• Human Milk Oligosaccharide in der Muttermilch

Präbiotika in der Muttermilch

Von |2021-01-05T11:47:43+01:00Januar 22nd, 2021|Kategorien: Mikrobiom|Tags: , , , , , |

HMO machen Muttermilch zu einem ganz besonderen Stoff

„Muttermilch war gestern – den Babys von heute geht’s gut.“ So titelte die Süddeutsche Zeitung vor einigen Jahren. Wenn sie sich da mal nicht täuscht, denn nach wie vor gilt: Muttermilch ist die einzig wahre und empfehlenswerte Nahrung für Säuglinge. Und das liegt an ihren besonderen Inhaltsstoffen, den Human Milk Oligosaccharides oder kurz HMO. Human Milk Oligosaccharides sind komplexe Moleküle, die aus verzweigten Ketten verschiedener Zuckerarten aufgebaut sind. Sie sind für den Säugling unverdaulich, dienen aber den Bakterien in seinem Darm als Nahrung.

Mithilfe der HMO kann der Säugling ein gesundes, stabiles Darm-Mikrobiom aufbauen, das ihn sein Leben lang begleiten und ihm treue Dienste leisten kann.

Wie der Name Human Milk Oligosaccharide schon andeutet handelt es sich bei diesen Zuckerstoffen um eine Besonderheit unserer Spezies. In der Milch von anderen Säugetieren kommen diese Zuckerstoffe kaum vor. In diesem Zusammenhang scheint es ziemlich bedenklich, dass wir schon seit vielen Generationen Säuglinge mit Kuhmilch ernähren, denn sie enthält nur sehr wenig von diesen nützlichen Molekülen. In Frauenmilch sind 100 – 1000mal so viele HMO enthalten wie in Kuhmilch.

Den HMO auf der Spur

Zugute halten muss man den Verantwortlichen allerdings, dass man früher schlichtweg keine Ahnung von der Existenz dieser so wichtigen Inhaltsstoffe der Muttermilch hatte. Dementsprechend waren bis vor kurzem auch keine HMO in der Flaschenmilch enthalten. Heute weiß man, dass das Darm-Mikrobiom von gestillten Kindern und Flaschenkindern sich deutlich unterscheidet und sieht die Ursache in der Verfügbarkeit oder dem Fehlen der HMO in der Nahrung.

Künstliche Babynahrung wurde bereits im 19ten Jahrhundert erfunden und seit den 1930er Jahren bestimmen die auf Kuhmilch basierenden Produkte die Ernährung der Neugeborenen. Schon zu Beginn des 20ten Jahrhunderts stellte man aber fest, dass die Säuglingssterblichkeit bei gestillten Kindern niedriger war und dass sie seltener an Infektionskrankheiten litten. Auch eine unterschiedliche Zusammensetzung der Bakterien im Stuhl von gestillten Kindern und Flaschenkindern wurde schon früh entdeckt.

Der Kinderarzt Ernst Moro, der sich unter anderem mit Darmerkrankungen beschäftigte (und die berühmte Moro’sche Karottensuppe gegen Durchfall entwickelte) postulierte daraufhin einen unbekannten Wachstumsfaktor in der Muttermilch. Etwa zur gleichen Zeit entdeckten Forscher im Chemielabor eine besondere Form der Lactose, also Milchzucker, die sie Gynalactose nannten. Der Durchbruch kam mit der Erkenntnis, dass es sich bei Moros Wachstumsfaktor um Gynalactose handeln musste.

Frauenmilch fördert das Wachstum der besonders günstigen Bifidobakterien im Darm des Säuglings. Das war lange bekannt und diese als Bifidus-Faktor bezeichnete Verbindung wurde Mitte des 20ten Jahrhunderts als N-Acetyl-Glucosamin identifiziert. N-Acetyl-Glucosamin ist ein wichtiger Bestandteil der bakteriellen Zellwände – und nur eine von hunderten heute bekannter Human Milk Oligosaccharides.

HMO erfüllen viele nützliche Funktionen

Mit dem heutigen Wissen ist es erschreckend, wie gedankenlos wir Jahrzehnte lang unsere Kinder mit der Milch einer anderen Art großgezogen haben. Einer Milch, der wesentliche Bestandteile für die gesunde Entwicklung des Säuglings fehlen.

HMO sind ein Wachstumsfaktor für nützliche Bakterien

HMO sind unverdaulich für den Säugling, können aber von den nützlichen Darmbakterien abgebaut und verwertet werden. Sie sind damit ein typisches Präbiotikum, das der gesunden Darmflora hilft, sich zu vermehren und stabile Populationen zu etablieren. Vor allem Bakterien der Gattung Bifidibacterium sind genetisch hervorragend an den Abbau der HMO angepasst. Sie verfügen über zahlreiche Transportproteine und Enzyme, mit deren Hilfe sie die komplexen Moleküle aufnehmen und anschließend spalten können. So können sie sich deren Energie zu Nutze machen und andere Arten im Wachstum hinter sich lassen.

