• Darmflora und Depressionen

Die Rolle des Mikrobioms bei Depressionen

Von |2021-01-29T11:23:33+01:00Februar 19th, 2021|Kategorien: Mikrobiom|Tags: , , |

Probiotika als Therapeutika gegen Depressionen

Da treffen sich zwei, die zur Zeit viel von sich Reden machen: Das Darm-Mikrobiom und Depressionen. Die Bakteriengesellschaft, die in unserem Darm lebt ist in letzter Zeit stark in den Fokus der Wissenschaft geraten. Es wird intensiv geforscht und analysiert. Es wurden unzählige neue Arten identifiziert und neben dieser enormen Artenvielfalt kommen auch die Zusammenhänge zwischen Darm-Mikrobiom und verschiedenen Erkrankungen ihres Wirts immer deutlicher zum Vorschein.

Dass zu diesen Erkrankungen auch Depressionen zählen, erscheint zunächst ungewöhnlich, denn der Weg vom Darm zum Hirn scheint weit. Doch zahlreiche Studien belegen, dass die Zusammensetzung des Darm-Mikrobioms sich bei gesunden und an Depressionen erkrankten Menschen deutlich unterscheidet. Belege für einen Zusammenhang zwischen Mikrobiom und seelischer Verfassung gibt es mittlerweile zuhauf.

Noch sehen die Forscher keinen deutlichen roten Faden und die Unterschiede in der Zusammensetzung der Darmflora werden oft als inkonsistent bezeichnet. Einige wenige Bakterienarten werden namentlich genannt, wenn es um das veränderte Mikrobiom der Patienten geht. Aber da diese Arten mengenmäßig nicht unbedingt von Bedeutung sind und nur in geringen Zahlen vorkommen, machen geringe Veränderungen große prozentuale Unterschiede aus. Wenn Sie nur zwei Äpfel haben und verlieren einen davon, haben Sie 50% verloren. Aber stellen Sie sich vor, Sie hätten eine Million Äpfel – da würden Sie den einen sicher nicht vermissen.

Dann stellt sich noch die Frage, ob die Veränderungen im Mikrobiom die Ursache oder Folge der Erkrankung sind. Auch dazu gibt es verschiedene Studien am Tiermodell. Forscher übertrugen den Stuhl an Depressionen erkrankter Menschen auf keimfreie Mäuse, die kein eigenes Darm-Mikrobiom besaßen. Daraufhin entwickelten die Mäuse deutlich depressive Symptome. Das zeigt, dass die Krankheit mit dem Mikrobiom übertragbar ist und beweist, dass das Mikrobiom ursächlich an der Entstehung der Depressionen beteiligt ist. Das funktioniert auch umgekehrt. Die Symptome einer Depression oder Angststörung lassen sich mit einer Stuhltransplantation von gesunden Spendern lindern.

Depressionen im Fokus

Depressionen sind eine der häufigsten psychischen Erkrankungen. Weltweit sind mindestens 350 Millionen Menschen davon betroffen. Jeder fünfte erkrankt mindestens einmal in seinem Leben daran.

Depressionen sind eine psychische Erkrankung, die im wesentlichen von gedrückter Stimmung, Interessenverlust sowie Freud- und Antriebslosigkeit gezeichnet ist. Zu diesen Hauptsymptomen können sich noch weitere Beschwerden wie kognitive und emotionale Einschränkungen, Gefühle von Hoffnungslosigkeit und Wertlosigkeit bis hin zu Suizidgedanken gesellen.

Auf physiologischer Ebene kann man bei einer Depression beobachten, dass die Konzentration gestimmter Neurotransmitter, Serotonin, Dopamin und Noradrenalin, im Gehirn herabgesetzt ist. Neurotransmitter sind Botenstoffe für die Signalübertragung zwischen Nervenzellen. Typischerweise werden Depressionen mit Medikamenten behandelt, die in den Stoffwechsel dieser Neurotransmitter eingreifen und ihre Verfügbarkeit erhöhen sollen.

Heute ist allerdings wieder unklar, ob es sich bei dem Mangel an Botenstoffen um die Ursache der Depression oder lediglich um eine Korrelation handelt. Jedenfalls spricht man heute offen darüber, dass typische Antidepressiva, die in den Stoffwechsel dieser Botenstoffe eingreifen, bei einem Drittel der Patienten, vor allem bei leichten und mittelschweren Verläufen, nicht wirken.

Überraschend ist, dass Antibiotika sich in manchen Fällen als wirksam gegen Depressionen erwiesen haben.

