Darm-Dreieck: Mikrobiom und circadiane Rhythmik

Auf einen Blick

• Circadiane Rhythmik ist in den letzten Jahren immer interessanter für die Forschung geworden
• In Bezug auf das Mikrobiom entsteht ein faszinierendes Dreieck aus Zeitgebern, Immunsystem und unseren Darmbakterien
• Die Gabe von Bakterien oder Toxinen zu unterschiedlichen Zeitpunkten sorgten für unterschiedliche immunologische Funktionen
• Eine Deaktivierung von bestimmten Genen in Mäusen, assoziiert mit Zeitgebern, veränderten die Ergebnisse weiter. Verbindungen zu allen drei Eckpfeilern konnten bestätigt werden
• Ein gutes Beispiel für eine Dysfunktion dieser Triage sind Jetlags. Umso mehr scheint es wichtig zu sein, nach einem langen Flug sich an sein neues Umfeld inklusive Tageszeit zu gewöhnen
• Solche Ergebnisse geben Hinweise unter anderen auf möglicherweise negative und positive Effekte späten Essens und anderen Zeitpunkte der Nahrungsaufnahme
• Während diese Ergebnisse therapeutische Ansätze ermöglichen, sollte man beachten, dass neben Licht, Temperatur und Nahrungsaufnahme noch andere Faktoren unseren Darm sehr stark beeinflussen können

Wie unser Immunsystem, das Mikrobiom und unser täglicher Lebensrhythmus sich gegenseitig beeinflussen

Seitdem Leben auf diesem Planeten existiert, diente die Sonne als Lichtquelle und treibende Kraft für Entwicklung und Existenz. Nicht verwunderlich also, dass insbesondere in den letzten Jahren Themen wie unser Schlaf-Wach-Rhythmus bzw. circadiane Rhythmik mehr und mehr in den Vordergrund gelangt sind. Die Frage kam schnell auf, ob auch unsere Darm-Mitbewohner einem täglichen Rhythmus folgen hinsichtlich Aktivität, Produktion von Nährstoffen und Interaktionen mit unserem Körper. Seit den letzten Jahren wurde daher einiges an Licht in unseren Darm geworfen und tatsächlich wurden mehrere sehr spannende Entdeckungen gemacht.

Eigentlich ist das Thema nicht neu. Schon die alte traditionelle chinesische Medizin hatte bereits Organe mit bestimmten Tageszeiten verbunden. Leber, Herz, Lunge und alle anderen Systeme scheinen demnach zu bestimmten Zeitpunkten am Tag besonders aktiv zu sein. Wurde ein Mensch um etwa 3 Uhr morgens wach, wurde es mit der Leber in Verbindung gebracht. Moderne Forschung verlässt sich neben solchen Beobachtungen jedoch vor allem auf kompliziert klingende Genexpressionen wie BMAL, CLOCK, REV-ERBα etc. Inzwischen sind intestinale Dysbiosen und circadiane Störungen bekannt dafür, verantwortlich für vergleichbare Erkrankungen zu sein. Übergewicht, Reizdarm und Anzeichen eines metabolischen Syndroms gehören dabei ebenso zu dieser Liste, wie immunologische Dysfunktionen [1]. Durch die Beeinflussung von Zeitgebern wie Licht, werden diesen Gensequenzen stimuliert und aktivieren durch Oszillation (Schwingung) bestimmte Prozesse in unserem Körper. Studien zufolge sind etwa 10% aller Genaktivierungen abhängig von Zeitgebern [2]. Ein komplexes Thema, das zeigt, wie sehr Epigenetik und andere heiß diskutierte Themen durch die sogenannte Chronobiologie beeinflusst werden.

Unser Mikrobiom, unser Immunsystem und unser circadianer Rhythmus scheinen in einem faszinierenden Zusammenspiel tagtäglich Nährstoffe zu produzieren, entzündliche Prozesse zu regulieren und dadurch Krankheit und Gesundheit entweder zu festigen oder zu reduzieren. Bakterien in unserem Darm sind unter anderem “gefürchtet“ durch ihre Fähigkeit, Endotoxine wie Lipopolysaccharide (LPS) zu produzieren. Während ein Eindringen dieser schädlichen Stoffwechselprodukte in unseren Blutkreislauf verbunden ist mit heftigen entzündlichen und immunologischen Reaktionen und auch ein Übermaß davon im Darm zu einer Vielzahl an Krankheitssymptomen führen kann, legen Studien nahe, dass eine gewisse Menge dieser vermeintlichen Feinde wichtig sind für eine ausreichende Stimulierung des Immunsystems und einer damit verbundenen Aktivierung von beispielsweise Toll-ähnlichen-Rezeptoren (TLR) [3,4]. Beides – eine erhöhte Aktivität von LPS (Lipopolysaccharide) und eine verstärkte Aktivität von TLR wird stark durch Zeitgeber beeinflusst und reguliert gleichzeitig die Aktivierung bestimmter Genexpressionen. Wie bei einem Feedback-Loop, der entzündliche Prozesse, immunologische Regulation, Energieproduktion und vieles mehr wie in einem Orchester koordiniert und aufeinander abstimmt. Anders gesagt kann man sich einen guten circadianen Rhythmus vorstellen wie den Taktgeber zwischen Immunsystem, Bakterien und allen körpereigenen Systemen, der für Ordnung sorgt, während er selbst durch jegliche interne und externe Reize beeinflusst wird und entsprechend reagiert (siehe Abbildung).