XI. 3. Sonnen- und UV-Exposition – Sonnenlicht als mikrobieller und metabolischer Regulator

Sonnenlicht ist mehr als Wärme: Über die UV-Exposition und Vitamin D stimmt es Ihren zirkadianen Rhythmus und Ihr Immunsystem ab – und mit ihnen Ihr Darmökosystem.

Die Wiederentdeckung dieser Mechanismen, nun neu gefasst durch die Linse des Darmmikrobioms, der VDR^[G]-Immun-Achse und der zirkadianen Biologie, legt nahe, dass Finsens empirische Einsicht auf ein biologisches System von weit größerer Komplexität verwies, als er es sich vorstellte. Sonnenexposition ist nicht bloß eine Quelle von Wärme oder sichtbarem Licht. Sie ist ein systemischer Stoffwechselregulator – und wie die in diesem Abschnitt gesichtete Evidenz zeigt, reicht ihr Einfluss auf Weisen bis in das Darmökosystem, die erst allmählich verstanden werden.

Die Geschichte der Heliotherapie endete nicht mit Finsen. Im frühen zwanzigsten Jahrhundert, vor dem Zeitalter der Antibiotika, setzten Sanatorien in der Schweiz, in Skandinavien und in den Vereinigten Staaten Tuberkulosepatientinnen und -patienten routinemäßig als Teil des Behandlungsprotokolls dem Sonnenlicht aus. Wer die meiste Zeit im Sonnenlicht verbrachte, erging es besser – eine klinische Beobachtung, die empirisch solide, ihren Anwendern mechanistisch aber undurchsichtig war.

Was Finsen nicht wissen konnte – was die moderne Wissenschaft aber seither belegt hat – ist, dass die Mechanismen hinter seinem Erfolg fast sicher weit komplexer waren als eine direkte UV-Abtötung von Mycobacterium tuberculosis auf der Hautoberfläche. Ultraviolette B-Strahlung löst in der Haut die Synthese von Vitamin D3 aus, das in Leber und Niere in seine aktive Hormonform 1,25-Dihydroxyvitamin D3 umgewandelt wird. Dieser Metabolit bindet an den Vitamin-D-Rezeptor (VDR), der auf Immunzellen einschließlich Makrophagen exprimiert wird, und steigert unmittelbar die Transkription von Cathelicidin – einem körpereigenen antimikrobiellen Peptid, das zu den wichtigsten Abwehrmechanismen des Körpers gegen mykobakterielle Infektionen zählt.

Historische Perspektive: Licht als Medizin – Niels Finsen und die Geburt der Phototherapie

Sonnen- und UV-Exposition – wie Licht das Darmökosystem prägt

Sonnenlicht ist nicht bloß eine Quelle von Wärme oder Vitamin D. Es ist ein zirkadianes Signal, ein Immunkalibrator und ein indirekter, aber messbarer Regulator des mikrobiellen Darmökosystems. Sein Fehlen – oder sein Übermaß ohne Anpassung – hat Folgen, die weit über die Haut hinausreichen [677], [678].

Der am besten belegte Weg, der Sonnenlicht mit der Darmgesundheit verbindet, führt über Vitamin D. Wenn ultraviolette B-Strahlung (UVB) – Wellenlängen von 290–315 nm – die Haut erreicht, wandelt sie 7-Dehydrocholesterin photochemisch in Prävitamin D3 um, das anschließend thermisch zu Vitamin D3 (Cholecalciferol) isomerisiert wird. Nach der hepatischen Hydroxylierung zu 25-Hydroxyvitamin D und der renalen Aktivierung zu 1,25-Dihydroxyvitamin D (Calcitriol) erreicht die aktive Form über den Blutkreislauf den Darm und wirkt dort über den Vitamin-D-Rezeptor (VDR) auf Epithel- und Immunzellen [677]. Entscheidend ist, dass der VDR nicht nur in Darmepithelzellen exprimiert wird, sondern auch in Paneth-Zellen, dendritischen Zellen, Makrophagen und T-Zellen in der gesamten Lamina propria (Bindegewebsschicht unter dem Darmepithel) (die Bindegewebsschicht unter dem Darmepithel) – sämtlich zentrale Regulatoren des mukosalen Immuntonus und der mikrobiellen Selektion.

