IV.10.

10. Fermentation resistenter Stärke

Resistente Stärke erreicht den Dickdarm unverdaut, wo Bakterien sie zu Butyrat fermentieren – das macht sie zu einem der wirksamsten präbiotischen Ballaststoffe.

Resistente Stärke – der verborgene Ballaststoff, der die Kraftwerke Ihres Darms ernährt

Resistente Stärke wird im Dünndarm nicht verdaut – sie wird von Ihren Darmmikroben fermentiert, was sie zu einem der wirksamsten präbiotischen Ballaststoffe macht.

Anekdote

Im Jahr 2015 führte ein Forschungsteam unter Leitung des Gastroenterologen Stephen O'Keefe an der University of Pittsburgh eine der auffälligsten Ernährungsinterventionsstudien der Mikrobiomforschung durch. Der Versuch war einfach angelegt und in seinen Ergebnissen frappierend. Zwanzig Afroamerikanerinnen und Afroamerikaner sowie zwanzig Menschen aus dem ländlichen Südafrika erklärten sich bereit, zwei Wochen lang die jeweils andere übliche Kost zu essen. Die afroamerikanische Gruppe, die sich sonst typisch westlich mit viel tierischem Fett und verarbeiteten Kohlenhydraten ernährte, wechselte zu einer traditionellen ländlichen südafrikanischen Kost, die weitgehend auf Maisbrei, Bohnen und Gemüse beruhte – Lebensmitteln, die reich an resistenter Stärke sind. Die ländlichen Südafrikanerinnen und Südafrikaner, die sich sonst so ernährten, wechselten zum amerikanischen Muster. Zu Beginn und am Ende der zwei Wochen wurden Biopsien des Dickdarms und Stuhlproben entnommen. [125] Die Ergebnisse waren in Tempo und Ausmaß bemerkenswert. Bereits nach vierzehn Tagen mit der afrikanischen Kost, die reich an resistenter Stärke war, zeigten die afroamerikanischen Teilnehmenden eine deutliche Zunahme butyratbildender Bakterien, höhere Butyratkonzentrationen in der Schleimhaut, verringerte Proliferationsmarker der Schleimhaut (PCNA-Färbung) und niedrigere Entzündungsmarker, die mit dem Risiko für Darmkrebs verbunden sind. Die ländlichen Afrikanerinnen und Afrikaner, die zur westlichen Kost gewechselt hatten, zeigten das Gegenteil: verringerte Butyratbildung, verstärkte Proliferation der Schleimhaut und Veränderungen, die mit einem erhöhten Krebsrisiko vereinbar sind. All das binnen zwei Wochen. [58] Die Studie wies die resistente Stärke nicht als alleinige Ursache aus – die traditionelle afrikanische Kost unterschied sich auch in Fett, Eiweiß und Gesamtballaststoffgehalt –, doch spätere Auswertungen deuteten stark darauf hin, dass die Fermentation resistenter Stärke der wichtigste Treiber der Butyratveränderung war. Zu den beteiligten Schlüsseltaxa zählten Ruminococcus bromii und butyratbildende Arten wie Faecalibacterium prausnitzii. Was die Studie von O'Keefe vor allem zeigte: Die Darmmikrobiota reagiert rasch und deutlich auf das, was wir essen – und resistente Stärke, ein in westlichen, hochverarbeiteten Ernährungsweisen weitgehend fehlender Nährstoff, spielt in dieser Reaktion eine zentrale Rolle.

Resistente Stärke ist eine Kohlenhydratform, die den Dünndarm unverdaut passiert. Statt den Blutzucker zu erhöhen, erreicht sie den Dickdarm, wo sie den Darmmikroben ähnlich wie andere präbiotische Ballaststoffe als fermentierbares Substrat dient [126].

Bei der Fermentation bilden Bakterien kurzkettige Fettsäuren, darunter Butyrat. Butyrat ist eine Energiequelle für die Dickdarmzellen und wirkt an der Erhaltung der Barrierefunktion und der Regulation von Entzündungen mit. Diese Wirkungen hängen von einer regelmäßigen Zufuhr und vom gesamten Ernährungsmuster ab und nicht von resistenter Stärke allein [126] [127].

Resistente Stärke findet sich in Lebensmitteln wie Hülsenfrüchten, Hafer, grünen Bananen und bestimmten Vollkorngetreiden. Sie entsteht auch, wenn gekochte Stärke wie Kartoffeln oder Reis abkühlt, weil sich ihre Struktur während der Lagerung verändert. Traditionelle Gerichte auf Basis von Hülsenfrüchten oder abgekühltem Getreide liefern daher nennenswerte Mengen.