Die Darm-Hirn-Achse verbindet Darm und Kopf

Es gibt tatsächlich einen Informationskanal zwischen Kopf und Darm, auf dem sehr rege kommuniziert wird: Die Darm-Hirn-Achse. Seit man weiß, dass die Darmbakterien einen großen Anteil am Informationsaustausch haben, spricht man auch von der Mikrobiom-Darm-Hirn-Achse.

Der Informationsaustausch verläuft in beide Richtungen, aber der Großteil verläuft vom Darm zum Hirn und nicht umgekehrt, wie man vielleicht erwarten würde. Die Informationen werden über verschiedene Kanäle verbreitet. Sie werden durch das Nervensystem, über Hormone oder das Immunsystem sowie auf zellulärem Weg übermittelt.

Neuronale Übertragung

Bei der neuronalen Übertragung spielen der Vagusnerv und das enterische Nervensystem (ENS) eine wichtige Rolle. Der Vagusnerv ist einer der zehn Hirnnerven und salopp gesprochen die einzige Verbindung zwischen Kopf und Körper. Während alle Hirnnerven etwa das Gesicht, die Augen oder Ohren versorgen, ist der Vagusnerv eine wesentliche Komponente des vegetativen Nervensystems, das außerhalb des Gehirns agiert. Der Vagusnerv besteht zu 80% aus afferenten Bahnen, die Informationen zum Gehirn tragen, und 20% efferenten Bahnen, die in umgekehrter Richtung arbeiten und Befehle oder Informationen an den Darm schicken.

Das enterische Nervensystem besteht aus einem Geflecht von Nervenzellen, die den Magen-Darm-Trakt durchziehen. Die Fasern des Vagusnerves stehen mit der Mucosa des Darmes in Verbindung. Allerdings durchdringen sie das Epithel nicht, so dass nur ein indirekter Kontakt mit dem Darmmikrobiom und den Neuronen zustande kommt.

Die Informationen werden zum Teil durch zwischengeschaltete Zellen, die enteroendokrinen Zellen (EEC), vermittelt. Diese Zellen nehmen die Signale des Mikrobioms über bestimmte Rezeptoren, die Toll Like Rezeptoren oder kurz TLR wahr. Sie erkennen bakterielle Abbauprodukte, wie LPS, ein Bestandteil der bakteriellen Zellwand, reagieren aber auch auf bakterielle Metabolite wie Kohlenhydrate, Proteine oder kurzkettige Fettsäuren (SCFA, short chain fatty acids) und setzen Serotonin frei. Etwa 95% des im Körper vorhandenen Serotonins stammt aus dem Bauchraum. Es erfüllt dort eigene Aufgaben, reguliert die Peristaltik und Nahrungsaufnahme, aber vermutlich kann es seine Wirkung auch im Gehirn entfalten.

Endokrine Übertragung

Am Informationsfluss zwischen Kopf und Darm sind auch die Hormone der HHN Achse beteiligt. Die Hypothalamus-Hypophysen-Nebennierenachse wird auch Stressachse oder nach der englischen Bezeichnung HPA – Achse genannt. Sie stellt eine Hormonkaskade dar, die im Hypothalamus im Gehirn beginnt und mit der Freisetzung von Glucocorticoiden, wie Cortisol, aus der Nebennierenrinde endet. Cortisol ist das Langzeitstresshormon, das unter dauerhafter Belastung ausgeschüttet wird.

Stress führt zu einer vermehrten Ausschüttung von Glucocorticoiden und Acetylcholin, einem Neurotransmitter. Beide Verbindungen schwächen die Tight Junctions, die ein Bestandteil der Darmbarriere sind. Aus dem sympathischen Nervensystem wird Noradrenalin in den Darm abgegeben. Das fördert das Wachstum pathogener Bakterien und erleichtert ihnen gleichzeitig den Übertritt durch die geschwächte Darmbarriere. Die Folge sind stressbedingte Entzündungen, welche die Zusammensetzung des Darm-Mikrobioms weiter verändern.

Glucocorticoide verändern die Verfügbarkeit von Neurotransmittern. Sie aktivieren Enzyme, die bestimmte Neurotransmitter abbauen. Durch die entzündungsfördernde Wirkung fördern sie die Freisetzung von Zytokinen und diese aktivieren zusammen mit den Glucocorticoiden den Abbau der Aminosäure Tryptophan, die eine Vorstufe von Serotonin ist und dann zur Synthese des Neurotransmitters nicht mehr zur Verfügung steht.

Ein gestörter Informationsfluss zwischen Hirn und Darm kann zur Entstehung von neurodegenerativen Erkrankungen beitragen und bei 70% der Patienten mit Depression ist der Cortisolspiegel erhöht. Stress steht sehr oft am Anfang einer Depression und kann sehr viele Gesichter haben. Nicht nur Überforderung, auch Unterforderung und Sorgen, Armut oder Einsamkeit stellen eine Belastung dar und können psychischen Stress auslösen.

