Wie Bakterien in Ihrem Kot verraten können, was Sie gegessen haben​

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Fäkalien sind nicht nur zum Herunterspülen gut. Ja, sie enthalten Stoffe, die unser Körper loswerden will. Sie können aber auch Aufschluss darüber geben, welche Bakteriengemeinschaft (Mikrobiom) in unserem Darm lebt, da sie ebenso in unserem Stuhl landen wie die vielen Substanzen, die sie produzieren. Daraus wiederum beginnen Forschende, die Wirkung einzelner Lebensmittel immer besser zu verstehen.

Allerdings ist es schwierig, solche Zusammenhänge zu finden. Denn Studien, die die Auswirkung bestimmter Lebensmittel auf unsere Gesundheit herausfinden wollen, sind darauf angewiesen, dass die freiwilligen Probanden ein Ernährungstagebuch führen. Das aber ist mühsam, weshalb die Notizen meist ungenau oder unvollständig sind. Stuhlanalysen, die verraten, was Probanden tatsächlich gegessen haben, könnten deshalb eine schmerzfreie und einfachere Alternative darstellen.

Fahndung in Fäkalien

Forschende um Hannah Holscher und Leila Shinn von der University of Illinois in Urbana-Champaign haben Kotproben von Freiwilligen untersucht, die täglich eine bestimmte Menge an bestimmten Lebensmitteln zu sich nahmen. Dabei konnte das Team mit einer Genauigkeit von 80 bis 87 Prozent feststellen, ob die Personen Mandeln, Brokkoli oder Walnüsse gegessen hatten.

Weil es schwierig ist, das anhand der Mikroben selbst herauszufinden, fahndete Holschers Team nach ihren Metaboliten, also jenen Chemikalien, die Bakterien beim Abbau ihrer Nahrung produzieren. Dabei untersuchten sie die Auswirkungen von sechs bestimmten Lebensmitteln: Mandeln, Avocados, Brokkoli, Walnüsse, Gerste und Hafer.

Die Forscher prüften zunächst, ob es einen Zusammenhang zwischen den Stoffwechselprodukten im Stuhl und dem Verzehr dieser Lebensmittel durch eine bestimmte Person gab. Anhand der festgestellten Muster konnten sie darauf schließen, ob andere Personen die gleichen Lebensmittel gegessen hatten. Die Studie wurde bisher online auf dem Preprint-Server bioRxiv veröffentlicht und ist noch nicht von Fachkollegen geprüft worden. Sie baut jedoch auf einer ähnlichen Arbeit auf, die das Team letztes Jahr veröffentlicht hat.

Welche Mikroben sich im Darm ansiedeln

Unser Darm beherbergt Billionen von Mikroben, deren Zusammensetzung mit unserer Ernährung zusammenhängt. Bei Vegetariern und Menschen, die viel Fleisch essen, findet man zum Beispiel unterschiedliche Populationen von Bakterien. Es ist wahrscheinlich, dass sich Mikroben dort ansiedeln, wo es Nahrung für sie gibt. Manche gedeihen vielleicht auf bestimmten Nahrungsmitteln oder deren Abbauprodukten.

Weltweit versuchen Forschende herauszufinden, wie genau diese Beziehungen zwischen Ernährung, Mikrobiom und Gesundheit funktionieren. Veränderungen im Mikrobiom wurden bereits mit zahlreichen Krankheiten in Verbindung gebracht, darunter mit dem Reizdarmsyndrom, der Parkinson-Krankheit und mit Arthritis.

Im vergangenen Jahr haben Eran Elinav vom Weizmann Institute of Science in Israel und seine Kollegen gezeigt, dass Süßstoffe die Zusammensetzung unseres Mikrobioms beeinflussen und darüber die Reaktion unseres Körpers auf Zucker ungünstig verändern können. Verpflanzt man diese veränderten Mikrobiome durch Fäkaltransplantation in Mäuse, entwickeln die Tiere die gleichen Probleme.

Diese Art von Forschung zeige, wie wir unser Mikrobiom zum Positiven verändern könnten, sagt Sarah Berry, die am King's College London die Auswirkungen der Ernährung auf den Stoffwechsel untersucht. Faktoren wie die Gene oder der Zeitpunkt der Mahlzeiten haben ebenfalls Einfluss darauf, wie sich die Ernährung auf die Gesundheit auswirkt, aber das Mikrobiom ist "ein sehr wichtiges Puzzleteil", sagt Berry.

Gemeinsam mit ihren Kollegen versucht sie in Studien mit über tausend Freiwilligen herauszufinden, wie die Ernährung das Mikrobiom und damit die Gesundheit der Menschen beeinflussen kann. Schon vor ein paar Jahren hatte das Team Studienergebnisse dazu publiziert, wie das Mikrobiom Hinweise auf die Ernährung eines Menschen geben können.

Die Zukunft der Stuhlanalyse

Für diese Studie hatten die Forschenden nach Mikroben im Kot gesucht und anschließend versucht, sie mit dem Vorhandensein bestimmter Lebensmittelgruppen wie Obst, Hülsenfrüchte und "gesunde Pflanzen" in der Ernährung einer Person in Verbindung zu bringen. Das war ziemlich schwierig, doch eine bestimmte Mikrobe erwies sich schließlich als starker Indikator dafür, ob jemand Kaffee getrunken hatte oder nicht.

Studien wie diese bieten einen verlockenden Einblick in die mögliche Zukunft der Stuhlanalyse. Es ist noch zu früh, und die Genauigkeit dieser Tests wird sich in den kommenden Jahren wahrscheinlich noch verbessern. Auch Holschers Studie "ist wirklich an der Grenze dessen, was als Nächstes kommt", sagt die Ernährungswissenschaftlerin Emily Leeming von Zoe, dem Hersteller einer personalisierten Ernährungs-App, die Berrys Studie mitverfasst hat.

Stuhlanalysen könnten auch dazu verwendet werden, die Gesundheit eines Menschen direkter zu verbessern. Berry und ihre Kollegen arbeiten an Möglichkeiten, auf der Grundlage des Zustands des Mikrobioms, der durch die Analyse von Stuhlproben ermittelt wird, personalisierte Ernährungsempfehlungen für Menschen zu entwickeln.

Theoretisch könnten Wissenschaftler eines Tages in der Lage sein, Ernährungsempfehlungen zu geben, die auf bestimmte Mikroben abzielen und möglicherweise die Produktion bestimmter Stoffwechselprodukte steuern, die unseren Appetit, unseren Stoffwechsel und unsere Gesundheit beeinflussen könnten.

(jle)