Die Vitamin-D-Signalgebung über den intestinalen VDR prägt das mikrobielle Milieu auf mehreren Wegen. Die VDR-Aktivierung steigert die Expression antimikrobieller Peptide, besonders der Defensine (α-Defensin HD-5 und HD-6), die von Paneth-Zellen am Grund der Darmkrypten sezerniert werden. Diese Defensine üben einen selektiven antimikrobiellen Druck aus: Sie unterdrücken opportunistische gramnegative Erreger stärker, als sie grampositive kommensale Anaerobier beeinträchtigen. Diese Selektivität bedeutet, dass eine ausreichende Vitamin-D-Versorgung faktisch eine kompositorische Verschiebung zugunsten kommensaler Arten aufrechterhält [678], [679]. Umgekehrt ist das Darmmikrobiom von Mäusen mit Vitamin-D-Rezeptor-Defizienz (Vdr-/-) erheblich umstrukturiert: Im Stuhl ist Lactobacillus verarmt, während Clostridium und Bacteroides angereichert sind, und im Zäkum sind Alistipes und Odoribacter verarmt, während Eggerthella angereichert ist; zudem sind Dutzende funktioneller Mikrobiom-Module (Aminosäure-, Kohlenhydrat- und Fettsäurestoffwechsel, Entgiftung) verschoben [680]. Dies ist ein Befund aus einem genetischen Mausmodell. Diese Befunde aus Tiermodellen werden von epidemiologischen Daten gestützt, die zeigen, dass Bevölkerungen mit höheren zirkulierenden 25(OH)D-Spiegeln durchgängig einen höheren mikrobiellen Reichtum im Darm und niedrigere Profile entzündlicher Marker aufweisen [681].

Ein zweiter wesentlicher Weg verbindet Sonnenlicht über die Synchronisierung des zirkadianen Rhythmus mit dem Darm. Die zentrale zirkadiane Uhr im Nucleus suprachiasmaticus (SCN) des Hypothalamus wird in erster Linie durch Licht synchronisiert, das von retinalen Ganglienzellen empfangen wird. Diese zentrale Uhr synchronisiert periphere Uhren im gesamten Körper – auch in den Darmepithelzellen und im Darmmikrobiom selbst. Das Mikrobiom durchläuft robuste tageszeitliche Schwankungen sowohl in der Zusammensetzung als auch in der Stoffwechselaktivität und zyklisiert vorhersagbar über 24 Stunden im Gleichklang mit den Nahrungs-, Fasten- und Hormonrhythmen des Wirts [021]. Diese Schwankungen werden durch unzureichende oder schlecht getaktete Lichtexposition gestört. Untersuchungen an Schichtarbeitenden und Reisenden mit Jetlag – Gruppen mit chronischer zirkadianer Fehlausrichtung – zeigen durchgängig eine veränderte Zusammensetzung des Darmmikrobioms, eine verringerte SCFA-Produktion und eine erhöhte Darmpermeabilität^[G] im Vergleich zu zirkadian ausgerichteten Kontrollen [021], [682]. Umgekehrt unterstützt helle Lichtexposition am Morgen, indem sie die zirkadiane Synchronisierung stärkt, das regelmäßige Schwingungsmuster der Darmmikrobiota und die aus dem Darm stammenden Metabolitzyklen, die Appetit, Insulinempfindlichkeit und mukosale Immunität regulieren.

Über Vitamin D und die zirkadiane Regulation hinaus löst UVB-Exposition die Freisetzung von Stickstoffmonoxid (NO) aus Hautspeichern aus, unabhängig von der Vitamin-D-Synthese. Stickstoffmonoxid wirkt als Vasodilatator und Signalmolekül, beeinflusst die Durchblutung des Darms, moduliert die Darmmotilität und übt direkte antimikrobielle Wirkungen auf bestimmte Erreger im Darmlumen aus. Zwar sind die direkten Wirkungen von hautbürtigem NO auf das Darmmikrobiom weniger gut charakterisiert als jene von Vitamin D, doch epidemiologische Muster – darunter die breitengradabhängigen Gradienten der Prävalenz chronisch-entzündlicher Darmerkrankungen (Inflammatory Bowel Disease: Morbus Crohn und Colitis ulcerosa) und die ausgeprägte jahreszeitliche Korrelation von IBD-Schüben (chronisch-entzündliche Darmerkrankung: Morbus Crohn und Colitis ulcerosa) mit Monaten niedrigen UV-Index – legen nahe, dass der UVB-NO-Weg unabhängig zur Stabilität der Darmschleimhaut beitragen könnte.

