dichte einiger nützlicher Bakterientaxa (z. B. Eubacterium rectale, Bifidobacterium, Dialister) und eine größere Anzahl potentiell pathogener Mikroben (z. B. Escherichia/Shigella, Bacteroides, Ruminococcus) auszeichnet.¹⁶ Dennoch ist bisher unklar, wie das Darmmikrobiom an der Pathogenese beteiligt ist. 

Auch bei der Entstehung von Parkinson scheint dem Mikrobiom eine entscheidende Rolle zuzukommen. Es mehren sich zunehmend Hinweise, dass Morbus Parkinson in den olfaktorischen- oder enterischen Nervenzellen seinen Ursprung nimmt. Nach aktuellem Wissenstand geht man davon aus, dass falsch gefaltetes α-Synuclein über den Vagusnerv ins Gehirn wandert und dort die Entstehung von Läsionen triggert.^17-20 

Darüber hinaus zeigen Studien, dass sich die Zusammensetzung des Mikrobioms von Patientinnen und Patienten mit und ohne Parkinson-Erkrankung deutlich unterscheidet.²¹ Das Mikrobiom scheint aber nicht nur die Genese der Erkrankung, sondern auch die Wirksamkeit der Parkinson-Medikation zu beeinflussen.²²

Die im Darm ansässigen Mikrobiota könnten bei dem Schweregrad einer Autismus-Spektrum-Störung (ASD) eine Rolle spielen. Diese Annahme stützt sich v. a. auf Daten klinischer Studien, in deren Rahmen Kinder mit ASD unter gastrointestinalen Magen-Darm-Symptomen wie Verstopfung und Durchfall litten. Hier verbesserte eine Behandlung mit Vancomycin den Schweregrad der Erkrankung und die Verhaltenssymptome.⁵ 

Dass die Darmmikrobiota vermutlich eine Rolle bei Epilepsie spielen, zeigt ein Fallbeispiel: Bei einem 22-jährigen Patienten mit Morbus Crohn und einer 17-jährigen Anfallsanamnese wurde eine fäkale Mikrobiota-Transplantation (FMT) zur Behandlung des Morbus Crohn durchgeführt.⁶ Während der 20-monatigen Nachbeobachtung war der Patient anfallsfrei, trotz des Absetzens der antiepileptischen Behandlung mit Natriumvalproat. Auf der Grundlage dieses Falles wurde eine klinische Studie zur FMT bei Menschen mit Epilepsie registriert (NCT02889627)²⁶, Ergebnisse stehen allerdings noch aus.