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HPLC mit Leitfähigkeitsdetektion

Krankheitsauslöser Darmflora: Organische Säuren als diagnostische Marker?

| Autor / Redakteur: Dr. Isabelle Spenner* / Dr. Ilka Ottleben

Abb. 1: Die Darmflora eines Erwachsenen enthält mehr Mikroorganismen als der menschliche Körper an Zellen.
Abb. 1: Die Darmflora eines Erwachsenen enthält mehr Mikroorganismen als der menschliche Körper an Zellen. (Bild: ©Alex - stock.adobe.com)

Die menschliche Darmflora ist ein komplexes Gleichgewicht verschiedener Bakterienarten und kann starke Auswirkungen auf unsere Gesundheit haben. Die Konzentrationen von Metaboliten wie organischen Säuren könnten dabei als Indikatoren für Krankheiten herangezogen werden.

Im menschlichen Verdauungstrakt leben Billionen von Mikroorganismen in einem komplexen und dynamischen Ökosystem, das sich bereits innerhalb der ersten Lebensjahre des Menschen etabliert. Die Darmflora eines Erwachsenen enthält dabei rund 1,3-mal so viele Mikroorganismen wie der menschliche Körper an Zellen enthält.

Bis zu 1000 verschiedene Arten von Bakterien leben mit uns in einer ständigen Symbiose und haben vielfältigen Einfluss auf den menschlichen Wirtsorganismus. Sie unterstützen die Verdauung und helfen bei der Versorgung von Vitaminen, versorgen das Darmepithel mit Energie und können das Immunsystem und die Darmbewegungen beeinflussen. Zudem geht man heute davon aus, dass die (nicht optimale) Zusammensetzung der Darmflora eine wesentliche Rolle bei der Entstehung unterschiedlicher Erkrankungen spielt. Die richtige Darmbesiedlung ist demnach für den gesunden, leistungsfähigen Organismus entscheidend.

Organische Säuren: Abbauprodukte der Mikroorganismen

Die Bakterien und Mikroorganismen im Darm bauen die Bestandteile der Nahrung ab. Aus für uns unverdaulichen Kohlenhydraten, den Ballaststoffen, werden durch den mikrobiellen Abbau kurzkettige Fettsäuren gebildet, beispielsweise Essig- Propion- oder Buttersäure. Zusätzlich entstehen verschiedene Gase wie Wasserstoff, Kohlendioxid oder Methan. Während die Gase ausgeschieden werden, können die entstandenen Fettsäuren über die Darmephitelzellen aufgenommen und verstoffwechselt werden.

Auch Proteine können die Mikroorganismen verwerten. Im anaeroben Abbau entstehen so kurzkettige und verzweigte Fettsäuren, wie iso-Buttersäure. Zusätzlich können übelriechende Nebenprodukte wie Thiole, Amine und Schwefelwasserstoff gebildet werden.

Da verschiedene Bakterienarten die einzelnen Nahrungsbestandteile unterschiedlich gut verstoffwechseln können, hat die Ernährungsweise des Menschen einen starken Einfluss auf die Darmflora. Und das bereits sehr früh im Leben: Bereits bei Säuglingen lässt sich anhand der Darmflora erkennen, ob ein Kind gestillt wurde oder Flaschennahrung erhält.

Ergänzendes zum Thema
 
LP-Info: Wie setzt sich eine gesunde Darmflora zusammen?

Darmflora: Einfluss der Besiedlung auf Gesundheit und Krankheit

Durch die vielfältigen Einflüsse der Darmflora auf die menschliche Gesundheit kann die Besiedlung des Darms starke Auswirkungen auf diese haben. So wurde bei Mäusen ein Einfluss der Darmflora auf Übergewicht festgestellt. Fehlte Mäusen der Fettsäureregulator Leptin, verschob sich auch das Verhältnis zweier Bakterienstämme im Darm der Mäuse. Überträgt man die Bakterien aus der Darmflora „dicker“ Mäuse in mikroorganismenfreie Mäuse, nehmen diese anschließend trotz Verringerung der Nahrungsmittelzufuhr zu. Die in der „dicken“ Darmflora vorherrschenden Bakterien sorgen für eine bessere Nahrungsverwertung und somit zu einer besseren Energieversorgung. Die Folge: die Mäuse werden dick.

Neue Forschungsergebnisse weisen auch auf einen Zusammenhang zwischen der Darmflora und Erkrankungen des Gehirns hin. Ärzten ist es dabei gelungen, erste Wechselwirkungen zwischen der Besiedlung des Darms und neurologischen Erkrankungen wie Alzheimer, Parkinson oder Multipler Sklerose zu identifizieren. So haben viele an Multipler Sklerose Erkrankte eine deutlich geringere Vielfalt an Bakterien im Darm als gesunde Menschen. Durch die geringere Besiedlungsvielfalt sinkt der Anteil der produzierten Propionsäure aus der Nahrung. Die Propionsäure wird im Gehirn für Immunzellen benötigt, die an der Entstehung und am Verlauf der Krankheit beteiligt sind. Eine ausreichende Versorgung der Zellen mit Propionsäure kann nur mit der passenden Bakterienart in der Darmflora gewährleistet werden.

Auf Basis dieser Forschungsergebnisse erhoffen sich die Forscher neue Therapieansätze gegen diese neurologischen Erkrankungen. So zeigt sich in ersten klinischen Studien, dass sich bei der Gabe von Propionsäure als Nahrungsergänzungsmittel Abwehrzellen vermehren und Entzündungen abnehmen.

Die im Darm angesiedelten Mikroorganismen und ihre Abbauprodukte zu bestimmen, ist daher ein äußert relevantes Thema in der medizinischen Forschung und Diagnostik. Die sonst in der klinischen Analytik gern eingesetzte Flüssigchromatographie mit massenspektrometrischer Detektion (LCMS) stößt hier jedoch gerade bei sehr kurzkettigen Fettsäuren an ihre Grenzen. Als Alternative für die Bestimmung organischer Säuren kann allerdings die HPLC mit Leitfähigkeitsdetektion verwendet werden.

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