Auch das Hautmikrobiom wird durch die solare UV-Exposition unmittelbar beeinflusst. UV-Strahlung verändert die Zusammensetzung der mikrobiellen Hautgemeinschaft, indem sie UV-empfindliche Arten unterdrückt und UV-resistente anreichert. Staphylococcus epidermidis, ein dominanter Kommensale, bildet ein UV-absorbierendes Carotinoidpigment, das der Hautoberfläche einen teilweisen UV-Schutz verleiht. Wiederholte, intensive UV-Exposition kann die Dichte von Staphylococcus epidermidis verringern und die Haut zu weniger vielfältigen, von UV-toleranten Taxa dominierten Gemeinschaften verschieben [683]. Das Hautmikrobiom ist zwar nicht das Darmmikrobiom, doch es kommuniziert mit der systemischen Immunität und stellt einen Bestandteil der gesamten mikrobiellen Exposition dar – besonders relevant im Zusammenhang mit einem übermäßigen Gebrauch von Sonnenschutzmitteln, der zwar vor Karzinogenese schützt, aber auch die mikrobielle Hautvielfalt verringern und die Vitamin-D-Synthese begrenzen kann, wenn LSF 30+ flächendeckend auf allen unbedeckten Hautpartien verwendet wird, ohne zeitlich begrenzte, moderate ungeschützte Exposition.

Die jahreszeitliche Schwankung des Darmmikrobioms ist in mehreren Untersuchungen dokumentiert: Bei den Hadza-Jägern und -Sammlern verändert sich die Zusammensetzung der Gemeinschaft zyklisch mit den Jahreszeiten [676], und bei Vitamin-D-defizienten Freiwilligen in hohen Breiten erhöhte eine Schmalband-UVB-Bestrahlung die Alpha-Diversität der Stuhlmikrobiota sowie die Häufigkeit der Lachnospiraceae, einer Familie mit SCFA^[G]-bildenden Taxa [679]. Übersichtsarbeiten zum Zusammenhang zwischen Vitamin D und dem Darmmikrobiom halten diesen Mechanismus für plausibel [681], [684]; taxonbezogene Längsschnittdaten zu einer wiederkehrenden winterlichen Dysbiose^[G] in Bevölkerungen hoher Breiten oder in zirkumpolaren Gemeinschaften liegen derzeit jedoch nicht vor. Dieser jahreszeitliche Mikrobiomrhythmus ist nicht bloß eine Kuriosität – er korreliert mit jahreszeitlichen Mustern von Stimmung, Immunität und Stoffwechselparametern einschließlich der Insulinresistenz.

Die praktische Folgerung lautet weder Heliotherapie noch Sonnenvermeidung, sondern eine kalibrierte, regelmäßige, moderate UV-Exposition in Verbindung mit einer Kontrolle des Vitamin-D-Status und – wo angezeigt – einer Supplementierung. Die konkrete Sonnendosis, die für die Vitamin-D-Synthese erforderlich ist, variiert erheblich mit Breitengrad, Jahreszeit, Hautphototyp und Tageszeit; eine einheitliche, zahlenmäßige Expositionsvorgabe lässt sich daher nicht angeben. Der allgemeine praktische Grundsatz lautet: regelmäßige, kurze Sonnenexposition im Freien während der Sommermonate, die nie zu einem Sonnenbrand führt, verbunden mit einer laborchemischen Kontrolle des Vitamin-D-Status. Oberhalb von 50° N – wo die Messungen in Edmonton (52° N) zwischen Oktober und März erfolgten – setzt der UVB-Anteil des Winterlichts die kutane Vitamin-D-Synthese praktisch nicht in Gang, unabhängig von der Expositionsdauer [767]; Nahrungsquellen und Supplementierung stellen in diesen Monaten daher die vorrangige Vitamin-D-Strategie dar [677], [678].

