3. Präbiotikazufuhr

Präbiotika fügen dem Darm keine neuen Bakterien hinzu; sie ernähren gezielt die nützlichen Mikroben, die dort bereits leben, etwa die Bifidobakterien.

Den mikrobiellen Garten füttern – die Kraft der Präbiotika

Probiotika sind das Saatgut, Präbiotika aber der Dünger.

Während des größten Teils des zwanzigsten Jahrhunderts behandelte die Ernährungswissenschaft Kohlenhydrate entweder als verdaulich – also energieliefernd – oder als unverdaulich, den Darm als Füllmaterial passierend. Die Vorstellung, unverdauliche Kohlenhydrate könnten eine spezifische, selektive und günstige Wirkung auf die Darmmikrobiota haben, gehörte nicht zu diesem Rahmen. Im Jahr 1995 veröffentlichten Glenn Gibson an der University of Reading und Marcel Roberfroid an der Université catholique de Louvain im Journal of Nutrition eine Arbeit, die das änderte. Sie schlugen das Konzept des Präbiotikums vor: ein unverdaulicher Nahrungsbestandteil, der Wachstum und Aktivität von Bakterien im Dickdarm selektiv so anregt, dass die Gesundheit des Wirtes davon profitiert. Der Begriff war neu. Das damit beschriebene Phänomen war uralt – die Fermentation pflanzlicher Ballaststoffe durch Dickdarmbakterien fand statt, lange bevor der Mensch ein Wort dafür hatte. Was Gibson und Roberfroid dem Feld gaben, war eine prüfbare Definition: nicht irgendein fermentierbares Substrat, sondern eines mit selektiver Wirkung auf nützliche Taxa. Jede klinische Studie zu Inulin, Fructooligosacchariden oder Galactooligosacchariden seit 1995 ist die Prüfung einer Hypothese, die – wie die meisten wichtigen Ideen – als Widerspruch zum vorherrschenden Rahmen begann.

Das Wort "Präbiotikum" ist jünger, als viele Patientinnen und Patienten annehmen. Es wurde 1995 von Glenn Gibson, einem britischen Lebensmittelmikrobiologen, und Marcel Roberfroid, einem belgischen Biochemiker, in einer Arbeit geprägt, die eine bis dahin nicht förmlich gestellte Frage aufwarf: Was wäre, wenn man, statt dem Darm Bakterien zuzuführen, die dort bereits vorhandenen gezielt ernähren könnte? Gibson und Roberfroid hatten Versuche mit Inulin und Fructooligosacchariden an menschlichen Freiwilligen durchgeführt und gemessen, was nach Wochen der Zufuhr mit den Bifidobacterium-Zahlen in Stuhlproben geschah. Die Ergebnisse waren auffällig: Bestimmte Ballaststoffe erhöhten gezielt bestimmte Bakteriengruppen, ohne dass ein einziger lebender Organismus zugeführt wurde. Sie schlugen den Begriff "Präbiotikum" vor – ein selektives Substrat, das die Zusammensetzung der Darmmikroben günstig verändert – als bewusstes begriffliches Gegenstück zum "Probiotikum". [83] Was Gibson und Roberfroid 1995 formalisierten, hatte die Natur allerdings schon Millionen Jahre zuvor entworfen. Menschliche Muttermilch enthält über 200 strukturell unterschiedliche Humanmilch-Oligosaccharide (HMOs) – komplexe Kohlenhydrate, die der Säugling nicht verdauen kann, Bifidobacterium longum subsp. infantis aber sehr wohl. Diese HMOs sind die ersten Präbiotika des Säuglings; sie formen eine von Bifidobacterium dominierte Darmmikrobiota, die das Immunsystem des Neugeborenen schult und die Reifung der Darmbarriere unterstützt. [84] Gestillte Säuglinge haben eine grundlegend andere Mikrobiota als mit Formulanahrung ernährte – mehr Bifidobacterium, weniger Clostridioides difficile (früher Clostridium difficile), geringere systemische Entzündung. Dieser Unterschied ist keine Nebenwirkung der Muttermilch; er ist eine ihrer Hauptfunktionen. Das präbiotische Prinzip erweist sich damit nicht als moderne Ernährungsstrategie. Es ist die älteste gezielte Mikrobiota-Intervention, die wir kennen.

