Darmflora und Depressionen: Inflammationsmarker und mitochondriale Schäden

Im Newsletter vom 28.4. haben wir den neuen Begriff des „Psychobioms“ vorgestellt, der für die Erkenntnis steht, dass das Konzept der Darm-Hirn-Achse um das Mikrobiom des Darmes erweitert werden muss, denn Darmbakterien beeinflussen die Psyche maßgeblich. Im heutigen Newsletter stellen wir Ihnen eine neue Studie vor, die der Frage nachging, in welcher Weise und über welche Mechanismen Darmbakterien die Stimmung steuern. Dabei erkannte man, dass auch die Mitochondrien des Dünndarmepithels von einer dysfunktionalen Darmflora betroffen sind.

Depressionen sind weit verbreitet und betreffen nach Angaben der WHO 350 Millionen Menschen weltweit. Etwa 800.000 Menschen sterben jährlich an einem depressionsbedingten Suizid. Verschiedene Faktoren scheinen das Risiko und die Neuroprogression einer depressiven Erkrankung zu erhöhen, wobei auch ein Zusammenhang mit systemischen Entzündungsreaktionen besteht. Dazu gehören: psychosozialer Stress, eine mangelhafte Ernährung, körperliche Inaktivität, Übergewicht, Rauchen, veränderte Permeabilität des Darmes, Schlaf- und Vitamin D-Mangel. Auch die Darm-Mikrobiota hat einen entscheidenden Einfluss auf das zentrale Nervensystem, denn Darmbakterien beeinflussen die Freisetzung von Neurotransmittern, und steuern somit die Darm-Hirn-Achse Link 1 |  Link 2. Verschiedene Bakterienarten, z. B. Lactobacillus brevis, Lactobacillus rhamnosus, Lactobacillus paracasei, Lactococcus lactis, Lactobacillus plantarum oder Bifidobacterium dentium bilden den beruhigend wirkenden Neurotransmitter GABA (Gamma-Aminobuttersäure). GABA fördert die emotionale Stabilisierung und die Konzentration. Nervosität, rasende Gedanken und ein aufgeregtes Gemüt kommen zur Ruhe, und auch eine hohe Schlafqualität wird durch GABA als natürlichem Entspannungs- oder Anti-Stress-Mittel begünstigt. Störungen in der Signalübertragung des GABA-Rezeptors sind an Angstzuständen und Depressionen beteiligt. Daher besteht auch die Annahme, dass GABA sogar eine den Botenstoffen Serotonin und Norepinephrin übergeordnete Rolle spielen könnte.

Bei Patienten mit Depressionen wurde ein Ungleichgewicht der Darmmikrobiota festgestellt, eine starke Verringerung der Vielfalt und der Anzahl von Darmbakterien, die zudem mit der Schwere der Symptome im Verhältnis steht. Probiotika können Depressionen und Ängste signifikant reduzieren und die kognitive Leistung verbessern Link 1 | Link 2 | Link 3.

Aber in welcher Weise steuern die Darmbakterien das depressive Verhalten? Um dies herauszufinden haben chinesische Wissenschaftler bei Patienten mit Depressionen immunologische, neuroendokrine und mitochondriale Zusammenhänge mit der Darmflora untersucht.

Die Darmflora von schwer depressiven Patienten wurde mittels Fäkaltransplantation auf keimfreie Ratten übertragen, die selbst keinerlei Darmbakterien besaßen (tägliche Übertragung, 2 Wochen lang). Als Kontrolle wurde die Darmflora von psychisch gesunden Probanden in gleicher Weise auf andere keimfreie Ratten übertragen. Vier Wochen später wurden bei beiden Rattengruppen verschiedene Tests gemacht, um deren affektives Verhalten zu beobachten. Es stellte sich heraus, dass die Ratten mit der Darmflora der psychisch kranken Patienten ein depressionsähnliches Verhalten entwickelten, mit stärkerer Immobilität und sehr geringem Interesse an einer zuckerhaltigen Lösung.

Zusätzlich wurde im Hippocampus der Tiere die Konzentration verschiedener Neurotransmitter gemessen (Serotonin, Dopamin, Noradrenalin). Bei den Tieren mit der Mikrobiota der Depressiven ergaben sich niedrigere Werte. Dies bedeutet, dass die spezifische Darmflora von Depressiven auch zu einer geringeren Bildung wichtiger Neurotransmitter führt.

Es wurden auch die Serum-Konzentration von Corticosteron (CORT), Adrenocorticotropem Hormon (ACTH), und Corticotropin-releasing Hormon (CRH) gemessen. Hierbei stellte sich heraus, dass die Ratten mit der Darmflora depressiver Patienten wesentlich höhere Konzentrationen dieser Stoffe aufwiesen. Dies deutet darauf hin, dass eine „depressive“ Mikrobiota eine Hyperfunktion der Hypothalamus-Hypophysen-Nebennierenrinden-Achse verursacht.

Zahlreiche Zytokine wurden in beiden Tiergruppen untersucht, um die durch eine „depressive“ Mikrobiota verursachten Änderungen zu erfassen. Dabei stellte sich heraus, dass bei den Ratten mit der „depressiven“ Darmflora ein stärkerer Anstieg der proinflammatorisch wirksamen Zytokine (TNFα, IL-6, IL-1 und IFN-γ) zu verzeichnen war, während die antiinflammatorisch wirksamen Zytokine IL-4 und IL10 niedriger waren im Vergleich zu den Ratten mit gesunder Darmflora.

Zusätzlich untersuchte man die Struktur der Mitochondrien in den Zellen des Dünndarmepithels mittels Elektronenmikroskopie. Im Dünndarm der Ratten mit der Mikrobiota depressiver Patienten waren die Mitochondrien der Epithelzellen beschädigt, und auch weitere zelluläre Strukturen zeigten Veränderungen. Diese dysfunktionalen Zellen könnten an der Entstehung eines „Leaky gut“ beteiligt sein, oder als inflammatorischer „Brandbeschleuniger“ wirken.

All diese Ergebnisse belegen den wichtigen Einfluss der Darmbakterien auf neuroendokrine, immunologische und mitochondriale Signalwege. Sie sind ebenso eine wissenschaftliche Erklärung für den Erfolg integrativer therapeutischer Behandlungen, bei denen sowohl die Wiederherstellung der Darmflora/Darmfunktion berücksichtigt wird, bei gleichzeitiger Regeneration mitochondrialer Funktion.