Manchmal machen sie es aber auch umgekehrt, und spalten die HMO bevor sie diese in die Zelle aufnehmen. Damit produzieren sie eine wertvolle Nahrungsquelle für Bakterien, die weniger geschickt im Abbau dieser komplexen Moleküle sind, aber trotzdem zu den nützlichen und wertvollen Bürgern des Darm-Mikrobioms zählen.

HMO wirken als Köderrezeptor

Zum Schutz vor Infektionen ist es wichtig zu verhindern, dass die Darmschleimhaut mit potentiell pathogenen Bakterien besiedelt wird. Jene Bakterien, welche die Darmschleimhaut besiedeln, binden dabei an bestimmte Oberflächenmoleküle der Mucosa, deren Struktur den HMO ähnlich ist. Die Bakterien können nicht zwischen Mucosa und HMO unterscheiden, binden sich ebenso eifrig an die HMO und werden dann zusammen mit ihnen ausgeschieden. Dadurch wird die Ansiedlung unerwünschter, potenziell gefährlicher Bakterien erschwert.

HMO stärken die Darmbarriere

Alles, was aus dem Darm in den Körper aufgenommen werden soll, muss das Darmepithel passieren. Dabei tritt es auf der dem Darmlumen zugewandten Seite in die Zelle ein und wird auf der abgewandten Seite in den Blutkreislauf abgegeben. Es wird sehr genau kontrolliert, was passieren darf und was nicht. Nichts darf an den Zellen vorbei in das Körperinnere gelangen. Um das sicherzustellen sind die Zellen des Darmepithels seitlich durch so genannte Tight Junctions abgedichtet. Die Permeabilität der Darmschleimhaut hängt tatsächlich zum Großteil von der Integrität der Tight Junctions ab.

Tight Junctions bestehen aus Proteinen und legen sich um die Epithelzellen wie ein Gürtel. Es hat sich gezeigt, dass die Produktion mancher dieser Proteine durch HMO gesteigert wird, so dass sich die Funktion der Tight Junctions verbessert und die Zellen besser abgedichtet sind. Dadurch sinkt das Risiko von entzündlichen Darmerkrankungen oder Allergien.

Eine weitere Barrierefunktion übt die Glykokalyx aus. Die Glykokalyx ist ein Schicht aus Proteinen, die mit komplex aufgebauten Zuckermolekülen verbunden ist. Sie befindet sich an der Oberfläche der Schleimhaut und stellt einerseits eine physikalische Barriere dar, liefert aber auch Bindungsstellen, an die verschiedene Mikroorganismen andocken können.

Wenn die Zuckerkomponenten der Glykoproteine nicht korrekt aufgebaut sind, kann das die Barrierefunktion herabsetzen und zu Störungen des Gastrointestinaltrakts führen. Und auch an der Bildung verschiedener Komponenten der Glykokalyx sind HMO beteiligt. HMO verstärken die Glykokalyx und fördern die Synthese der Glykoproteine. Auf diese Weise schützen sie vor entzündlichen Darmkrankheiten.

HMO stärken das Immunsystem

Der überwiegende Teil des Immunsystems ist im Darm aktiv, der biologisch betrachtet eigentlich eine Körperoberfläche darstellt. Und HMO und das Darm-Mikrobiom tragen einen großen Teil zu seiner Entwicklung und Stärkung bei. Ein kleiner Anteil von etwa 1 – 5% der HMO erreicht den Dickdarm aber gar nicht und wird schon im Dünndarm resorbiert und in den Blutkreislauf aufgenommen. Das könnte bedeuten, dass HMO auch in anderen Organen und Geweben zu einer optimalen Entwicklung beitragen.

HMO machen schlau

Manche der unzähligen bisher identifizierten Human Milk Oligosaccharides sind mit Sialinsäure verknüpft. Sialinsäure ist ein Sammelbegriff für verschiedene Säuren, die hauptsächlich in tierischem Gewebe vorkommen. Im Vergleich mit anderen Säugetieren ist beim Menschen der Gehalt dieser Verbindungen im Gehirn am höchsten. Und Frauenmilch enthält sehr viel Sialinsäure. Es ist bekannt, dass Sialinsäure die Entwicklung des Gehirns und der kognitiven Funktionen unterstützt. Daher ist es gut möglich, dass die HMO aus der Milch dazu beitragen, dass Menschen ein bisschen klüger sind als andere Tiere.

Fazit:

Frauenmilch ist ein ganz besonderer Stoff, der für die Ernährung von Säuglingen immer die erste Wahl sein sollte. Die darin enthaltenen HMO erfüllen verschiedene, sehr wichtige Funktionen für die Entwicklung und das Wohlergehen des Kindes. Freiwillig sollte man darauf nicht verzichten.

Quelle:

Walsh C, Lane JA, van Sinderen D, Hickey RM. Human milk oligosaccharides: Shaping the infant gut microbiota and supporting health. J Funct Foods. 2020;72:104074. doi:10.1016/j.jff.2020.104074


Foto: Maternity and baby care (c) adobe media, von evso

AUTORIN

Dr. Evelyn Zientz

KATEGORIE

Mikrobiom

GEPOSTED AM

22. Januar 2021

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