Bestimmte mikrobielle Gruppen sind bekanntermaßen an der Fermentation resistenter Stärke beteiligt. Ruminococcus bromii spielt eine Schlüsselrolle beim Abbau resistenter Stärke und ermöglicht es anderen Bakterien, die Fermentationsprodukte zu nutzen. Zusammenhänge mit butyratbildenden Arten wie Faecalibacterium prausnitzii wurden berichtet, doch die Reaktionen unterscheiden sich von Person zu Person [128].

Moderne Ernährungsweisen mit vielen raffinierten Kohlenhydraten liefern möglicherweise weniger resistente Stärke, wobei die Zufuhr zwischen Bevölkerungsgruppen stark schwankt. Mehr wenig verarbeitete pflanzliche Lebensmittel zu essen erhöht in der Regel die Zufuhr resistenter Stärke zusammen mit anderen Ballaststoffen.

Auch die Verträglichkeit resistenter Stärke ist unterschiedlich. Manche Menschen erleben Blähungen oder Winde, wenn die Zufuhr rasch steigt, andere vertragen sie gut. Eine schrittweise Einführung hilft der Mikrobiota, sich anzupassen.

Resistente Stärke wirkt am besten in Kombination mit anderen Ballaststoffen aus Gemüse, Obst, Hülsenfrüchten, Nüssen und Vollkorngetreide. Die mikrobielle Vielfalt hängt von einer Mischung an Substraten ab und nicht von einem einzelnen Ballaststofftyp.

In der klinischen Praxis gilt resistente Stärke als ein nützlicher Bestandteil einer abwechslungsreichen, pflanzenreichen Ernährung. Ihr Nutzen entsteht aus einer stetigen Zufuhr über die Zeit und aus ihrem Zusammenspiel mit anderen Ballaststoffen, die gemeinsam die Darmfunktion und das mikrobielle Gleichgewicht stützen.

Klinische Überlegungen zur Steigerung der Zufuhr resistenter Stärke

Mahlzeiten mit gekochter und abgekühlter Stärke können den Gehalt an resistenter Stärke geringfügig erhöhen, da strukturelle Veränderungen beim Abkühlen einen Teil der Stärke schwerer verdaulich machen. Traditionelle Speisen wie abgekühlte Kartoffeln, Reisgerichte oder Getreidesalate liefern diesen Effekt von selbst.

Ein regelmäßiger Einsatz von Hülsenfrüchten steuert resistente Stärke zusammen mit anderen fermentierbaren Ballaststoffen bei und unterstützt den mikrobiellen Stoffwechsel über eine Mischung von Substraten statt über einen einzelnen isolierten Nährstoff.

Bestimmte weniger reife Früchte, etwa grüne Bananen, enthalten höhere Mengen resistenter Stärke, wobei die Menge mit zunehmender Reife und steigendem Zuckergehalt abnimmt.

Vollwertige, wenig verarbeitete Getreide und Haferflocken behalten im Allgemeinen mehr resistente Stärke als fein vermahlene Produkte und liefern zugleich ergänzende Ballaststoffe und Mikronährstoffe.

Präparate mit resistenter Stärke können in ausgewählten Fällen erwogen werden, doch ihre Wirkungen schwanken, und eine schrittweise Einführung ist wichtig, weil die Verträglichkeit individuell unterschiedlich ist. In der klinischen Praxis werden Quellen aus Lebensmitteln in der Regel bevorzugt.