Beteiligung des Immunsystems

Bei Depressionen ist das Immunsystem der Patienten oft aktiviert, obwohl keine Infektionen vorliegen. Das Immunsystem scheint über die Mikrogliazellen im Gehirn in die Vorgänge während einer Depression involviert zu sein. Mikrogliazellen sind bewegliche Immunzellen im Gehirn, die die Umgebung nach Abfallstoffen, Zellresten, aber auch infektiösen Partikeln durchsuchen und diese entfernen. Bei Depressionen sind sie oft entzündet. Eine Studie zeigte, dass die Behandlung mit dem entzündungshemmenden Antibiotikum Minocyclin die Symptome einer Depression lindern kann. Das schreiben die Forscher der Wirkung des Medikaments auf die Mikrogliazellen im Gehirn zu. Viele Schmerzmittel, die ebenfalls entzündungshemmend wirken, haben eine ähnliche Wirkung.

Eine Dysbiose des Darmes geht oft mit gestörten Immunreaktionen einher. Es findet eine Überproduktion von entzündungsfördernden Zytokinen statt und Entzündungen stellen ein erhöhtes Risiko für psychische Erkrankungen dar. Bei Depressionen findet man oft erhöhte Level an entzündungsfördernden Zytokinen vor.

Bei Mäusen verändert eine Antibiotikabehandlung im frühen Lebensstadium das Mikrobiom langfristig. Das korreliert mit einer veränderten Zytokinproduktion im Gehirn und Verhaltensänderungen der Tiere. Und: Diese Mäuse zeigen Störungen im Sozialverhalten, Angststörungen und gesteigerte Aggressivität. Diese Symptome lassen sich durch die Gabe von Psychobiotika teilweise korrigieren.

Neurohormone und Neurotransmitter

Die Bakterien im Darm produzieren Neurohormone und Neurotransmitter wie Serotonin, Dopamin und Noradrenalin, Glutamat und Gamma-Aminobuttersäure(GABA). Man geht davon aus, dass eine Dysbiose im Darm die Verfügbarkeit der Neurotransmitter verändert und so die Entstehung einer Depressionen begünstigt. Es ist aber nicht klar, wie das funktioniert, denn die Blut-Hirn-Schranke ist für Neurotransmitter weitestgehend undurchlässig. Allerdings besteht die Möglichkeit auf Schleichwegen, den circumventricularen Organen, das sind besonders durchlässige Regionen der Blut-Hirn-Schranke, in das Gehirn zu gelangen.

Serotonin

Serotonin ist ein Gewebshormon und Neurotransmitter, der neben dem ZNS und ENS auch im Herz-Kreislauf-System vorkommt und regulierend auf die Muskelspannung der Gefäßwände einwirkt. Der überwiegende Teil des im Körper vorhandenen Serotonins wird in enterochromaffinen Zellen (EC) der Darmmucosa und in Neuronen des ENS gebildet. Man denkt bei Serotonin zunächst an seine stimmungsaufhellende Wirkung, die aus dem ZNS stammt. Aber das ist möglicherweise nur ein Nebenschauplatz.

Warum es so viel Serotonin im Darm gibt, ist noch nicht ganz klar. Vermutlich ist die Rolle, die es Darm spielt, nicht ganz unwichtig. Zum Beispiel ist es an der Darmmotorik beteiligt. Die Serotoninbildung in den enterochromaffinen Zellen wird durch das Darm-Mikrobiom gefördert. Und vermutlich gelangt eine Teil des im Darm gebildeten Serotonins auch in das Gehirn.

Serotonin wird aus der Aminosäure Tryptophan hergestellt. In keimfreien Mäusen steigt der Tryptophangehalt im Plasma, was zeigt, dass in diesen Tieren weniger Tryptophan verstoffwechselt und wohl auch weniger Serotonin produziert wird.

Dopamin und Noradrenalin

Dopamin und Noradrenalin sind Neurotransmitter des ZNS. Sie sind wichtig für motorische Kontrolle, Lernen, Gedächtnis, Stresskontrolle, Aufmerksamkeit oder Entscheidungsfindung – Prozesse, die bei Depressionen deutlich beeinträchtigt sind.

Dopamin und Noradrenalin werden auch von den Darmbakterien synthetisiert. Sie stellen sogar eine essenzielle Quelle für Dopamin und Noradrenalin im Darmlumen dar.

GABA und Glutamat

Glutamat und GABA sind die wichtigsten Neurotransmitter im ZNS der Säugetiere. Glutamat wirkt erregend auf die Neuronen, GABA verhindert die Erregung von Nervenzellen. Beide sind wichtig für die normale Funktion komplexer Prozesse im Gehirn. In einem gesunden Mikrobiom produzieren die Darmbakterien große Mengen GABA.