Wie sich die Sonnenexposition für Mikrobiota und Stoffwechselgesundheit optimieren lässt

Suchen Sie nach Möglichkeit innerhalb von 30–60 Minuten nach dem Aufwachen Morgenlicht auf, auch an bedeckten Tagen – der Blaulichtanteil des Morgenhimmels durchdringt die Wolkendecke ausreichend, um die zirkadiane Synchronisierung zu unterstützen, selbst wenn die UVB-Bestrahlungsstärke für die Vitamin-D-Synthese nicht genügt. Der zirkadiane Nutzen des morgendlichen Lichts im Freien ist unabhängig von UV und wirkt über die Photorezeptoren der Netzhaut, nicht über die Haut.

Sehen Sie an schönen Tagen in den Monaten, in denen Breitengrad und Jahreszeit eine UVB-Synthese zulassen, eine regelmäßige Phase moderater Mittagssonne für Arme, Beine und Gesicht vor. Nutzen Sie dieses Zeitfenster ohne Sonnenschutzmittel auf den betreffenden Hautpartien für die für Ihren Hautphototyp angemessene Mindestdauer (typischerweise 10–25 Minuten) und tragen Sie danach für längere Aufenthalte im Freien Sonnenschutz auf. Dieses Vorgehen unterstützt zugleich die Vitamin-D-Synthese und begrenzt die Anhäufung karzinogener UV-Last.

Lassen Sie Ihren Serumspiegel von 25-Hydroxyvitamin D jährlich oder halbjährlich bestimmen, besonders wenn Sie oberhalb von 45°N leben, überwiegend in Innenräumen arbeiten, dunklere Hautphototypen haben, die für eine gleichwertige Synthese eine längere UV-Exposition benötigen, aus kulturellen oder religiösen Gründen bedeckende Kleidung tragen oder chronische Magen-Darm-Erkrankungen haben, die die Aufnahme fettlöslicher Vitamine beeinträchtigen. Besprechen Sie Ihr Ergebnis und einen möglichen Supplementierungsbedarf mit Ihrer Ärztin oder Ihrem Arzt; die evidenzbasierte Schwelle für eine ausreichende Versorgung liegt allgemein bei 50–75 nmol/L (20–30 ng/mL), wenngleich optimale Spiegel für die Immunfunktion des Darms höher liegen könnten.

Schützen Sie die zirkadiane Integrität, indem Sie in den zwei bis drei Stunden vor dem Schlafen helles Kunstlicht meiden – besonders blauspektrales Licht von Bildschirmen und LED-Deckenleuchten. Die zirkadiane Uhr, die die Schwingungen des Darmmikrobioms reguliert, wird durch abendliche Lichtexposition ebenso gestört, wie sie durch morgendliche Lichtexposition unterstützt wird. Diese Symmetrie ist bedeutsam: Morgendliche Lichtexposition und abendliche Lichtreduktion sind für den Erhalt der mikrobiellen zirkadianen Rhythmik gleich wichtig.

Machen Sie sich in Wintern hoher Breiten (oberhalb von etwa 50°N von Oktober bis März) bewusst, dass UV-Exposition im Freien unabhängig von der Dauer kaum eine nennenswerte Vitamin-D-Synthese liefern dürfte. In diesen Monaten liefern Nahrungsquellen – darunter fetter Seefisch, Eigelb, angereicherte Milchprodukte und sonnengetrocknete Pilze – bescheidene Mengen, und eine Supplementierung (typischerweise 1.000–2.000 IU Vitamin D3 täglich für die meisten Erwachsenen) wird breit empfohlen und ist durch Evidenz gestützt. Besprechen Sie die Dosierung mit Ihrer Ärztin oder Ihrem Arzt, besonders wenn Sie Erkrankungen haben, die den Vitamin-D-Stoffwechsel beeinflussen.

