Österreichische Gesellschaft für Neuropsychopharmakologie und Biologische Psychiatrie

CliniCum neuropsy 5/2017

clinicum neuropsy

Die Relevanz der „brain-gut-microbiota axis“ für psychische Erkrankungen

Frey_Richard (c)privat

Die seit langem bestehende Ahnung, dass der Gastrointestinaltrakt (GIT) mit der Stimmung in Zusammenhang steht, spiegelt sich in häufig verwendeten Redewendungen wieder: Jemand, der verliebt ist, hat „Schmetterlinge im Bauch“, oftmals wird „eine Entscheidung aus dem Bauch heraus getroffen“. Was lange Zeit nur eine Ahnung war, wurden zur wissenschaftlichen Gewissheit: Zwischen dem Gehirn und dem GIT besteht über die brain-gut axis (Hirn-Darm Achse) eine rege wechselseitige Kommunikation. Unser GIT wird zudem von einer komplexen Gemeinschaft von Mikroorganismen, der Darm-Mikrobiota, bewohnt. Darm-Mikrobiom bezeichnet das kollektive Genom der Darm-Mikrobiota. Die Darm-Mikrobiota wird von Bakterien dominiert, deren Anzahl die Anzahl an Zellen des menschlichen Organismus übersteigt. Das Darm-Mikrobiom enthält aufgrund der hohen Artenvielfalt (ein Individuum beherbergt zwischen 400 und 1.000 bakterielle Spezies) ca. 150 mal so viele Gene wie das menschliche Genom. Forschungen der letzten Jahre machten deutlich, dass die Darm-Mikrobiota eine entscheidende Rolle in der Kommunikation zwischen dem Gehirn und dem GIT spielt. Diese führte zum Postulat der brain-gut-microbiota axis (BGMA).

Die BGMA stellt die Gesamtheit aller afferenten und efferenten neuronalen, immunologischen, endokrinologischen und metabolischen Signale zwischen dem zentralen Nervensystem (ZNS), dem GIT und der Darm-Mikrobiota dar.

  • Die Hauptkommunikationsroute zwischen dem Gehirn und dem GIT dürfte der Nervus Vagus darstellen, der die beiden größten Ansammlungen an Neuronen im menschlichen Körper (das ZNS und das enterischen Nervensystem) miteinander verbindet.
  • Eine weitere Kommunikationsroute ist das Immunsystem. Das Immunsystem interagiert mit der Darm-Mikrobiota z.B. über lösliches Immunglobulin A, das in das Darmlumen freigesetzt wird und an bestimmte Bakterien bindet. Die Darm-Mikrobiota übt ihrerseits einen starken Einfluss auf die Reifung und Funktion des mukosalen Immunsystems aus. Im GIT gebildete Entzündungsmediatoren können über die systemische Zirkulation in das Gehirn gelangen und dort die Mikroglia, die wesentliche Komponente des zentralen Immunsystems, modulieren.
  • Eine weitere Kommunikationsroute zwischen dem GIT, den Darmabakterien und dem ZNS stellen endokrinologische Signalwege dar. Einige Studien haben gezeigt, dass die Darm-Mikrobiota einen erheblichen Einfluss auf die Hypothalamus-Hypophysen-Nebennierenrinden-Achse (HHNA) aufweist. Die HHNA wiederum moduliert zentrale neuronale Netzwerke, Funktionen des GIT sowie die Darm-Mikrobiota. Auch Appetit-regulierende Hormone (Ghrelin, Glucagon-like-peptide usw.) stellen Bestandteile der BGMA dar.
  • Schließlich kann eine Kommunikation zwischen der Darm-Mikrobiota, dem GIT und dem Gehirn auch über Metaboliten erfolgen. Einige Bakterienarten sind beispielsweise in der Lage, Neurotransmitter wie Serotonin, Dopamin, Noradrenalin oder Acetylcholin oder verwandte Moleküle zu produzieren. Auf der anderen Seite besitzen Bakterien Rezeptoren für verschiedene Neurotransmitter, die einen Crosstalk zwischen eukaryotischen Wirtzellen und Prokaryoten ermöglichen. Weitere bakteriell gebildete Metaboliten, die eine Rolle in der brain-gut-microbiota axis spielen, stellen kurzkettige Fettsäuren wie Acetat, Propionat und Butyrat dar. Auch Exosome – kleine Lipoproteinvesikel, die Proteine, Nukleinsäure, Zucker und Lipide beinhalten – könnten eine Rolle in der Kommunikation zwischen Bakterien und dem ZNS spielen.

Der Umstand, dass die Darm-Mikrobiota über die brain-gut-microbiota axis einen Einfluss auf die Funktionen des ZNS ausüben kann, legt den Schluss nahe, dass eine gezielte Modulation der Darm-Mikrobiota einen therapeutischen Ansatz bei psychischen Erkrankungen darstellen könnte. Zahlreiche Tierstudien demonstrierten beispielweise, dass eine Manipulation der Darm-Mikrobiota durch Probiotika (gesundheitsfördernde Bakterienstämme), Präbiotika (Nährsubstrate für probiotische Bakterien), Antibiotika, enterische Infektionen oder fäkale Mikrobiota-Transplantation Auswirkungen auf das depressive oder ängstliche Verhalten von Labortieren aufweisen. Speziell Pro- und Präbiotika erwiesen sich bei Labortieren in der Lage, depressives und ängstliches Verhalten zu reduzieren. Auch in ersten Humanstudien zeigte sich, dass Pro- und Präbiotika Aspekte der Stimmung und der Kognition beim Menschen verbessern können. Zudem ergab sich in epidemiologischen Studien, dass vorangegangene Antibiotika-Behandlungen und enterische Infektionen mit einem erhöhten Risiko für die darauffolgende Entwicklung von psychischen Erkrankungen wie Major Depression und Angststörungen darstellen. Auch die hohe Komorbidität von psychischen Erkrankungen mit chronischen Darm-Erkrankungen (Reizdarmsyndrom, Morbus Crohn, Colitis ulcerosa) weist auf einen Zusammenhang zwischen dem ZNS, dem GIT und den darin lebenden Mikroorganismen hin. Ähnlich wie bei chronischen Darm-Erkrankungen wurde bei psychischen Erkrankungen wie Major Depression, Schizophrenie oder Anorexia nervosa eine im Vergleich zu gesunden Kontrollpersonen veränderte Darm-Mikrobiota vorgefunden.

Aufgrund eines Mangels an großen, kontrollierten Studien ist bislang jedoch wenig über die mögliche Effektivität von verschiedenen Formen der Darm-Mikrobiota bei Patienten mit psychischen Erkrankungen bekannt. Speziell psychiatrische Patienten, die komorbide gastrointestinale Störungen aufweisen, könnten eventuell von einer Therapie profitieren, die auf eine günstige Beeinflussung der Darm-Mikrobiota abzielt.

Lintner PF & Frey R


CliniCum neuropsy 5/2017

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