Wie wirken Probiotika gegen Depressionen?

Probiotika produzieren eine Reihe von Signalmolekülen aus verschiedene Stoffklassen, die helfen, das bestehende Ungleichgewicht des Stoffwechsels wieder herzustellen. Verschiedene Lactobacillus Arten produzieren Neurotransmitter, GABA und Serotonin, Noradrenalin und Histamin, die vermutlich über den neuronalen Weg über den Vagusnerv im Gehirn wirken.

Lactobacillus plantarum produziert Butyrat, eine kurzkettige Fettsäure, welche die Darmbarriere festigt und damit durch LPS vermittelten depressiven Schüben entgegenwirkt. LPS ist ein Bestandteil der Bakterienzellwand und löst starke Immunreaktionen aus.

Butyrat gelangt auch ins Gehirn und reguliert dort die Expression von BDNF. BDNF ist ein Wachstumsfaktor in Gehirn, dessen Konzentration mit verschiedenen neurologischen Erkrankungen, vor allem Depressionen in Verbindung steht. Er hemmt auch entzündliche Prozesse im Gehirn.

Andere Bakterien regen die Wirtszellen an, Serotonin zu produzieren oder erhöhen die Verfügbarkeit von Tryptophan, einer Vorstufe von Serotonin. Wieder andere fördern das Wachstum von Butyrat produzierenden Bakterien, das dann wieder die Darmbarriere abdichten kann.

Manche Bakterien produzieren extrazelluläre Proteine, die das parasympathische Nervensystem aktivieren. Das wirkt beruhigend und fördert zum Beispiel den Schlaf. Ein aktivierter Vagusnerv, um den es hier im wesentlichen geht, wirkt sich auch wieder positiv auf die Zusammensetzung des Mikrobioms aus.

Andere Proteine wieder hemmen entzündliche Prozesse in den intestinalen Epithelzellen. Dadurch greifen sie in die Aktivität verschiedener Enzyme ein und fördern wieder die Synthese von Serotonin.

Probiotika und Psychobiotika

Probiotika, die einen positiven Einfluss auf die Psyche ausüben, werden mittlerweile als Psychobiotika bezeichnet. Es sieht so aus, als könnten sie tatsächlich bei der Behandlung einer Depression unterstützend wirken. Die Forscher sind sich allerdings einig, dass sie alleine zur Heilung einer Depression nicht in der Lage sind, wohl aber unterstützend wirken.

Mittlerweile liegen unzählige Studien vor, die belegen, dass die Einnahme von Bakterien der Gattung Lactobacillus sich positiv auf die Gefühlslage von depressiven Patienten auswirkt. Viele der Studien wurden an Nagetieren durchgeführt und es konnte gezeigt werden, dass die Anwesenheit der Psychobiotika im Darm die Aktivität der Gene des Wirts im Gehirn verändert.

Im Allgemeinen wirken sich Bakterien der Gattungen Lactobacillus und Bifidobakterium günstig auf die Stimmungslage aus. Es konnte auch gezeigt werden, dass bei Depressiven Faecalibacterium prausnitzii, das in einem gesunden Mikrobiom bis zu 5% der Population ausmacht, unterrepräsentiert ist. Clostridium difficile, ein Problemkeim, der oft nach Antibiotikabehandlungen auftritt, kann sich dagegen negativ auswirken.

Fazit:

Wie so oft scheint ein gesundes Darm-Mikrobiom sich auch positiv auf den Gehirnstoffwechsel auszuwirken. Die Darmbakterien kommunizieren auf vielen Wegen mit dem Gehirn und beeinflussen dessen Stoffwechsel. Ein gesundes Mikrobiom kann in gewissem Maß schützen und durch die Einnahme von Psychobiotika können die Symptome von Depressionen gelindert werden.


Quellen:

Yong SJ, Tong T, Chew J, Lim WL. Antidepressive Mechanisms of Probiotics and Their Therapeutic Potential. Front Neurosci. 2020;13:1361. Published 2020 Jan 14. doi:10.3389/fnins.2019.01361

Averina OV, Zorkina YA, Yunes RA, et al. Bacterial Metabolites of Human Gut Microbiota Correlating with Depression. Int J Mol Sci. 2020;21(23):9234. Published 2020 Dec 3. doi:10.3390/ijms21239234


Fotonachweis:  Die Rolle des Mikrobioms bei Depressionen, (c) adobe media, von nenetus

AUTORIN

Dr. Evelyn Zientz

KATEGORIE

Mikrobiom

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19. Februar 2021

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