Wenn Patientinnen und Patienten fragen, wie sie ihre Mikrobiota unterstützen können, denken sie zuerst oft an Probiotika. Im Alltag zählt jedoch noch mehr, was die vorhandenen Mikroben ernährt. Präbiotika sind unverdauliche Ballaststoffe, die von Darmbakterien fermentiert werden und die mikrobielle Aktivität und den Stoffwechsel formen, statt einfach neue Organismen hinzuzufügen.

Zu den gut untersuchten präbiotischen Ballaststoffen zählen Inulin, Fructooligosaccharide, Galactooligosaccharide und bestimmte resistente Stärken. Diese Verbindungen erreichen den Dickdarm unverändert, wo verschiedene Bakteriengruppen sie als Energiequelle nutzen. Während sich die frühe Forschung auf Bifidobacterium konzentrierte, wissen wir heute, dass viele Taxa reagieren, darunter butyratbildende Bakterien wie Faecalibacterium und Roseburia [72].

Bei der Fermentation bilden Bakterien kurzkettige Fettsäuren wie Acetat, Propionat und Butyrat. Diese Metabolite ernähren die Dickdarmzellen, beeinflussen Immunsignale und tragen zur Erhaltung der Schleimhautintegrität bei. Die klinischen Wirkungen sind bescheiden und indirekt, werden in experimentellen und humanen Studien aber durchgängig beobachtet. Über diese Metabolite verbinden Ballaststoffe die Aktivität der Mikrobiota mit der Physiologie des Wirtes [85] [86].

Präbiotika kommen in alltäglichen Lebensmitteln vor. Zwiebeln, Knoblauch, Lauch, Hülsenfrüchte, Hafer, Gerste, Bananen sowie gekochte und abgekühlte Kartoffeln liefern fermentierbare Kohlenhydrate. Auch Polyphenole aus Beeren, Tee, Kakao und Olivenöl treten mit Darmmikroben in Wechselwirkung, werden aber besser als mikrobiota-modulierende Verbindungen denn als klassische Präbiotika beschrieben.

Die Verträglichkeit ist sehr unterschiedlich. Eine rasche Steigerung der Ballaststoffzufuhr kann Blähungen oder ein Völlegefühl verursachen, weil bei der Fermentation neben kurzkettigen Fettsäuren auch Gase entstehen. Eine schrittweise Einführung erlaubt es den mikrobiellen Populationen und der Darmmotorik, sich anzupassen. Eine ausreichende Flüssigkeitszufuhr und die Verteilung der Ballaststoffe über die Mahlzeiten verbessern das Wohlbefinden.

Nach einer Antibiotikabehandlung können fermentierbare Ballaststoffe die Erholung der mikrobiellen Aktivität unterstützen, sie sind aber nur ein Faktor. Auch Schlaf, Stress, Medikamente und die allgemeine Ernährungsqualität beeinflussen die Zusammensetzung der Mikrobiota. Beobachtungsstudien zeigen durchgängig, dass Menschen, die eine große Vielfalt pflanzlicher Lebensmittel essen, tendenziell eine vielfältigere und stabilere Mikrobiota haben [87].

Verschiedene Mikroben bevorzugen verschiedene Substrate. Eine abwechslungsreiche Ballaststoffzufuhr unterstützt mehrere Bakteriengruppen und trägt zur Widerstandsfähigkeit des Ökosystems bei. Für das langfristige mikrobielle Gleichgewicht scheint die Ernährungsvielfalt wichtiger zu sein als jedes einzelne Präparat.

