Sarah Schwitalla - Das Mikrobiom-Komplott

Anfang des neuen Jahrtausends war eines der größten kollektiven Wissenschaftsprojekte aller Zeiten vollendet, das Humangenomprojekt. Es ging dabei um nichts Geringeres als um die vollständige Entschlüsselung des menschlichen Genoms.

Weltweit waren Wissenschaftler ehrfürchtig und überrascht darüber, dass die menschliche Körperhälfte doch nur aus ungefähr 20.000 bis 30.000 proteinkodierenden Genen besteht. Das ist nicht viel mehr, als eine Maus oder eine Fruchtfliege hat. 49,50Es ist mickrig im Vergleich zu den stattlichen über zwanzig Millionen Genen unserer Mikroben allein im Darm.

Unsere gesamte bessere Hälfte wird nach Erkenntnis einer aktuellen Analyse sogar auf über 230 Millionen Gene beziffert. 51»Eine andere Schätzung ergab eine Zahl, die mit der Anzahl der Atome im Universum vergleichbar ist. Tatsächlich mag die wahre Zahl für uns Terra Incognita bleiben«, mutmaßte Dr. Patel, einer der Wissenschaftler des Projekts.

Am genetischen Maßstab bemessen wären wir also zu weniger als ein Prozent menschlich. All diese mikrobiellen sowie die verschwindend wenigen menschlichen Gene sind die Blaupause für die Entwicklung unseres Körpers und werden jeden Tag beeinflusst von unserer Umwelt und unserem Lebensstil. Die Moleküle, die aus der Übersetzung der Gene entstehen, definieren unsere Körperfunktionen und unsere Gesundheit.

Die mikrobielle Übermacht unseres Körpers spielt damit eine Schlüsselrolle, sowohl für den Erhalt unserer Gesundheit als auch bei Krankheit. Einige Wissenschaftler sehen es daher kritisch, wenn sich die Forschung noch immer ausschließlich auf die menschlichen Gene konzentriert, obwohl der Mensch eigentlich so viel mehr Mikrobe ist.

Entscheidend ist nämlich nicht nur das genetische Potenzial, das Talent, das man von seinen Eltern erbt. Es geht vor allem darum, was man daraus macht. Und es geht darum, was Bakterien aus ihren Genen machen. Es geht um die Genprodukte, die unsere Biochemie und unsere Gesundheit maßgeblich beeinflussen. Wir und all unsere Gene sind eben nicht schicksalhaft in Stein gemeißelt. Das Mikrobiom besteht aus unseren Mikroben und ihrem genetischen Potenzial. Wir können es jeden Tag verändern und anpassen.

Unser Mikrobiom ist ein Organ. Ähnlich wie die Bauchspeicheldrüse oder die Schilddrüse kann es Hormone herstellen, die unseren Körper regulieren.

Unsere Mikroben und ihre Genome versorgen uns mit genetischen und stoffwechselbedingten Eigenschaften, die wir evolutionär bedingt nicht entwickelt haben und nicht aus eigener Kraft ausleben könnten. Das Mikrobiom hat sich in unserer Evolution parallel mit uns entwickelt. Unser Körper verlässt sich blind darauf. Es ergänzt all unsere zellulären Vorgänge und manipuliert die Biochemie unseres Körpers in einer Weise, die für beide Seiten von Vorteil ist. Zumindest bei einem gesunden Körper funktioniert es so.

»Unser Mikrobiom hat eine Stoffwechselleistung, die einem Organ in einem Organ gleichkommt«, beschrieb der italienische Medizinprofessor Velio Bocci die Geschäftigkeit unseres lebhaftesten und am schnellsten wandelbaren Organs. 52Es besteht aus verschiedenen Zelllinien mit der Fähigkeit, untereinander und mit uns zu kommunizieren. Es verbraucht, speichert und verteilt Energie. Es hilft uns bei der Verdauung von Nährstoffen. Es beeinflusst unsere Gene, unser Nerven- und Hormonsystem. Und es reguliert das Immunsystem und unseren Stoffwechsel. Dabei passt es sein Verhalten innerhalb kürzester Zeit an äußere Gegebenheiten an.

Das Mikrobiom verändert sich, je nachdem, was wir essen und trinken, wie viel wir schlafen, zu welchen Uhrzeiten wir dies tun, wie häufig wir an der frischen Luft sind, wie wir uns fühlen oder ob wir regelmäßig Medikamente einnehmen. Unser Alltag beeinflusst kurzfristig und langfristig dieses Organ im Organ. Es erneuert und repariert sich täglich selbst mit einer Geschwindigkeit, die es zu dem Organ mit der höchsten Zellteilungsrate in unserem Körper macht. Und vielleicht ist es wegen all dieser Eigenschaften auch das außergewöhnlichste Organ.