Wirkungen auf die Mikrobiota

Resistente Stärke (RS) wird von bestimmten Darmmikroben fermentiert, darunter primäre Abbauer wie Ruminococcus bromii, die den Abbau der RS in Gang setzen und das Cross-Feeding zwischen anderen Bakterienarten ermöglichen [128].
Die Fermentation von RS kann die Bildung kurzkettiger Fettsäuren erhöhen, besonders von Butyrat, über kooperative mikrobielle Stoffwechselwege mit Taxa wie Faecalibacterium prausnitzii, Eubacterium rectale und Roseburia spp., wobei die Reaktionen von Person zu Person unterschiedlich ausfallen [127].
Butyrat unterstützt den Energiestoffwechsel der Kolonozyten und die Integrität der Epithelbarriere, was entzündliche Signale verringern und die Widerstandsfähigkeit der Schleimhaut verbessern kann. Die Evidenz beim Menschen spricht für indirekte Wirkungen auf die Darmdurchlässigkeit statt für eine allgemeine Behebung eines "leaky gut". [126]
Die RS-Zufuhr kann die Immunaktivität im Darm beeinflussen, teilweise über mikrobielle Metabolite, die mit dem darmassoziierten lymphatischen Gewebe (GALT), mit Signalwegen regulatorischer T-Zellen (Immunzellen, die Entzündungen unterdrücken und Toleranz fördern) und mit der Zytokinsignalgebung in Wechselwirkung treten. Diese Wirkungen hängen von der Ernährung insgesamt und von der Zusammensetzung der Mikrobiota ab [24].
Die mikrobielle Vielfalt kann mit der RS-Zufuhr geringfügig zunehmen, doch die Veränderungen hängen von der Ausgangsmikrobiota, der gesamten Ballaststoffzufuhr und der Vielfalt der Ernährung ab. RS ist am wirksamsten in Kombination mit anderen fermentierbaren Ballaststoffen [58].
Die Fermentation von RS verläuft allmählich, was die Verträglichkeit bei manchen Menschen verbessern kann; dennoch können Winde oder Blähungen auftreten, wenn die Zufuhr rasch steigt.
Die RS-Fermentation kann auch die nichtbakterielle Mikrobiota beeinflussen, darunter methanbildende Archaeen (z. B. Methanobrevibacter smithii) über den Wasserstoffstoffwechsel sowie die Dynamik der Bakteriophagen, die den Veränderungen der Bakterienpopulationen folgt. Die Evidenz zu Verschiebungen bei Pilzen ist begrenzt [127].
Insgesamt wirkt RS als Substrat innerhalb eines größeren mikrobiellen Netzwerks und unterstützt die metabolische Zusammenarbeit, statt eine einzelne Bakterienart selektiv zu vermehren.

Hinweise für Patientinnen und Patienten

Essen Sie einige Male pro Woche gekochte und abgekühlte Stärkebeilagen (Kartoffeln, Reis, Nudeln).
Ergänzen Sie Suppen, Salate oder Hauptmahlzeiten regelmäßig um Hülsenfrüchte (Linsen, Bohnen, Kichererbsen).
Wählen Sie zum Frühstück ganze Haferflocken statt Instant-Haferflocken.
Bauen Sie eine Vielfalt an Stärkequellen ein – wechseln Sie zwischen Kartoffeln, Reis, Hafer, Hülsenfrüchten und Vollkorngetreide.
Steigern Sie die Zufuhr schrittweise, um Blähungen zu vermeiden, während sich Ihre Mikrobiota anpasst.
Kombinieren Sie Lebensmittel mit resistenter Stärke mit Gemüse, Obst und Nüssen, um vielfältige Ballaststoffe zu liefern.
Begrenzen Sie stark verarbeitete Stärkeprodukte mit geringem Ballaststoffgehalt.
Erwägen Sie Nahrungsergänzungsmittel nur nach ärztlichem Rat und beginnen Sie gegebenenfalls mit kleinen Mengen.
Beobachten Sie Verdauung und Stuhlmuster als Rückmeldung auf Ernährungsumstellungen.
Denken Sie daran: Resistente Stärke wirkt am besten als Teil einer abwechslungsreichen, pflanzenreichen Ernährung.

Klinische Perle

Resistente Stärke (RS2 und RS3) wird selektiv von Ruminococcus bromii fermentiert – einer Schlüsselart, die komplexe Kohlenhydrate für die breitere mikrobielle Gemeinschaft erschließt. Klinische Studien zeigen, dass die Gabe von RS4 (20 g/Tag) binnen 4 Wochen eine Verschiebung der Mikrobiota-Zusammensetzung hin zu butyratbildenden Firmicutes bewirkt. Während der FMT-Konsolidierung liefert resistente Stärke aus gekochten und abgekühlten Kartoffeln, aus Hülsenfrüchten oder aus RS-Präparaten ein gezieltes Substrat für die Spenderarten.

Literatur

[24] Sonnenburg JL, Bäckhed F. Diet–microbiota interactions as moderators of human metabolism. Nature. 2016. Link

[58] Baxter NT, Schmidt AW, Venkataraman A, Kim KS, Martens EC, Schloss PD. Dynamics of Human Gut Microbiota and Short-Chain Fatty Acids in Response to Dietary Interventions with Three Fermentable Fibers. mBio. 2019. Link

[125] O'Keefe SJD, Li JV, Lahti L et al. Fat, fibre and cancer risk in African Americans and rural Africans. Nat Commun. 2015. Link

[126] Topping DL, Clifton PM. Short-chain fatty acids and human colonic function: roles of resistant starch and nonstarch polysaccharides. Physiol Rev. 2001. Link

[127] Flint HJ, Scott KP, Duncan SH, Louis P, Forano E. Microbial degradation of complex carbohydrates in the gut. Gut Microbes. 2012. Link

[128] Ze X, Duncan SH, Louis P, Flint HJ. Ruminococcus bromii is a keystone species for the degradation of resistant starch in the human colon. ISME J. 2012. Link