Vermeiden Sie die beiden Extreme, die die öffentliche Debatte um Sonne und Hautgesundheit bestimmen: die vollständige Sonnenvermeidung (die die Vitamin-D-Synthese, den zirkadianen Nutzen der Lichtsynchronisierung und die NO-Freisetzung ausschaltet) und die ungeschützte, langanhaltende Sonnenexposition (die karzinogene UV-Last anhäuft und entzündliche Hautschäden verursacht). Die Evidenzlage stützt einen Mittelweg: regelmäßige, moderate, zeitlich bemessene Exposition.

Wirkungen auf die Mikrobiota

• Die Signalgebung des Vitamin-D-Rezeptors (VDR) in den Paneth-Zellen des Darms steigert die Expression von α-Defensinen (HD-5 und HD-6), die einen selektiven antimikrobiellen Druck zugunsten grampositiver kommensaler Anaerobier gegenüber gramnegativen Opportunisten ausüben; VDR-Knockout-Mausmodelle zeigen im Vergleich zu Wildtyp-Kontrollen eine deutlich verringerte Alpha-Diversität, verarmte Häufigkeiten von Lactobacillus und Bifidobacterium sowie erhöhte Anteile dysbiotischer Clostridiales [678], [679].
• Die zirkulierenden Spiegel von 25-Hydroxyvitamin D korrelieren in beobachtenden Humankohorten positiv mit der mikrobiellen Alpha-Diversität des Darms (Reichtum und Gleichverteilung) und negativ mit der Häufigkeit entzündlicher Taxa, wobei die stärksten Assoziationen für Faecalibacterium prausnitzii – einen zentralen butyratbildenden, entzündungshemmenden Kommensalen – und für Akkermansia muciniphila, einen die Darmbarriere unterstützenden Mucinabbauer, dokumentiert sind [681].
• Das Darmmikrobiom durchläuft robuste, vorhersagbare 24-Stunden-Schwankungen in Zusammensetzung und Stoffwechselleistung, die von den zirkadianen Rhythmen des Wirts synchronisiert werden; eine durch unregelmäßige Lichtexposition verursachte zirkadiane Fehlausrichtung dämpft diese Schwankungen, verringert die tageszeitliche SCFA-Zyklik und erhöht die Darmpermeabilität – Wirkungen, die sich durch die Wiederherstellung einer gleichmäßigen Hell-Dunkel-Exposition teilweise umkehren lassen [021], [682].
• Übersichtsarbeiten, die Taxonveränderungen nach Vitamin-D-Status und -Supplementierung zusammenfassen, verknüpfen durchgängig die Anteile von Bifidobacterium, Faecalibacterium prausnitzii und Akkermansia muciniphila mit den 25(OH)D-Spiegeln und, umgekehrt, den Anteil der Proteobacteria [681], [684]. Daraus lässt sich die – durch eine direkte jahreszeitliche Erhebung in einer Bevölkerung hoher Breiten bislang nicht belegte – Annahme ableiten, dass das winterliche Tief von UV-Strahlung und Vitamin D mit einer gleichgerichteten, wiederkehrenden Taxonverschiebung einhergehen könnte.
• Die VDR-Signalgebung moduliert die Expression von Tight-Junction^[G]-Proteinen im Darm (Occludin, Claudin-1, ZO-1) und unterstützt damit die Integrität der Epithelbarriere; eine unzureichende Vitamin-D-Versorgung ist in Humankohorten unabhängig von einer Diagnose einer chronisch-entzündlichen Darmerkrankung mit erhöhten Serummarkern der Darmpermeabilität (Zonulin^[G], Lipopolysaccharid-bindendes Protein) assoziiert [678], [679].
• Die Zusammensetzung des Hautmikrobioms wird durch Muster der UV-Exposition verändert; UV-empfindliche Kommensalen gehen bei intensiver oder chronischer UV-Exposition zurück, während UV-resistente Taxa (darunter carotinoidbildende Varianten von Staphylococcus epidermidis) angereichert werden; die systemischen Immunfolgen dieser Verschiebungen sind derzeit Gegenstand der Untersuchung und keine etablierte klinische Handlungsempfehlung [683].
• Die UVB-induzierte kutane Freisetzung von Stickstoffmonoxid moduliert die Darmmotilität und übt bakteriostatische Wirkungen auf bestimmte enterale Erreger aus; der breitengradabhängige Gradient der IBD-Prävalenz (höhere Inzidenz in höheren Breiten) passt zu einer schützenden Rolle des UV-bürtigen NO für die Stabilität der Darmschleimhaut, wenngleich die kausale Evidenz beim Menschen unvollständig bleibt.
• Eine Vitamin-D-Supplementierung erzeugt in randomisierten kontrollierten Studien bei Vitamin-D-defizienten Personen messbare Verschiebungen hin zu Lactobacillus-reicheren Darmgemeinschaften und zu verringerten Ungleichgewichtsverhältnissen zwischen Bacteroides und Firmicutes, wenngleich die Effektstärken im Vergleich zu Ballaststoffinterventionen bescheiden sind und bei Personen mit Mangel zu Studienbeginn am ausgeprägtesten ausfallen, nicht bei jenen mit ausreichenden Spiegeln [679].