Für die Kommunikation mit unserem Körper benutzen die Mikroben Substanzen, die sie aus dem Verdau unserer Lebensmittel herstellen. Abhängig davon, was wir essen, werden auch unterschiedliche Stoffe produziert, die entweder gesundheitserhaltend oder schädlich auf uns wirken.

In einem gesunden Körper zirkulieren überwiegend die gesundheitsförderlichen Substanzen unserer Mikroben. Wir sind von diesen Molekülen abhängig, um unsere Gesundheit zu erhalten. Sie wirken wie ein Therapeutikum auf uns. »Die Stoffwechsel-Moleküle existieren natürlicherweise in einer ähnlichen Konzentration wie therapeutische Medikamente in unserem Körper. Es gibt keinen Zweifel daran, dass sie einen Effekt auf den Körper haben. Es gibt Dutzende. Es ist angebracht, diese Moleküle wie pharmakologische Substanzen zu betrachten und zu untersuchen«, so Bio-Ingenieur Dr. Michael Fischbach von der US-amerikanischen Stanford Universität in einem Interview mit dem renommierten Wissenschaftsmagazin Nature im Jahr 2020. 53

Analysen zeigen, dass fast die Hälfte der Substanzen, die in unserem Blut herumschwimmen, von unseren Mikroben hergestellt wird. 54Das Darm-Mikrobiom könnte eine Rolle für den Stoffwechsel spielen, die unabhängig vom menschlichen Genom ist.

Wir sehen immer klarer, dass diese Stoffwechselsubstanzen unsere Gesundheit maßgeblich beeinflussen. Und nicht so sehr, welche einzelnen Bakterienspezies sie produzieren. Denn von Mensch zu Mensch ähneln sich unsere bakteriellen Körperhälften nicht einmal zur Hälfte, dafür aber über achtzig Prozent der von ihnen produzierten Substanzen.

Die Bakterien stellen die Substanzen nur gemeinsam in einer perfekt aufeinander abgestimmten Teamaktion her. Kein Bakterium funktioniert für sich allein, alle sind aufeinander angewiesen. Es ist vielmehr eine Mikroben-Community, eine Darm-WG, mit einem regen Austausch untereinander. Wer zusammenarbeitet und miteinander kommuniziert, hängt davon ab, in welcher Nachbarschaft man sich befindet. Denn unsere Mikroben sind kein bunter, unorganisierter Bakteriensalat im Darm, wie das, was man am Ende ausscheidet, vielleicht annehmen lassen könnte.

Im Gegenteil. Sie leben vielmehr wie andere Organe auch mit einer definierten Zellstruktur in einer hervorragend organisierten Sozialgemeinschaft zusammen; in einer strukturierten, geradezu räumlichen Architektur, der sogenannten »Nische«. Jede Mikrobe hat quasi eine »Adresse« im Darm. Jeder Zentimeter Darmschleimhaut sieht etwas anders aus, ist anders besiedelt und gibt der Mikroben-Gesellschaft andere Aufgaben.

Diese architektonische Zellstruktur der Mikroben im Darm ist einer der vielen Gründe, warum Stuhlanalysen keine besonders aufschlussreiche Aussage über unsere Gesundheit oder über unsere Krankheit machen können. Was im wahrsten Sinne am Ende bei uns herauskommt, ist überwiegend ein gemischter Salat aus einem unstrukturierten Haufen toter Zellen: bakteriellen genauso wie menschlichen. Auch die Deutsche Gesellschaft für Gastroenterologie (DGVS) rät Ende 2018 in einer Pressemitteilung entschieden von Stuhltests ab und kommt zu dem Schluss: »teuer und sinnlos«. 55

Die Zellstruktur unseres außergewöhnlichsten Organs ist abhängig von vielen Faktoren. Doch besonders davon, was wir essen. Denn jedes Mal essen unsere Mikroben mit. Wie wir uns täglich ernähren, bestimmt entscheidend, wie gesund wir selbst und die Mikroben-Community in unserem Darm sind.

Seit wenigen Jahren stellen immer mehr Wissenschaftler etwas Faszinierendes fest: Wenn ein Organ aus menschlichen Zellen chronisch krank ist, etwa unsere Niere, der Darm oder unser Herz, scheint gleichzeitig auch unser gesamtes mikrobielles Organ krank zu sein.