Präbiotika wirken daher allmählich. Sie wirken nicht wie Arzneimittel, verbessern aber das Milieu, in dem nützliche Mikroben leben. Über die Zeit unterstützt eine regelmäßige Zufuhr vielfältiger Pflanzenballaststoffe den mikrobiellen Stoffwechsel, die Funktion der Darmbarriere und die Stoffwechselgesundheit.

Die Präbiotikazufuhr im Alltag gestalten

In der klinischen Praxis liefern Ernährungsweisen, die regelmäßig Gemüse wie Zwiebeln, Knoblauch, Lauch, Spargel und Artischocken enthalten, tendenziell stetige Quellen fermentierbarer Ballaststoffe. Diese vertrauten Lebensmittel finden sich häufig in Ernährungsmustern, die mit einem gesünderen mikrobiellen Stoffwechsel verbunden sind.

Ganzes Obst und Gemüse, einschließlich essbarer Schalen, sofern verträglich, steuert weitere Ballaststofftypen bei. Diese gemischten Substrate werden von verschiedenen Bakteriengruppen genutzt und sind in Beobachtungsstudien mit einer größeren mikrobiellen Vielfalt verbunden.

Hülsenfrüchte kommen häufig in Ernährungsweisen vor, die die mikrobielle Stabilität stützen. Linsen, Bohnen, Kichererbsen und Erbsen liefern langsam fermentierbare Kohlenhydrate, die butyratbildende Bakterien ernähren.

Traditionelle Zubereitungsweisen erhöhen mitunter die Zufuhr resistenter Stärke. Gekochte und abgekühlte Kartoffeln, Reis oder Nudeln liefern Substrate, die den Dickdarm erreichen und von den ansässigen Mikroben fermentiert werden können.

Die Vielfalt der Ernährung scheint wichtiger zu sein als jede einzelne Zutat. Über die Woche hinweg eine große Bandbreite pflanzlicher Lebensmittel zu essen liefert mehrere Ballaststofftypen und stützt die Widerstandsfähigkeit des Ökosystems.

Die Verträglichkeit bessert sich meist, wenn die Ballaststoffzufuhr allmählich steigt. Neue pflanzliche Lebensmittel Schritt für Schritt und bei ausreichender Flüssigkeitszufuhr einzuführen geht häufig mit weniger Beschwerden wie Blähungen einher.

Die Präbiotikazufuhr wirkt am besten im Rahmen einer insgesamt guten Ernährungsqualität. Stabile Mahlzeitenmuster, ausreichend Eiweiß und Mikronährstoffe sowie wenige hochverarbeitete Lebensmittel stützen dasselbe mikrobielle Gleichgewicht, das auch fermentierbare Ballaststoffe fördern.

