Auf die Plätze, fertig, los: Darmbakterien machen Lust auf Sport

Mäuse sind auch nur Menschen. Manche sind Couchkartoffeln, andere sportsüchtig. Woran mag das liegen? An den Genen offenbar nicht. Das haben Forschende um Lenka Dohnalová von der University of Pennsylvania herausgefunden. Sie ließen 199 genetisch möglichst unterschiedliche Labormäuse so viel (oder so wenig) über Laufbänder rennen, wie diese wollten. Einige Mäuse legten freiwillig mehr als 20 Kilometer am Tag zurück. Für jede Maus erfassten sie 10.500 Datenpunkte, von der Laufleistung über Stoffwechsel-Parameter bis hin zum Erbgut.

Genetische Variationen konnten dabei nur einen kleinen Teil des unterschiedlichen Trainingseifers erklären. Auf eine heiße Spur stieß das Forschungsteam erst, als es die Daten von selbstlernenden Algorithmen auswerten ließ. Das erstaunliche Ergebnis: Der Faktor, der die Sportbegeisterung der Mäuse statistisch am besten vorhersagen konnte, war die Zusammensetzung der Darmflora. Vor allem die Verbreitung der beiden Bakterienstämme Eubacterium rectale und Coprococcus eutactus korrelierte stark mit der Lauflust. Ihre Ergebnisse veröffentlichten die Forschenden in der Fachzeitschrift "Nature".

Die Lauflust von Mäusen

Da aber eine Korrelation noch keine Kausalität ist, machten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler den Zusammenhang mit zahlreichen weiteren Versuchen dingfest. Töteten sie etwa die Darmflora von sportlichen Mäusen mit Antibiotika ab, reduzierte sich deren Bewegungsdrang. Transplantierten sie hingegen den Stuhl von sportlichen Mäusen auf bewegungsfaule Artgenossen, entdeckten auch diese ihre Liebe zum Laufen. Bemerkenswerterweise waren die allgemeine körperliche Fitness und das normale Bewegungsverhalten der Mäuse – also etwa das Herumwandern im Käfig – von all dem nicht betroffen.

Dem dahinterliegendem Mechanismus gingen die Forschenden mit detektivischem Spürsinn auf den Grund. Mehr als ein Dutzend Labore waren daran über mehrere Jahre hinweg beteiligt. Ihrer Erkenntnis nach funktioniert der Signalweg vom Darm zum Hirn folgendermaßen: Die Mikroben im Darm erzeugen bei körperlicher Bewegung bestimmte Stoffwechselprodukte wie Fettsäureamide. Einige davon sind chemisch eng verwandt mit Cannabis-Wirkstoffen und docken an dieselben Rezeptoren an. Dadurch stimulieren sie bestimmte Nervenzellen im Darm, die über das Rückenmark mit dem Striatum in Verbindung stehen – einer Region im Großhirn, die für Motivation und Belohnung verantwortlich ist. Dort drosseln die Signale aus dem Darm die Ausschüttung eines Enzyms, das Dopamin abbaut. Mit anderen Worten: Mäuse mit dem "richtigen" Mikrobiom erleben durch das Laufen einen Dopamin-Schub, der offenbar mit dem "Runners High" vergleichbar ist, von dem viele Ausdauersportler berichten. Mäuse ohne diese Darmmikroben erleben Bewegung als weniger belohnend und sind entsprechend weniger motiviert.

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Effekt des "Runners High"

Der evolutionäre Zweck dieses Mechanismus könnte sein, "das Nahrungsangebot und den Status der Darmflora mit der Bereitschaft und Fähigkeit zu anhaltender physischer Aktivität zu koppeln", heißt es im Paper. Auch den schmerzmindernden Effekt des "Runners High" konnten die Forschenden bei ihren Versuchstieren beobachten. "Dies könnte darauf hinweisen, dass der von uns entdeckte Signalweg auch weitere Aspekte der Sportphysiologie reguliert", schreiben die Forschenden. "Auch anderes Verhalten, das vom Dopamin-Haushalt des Striatums abhängt, könnte modifizierbar sein durch Änderungen des Lebensstils, Diät oder Nahrungszusätze." Auch bei Suchterkrankungen oder Depressionen könne der Ansatz helfen, meint Co-Autor J. Nicholas Betley, Biologie-Professor an der University of Pennsylvania.

"Wenn sich diese Erkenntnisse auf Menschen übertragen lassen, werfen sie die Frage auf, ob man über Darmbakterien die mentalen Prozesse rund um die Entscheidung, Sport zu treiben, beeinflussen kann", kommentieren die Neurowissenschaftlerinnen Gulistan Agirman and Elaine Y. Hsiao von der University of California in Los Angeles, die nicht an der Forschung beteiligt waren.

Dass es auch bei Menschen eine direkte Verbindung zwischen Hirn und Darm gibt und dass dessen Bewohner dabei eine entscheidende Rolle spielen, haben Forschungsarbeit in den letzten Jahren immer wieder gezeigt. So beeinflussen das Mikrobiom unter anderem die Alterung, das Immunsystem, den Hormonhaushalt und Depressionen.

(grh)