Wirkungen auf die Mikrobiota

• Präbiotische Ballaststoffe werden von mehreren Bakteriengruppen fermentiert, nicht nur von Bifidobacterium und Lactobacillus, sondern auch von butyratbildenden Taxa wie Faecalibacterium prausnitzii, Roseburia spp. und Eubacterium rectale. Diese Verschiebungen können eher die funktionelle Vielfalt erhöhen als bloß die Bakterienzahlen [72] [88].
• Die Fermentation von Präbiotika erhöht die Bildung kurzkettiger Fettsäuren (Acetat, Propionat, Butyrat), was die Energieversorgung der Kolonozyten, die Signalgebung in der Schleimhaut und die Immunregulation unterstützt. Die meisten Probiotika bilden nicht selbst größere Mengen Butyrat; die Wirkung entsteht häufig über Cross-Feeding zwischen mikrobiellen Arten [86].
• Die Präbiotikazufuhr kann die Funktion der Darmbarriere indirekt beeinflussen, über SCFA, die Schleimbildung und epitheliale Signalwege. Diese Wirkungen sind bescheiden und kontextabhängig und keine allgemeine Vorbeugung eines "leaky gut^[G]".
• Präbiotika können metabolische und endokrine Signalwege des Wirtes beeinflussen, teilweise über mikrobielle Metabolite, die auf GLP-1, PYY und andere darmeigene Hormone der Appetit- und Glukoseregulation wirken [85].
• Die Reaktionen der Mikrobiota unterscheiden sich von Person zu Person, abhängig von der Ausgangszusammensetzung der Mikrobiota, der Ernährungsqualität, der Medikamenteneinnahme und der Genetik des Wirtes. Manche Menschen zeigen messbare mikrobielle Verschiebungen, andere kaum eine Veränderung.
• Auch nichtbakterielle Bestandteile der Mikrobiota können reagieren, darunter Pilzpopulationen (z. B. Candida, Saccharomyces), die Dynamik der Bakteriophagen^[G] und archaeelle Methanbildner (Methanobrevibacter smithii), obwohl diese Zusammenhänge noch untersucht werden.
• Eine regelmäßige Zufuhr vielfältiger präbiotischer Ballaststoffe stützt die Widerstandsfähigkeit des Ökosystems und hilft der Mikrobiota, sich nach Störungen wie Antibiotika oder Krankheit zu erholen; die Wirkungen sind jedoch allmählich und hängen von Ernährung und Lebensstil insgesamt ab [87].
• Präbiotische Wirkungen lassen sich über die Sequenzierung der Stuhlmikrobiota, Metabolomik und SCFA-Analysen messen, auch wenn sich diese Biomarker nicht immer unmittelbar in klinische Ergebnisse übersetzen.

Hinweise für Patientinnen und Patienten

• Ergänzen Sie die meisten Mahlzeiten um eine pflanzliche Ballaststoffquelle.
• Bauen Sie mehrmals pro Woche Zwiebeln, Knoblauch, Lauch, Hülsenfrüchte oder Hafer ein.
• Essen Sie täglich eine Vielfalt an Gemüse und Obst.
• Verwenden Sie häufiger Vollkorngetreide als raffiniertes Getreide.
• Führen Sie neue Ballaststoffe langsam ein, wenn Blähungen auftreten.
• Trinken Sie ausreichend Wasser, wenn Sie die Ballaststoffzufuhr steigern.
• Probieren Sie gelegentlich gekochte und abgekühlte Kartoffeln, Reis oder Nudeln als Quelle resistenter Stärke.
• Verwenden Sie präbiotische Nahrungsergänzungsmittel nur, wenn die Ernährung nicht ausreicht, und nach ärztlicher Beratung.
• Achten Sie auf Veränderungen von Stuhlmuster, Blähungen oder Wohlbefinden.
• Sehen Sie Ihr Ernährungstagebuch bei den Kontrollterminen gemeinsam durch.

Literatur

[72] Gibson GR, Hutkins R, Sanders ME et al. The International Scientific Association for Probiotics and Prebiotics (ISAPP) consensus statement on the definition and scope of prebiotics. Nat Rev Gastroenterol Hepatol. 2017. Link

[83] Gibson GR, Roberfroid MB. Dietary modulation of the human colonic microbiota: introducing the concept of prebiotics. J Nutr. 1995. Link

[84] Bode, L. Human milk oligosaccharides: every baby needs a sugar mama. Glycobiology. 2012. Link

[85] Holscher, H. D. Dietary fiber and prebiotics and the gastrointestinal microbiota. Gut Microbes. 2017. Link

[86] Deleu S, Machiels K, Raes J, Verbeke K, Vermeire S. Short chain fatty acids and its producing organisms: An overlooked therapy for IBD? EBioMedicine. 2021. 2021. Link

[87] Sonnenburg JL, Sonnenburg ED. Vulnerability of the industrialised microbiota. Science. 2019. Link

[88] Deehan EC, Yang C, Perez-Muñoz ME et al. Precision Microbiome Modulation with Discrete Dietary Fiber Structures Directs Short-Chain Fatty Acid Production. Cell Host Microbe. 2020. Link