Hinweise für Patientinnen und Patienten

• Gehen Sie innerhalb der ersten Stunde nach dem Aufwachen nach draußen – auch kurz, auch bei bedecktem Himmel. Morgenlicht ist selbst ohne direkte Sonne der stärkste Zeitgeber für Ihre zirkadiane Uhr und damit für die rhythmische Zyklik Ihrer Darmmikrobiota.
• Erlauben Sie in Jahreszeiten und Breiten mit verfügbarem UV 15–25 Minuten ungeschützte Hautexposition von Gesicht, Armen und Beinen zur Mittagszeit, bevor Sie für längere Aufenthalte im Freien Sonnenschutz auftragen. Das ist keine Empfehlung zum Sonnenbaden; es ist eine Mindestschwelle für die Vitamin-D-Synthese und die NO-Freisetzung.
• Lassen Sie Ihr 25-Hydroxyvitamin D bestimmen – gehen Sie nicht allein aufgrund eines Lebensstils im Freien von einer ausreichenden Versorgung aus. Ein Mangel ist selbst in Regionen mit vielen Sonnenstunden häufig, besonders bei Menschen mit Innenraumberufen, dunkleren Hauttönen oder Fettmalabsorption.
• Wenn Sie oberhalb von 50°N leben, planen Sie eine Vitamin-D-Supplementierung von Oktober bis April von vornherein ein und nicht als nachträglichen Einfall. Besprechen Sie die Dosierung (typischerweise 1.000–2.000 IU täglich) mit Ihrer Ärztin oder Ihrem Arzt.
• Dimmen Sie die Beleuchtung zu Hause und meiden Sie Bildschirme in den zwei Stunden vor dem Zubettgehen – das ist die abendliche Ergänzung zur morgendlichen Lichtexposition. Beides zusammen erhält jene zirkadiane Synchronisierung, die Ihr Darmmikrobiom im Takt schwingen lässt.
• Verwechseln Sie Sonnenschutz nicht mit Sonnenvermeidung. Sonnenschutzmittel sind bei längerer Exposition wichtig; während der 15–25 Minuten bewusster, moderater Mittagsexposition, die die Vitamin-D-Synthese unterstützt, sind sie weder notwendig noch nützlich.
• Wenn Sie eine IBD oder eine andere Darmerkrankung haben, besprechen Sie Ihren Serum-Vitamin-D-Status gezielt mit Ihrer Gastroenterologin oder Ihrem Gastroenterologen. Angesichts der Rolle des VDR für den Erhalt der Darmbarriere und die mukosale Immunregulation ist die Evidenz für eine gezielte Vitamin-D-Optimierung in dieser Gruppe stärker als in der Allgemeinbevölkerung.

Literatur

[021] Thaiss CA, Zeevi D, Levy M, Zilberman-Schapira G, Elinav E et al. Transkingdom control of microbiota diurnal oscillations promotes metabolic homeostasis. Cell. 2014. Link

Zusammensetzung und Funktion der Darmmikrobiota folgen einem Tagesrhythmus: Bakterienmenge und Stoffwechselaktivität schwanken über den Hell-Dunkel-Zyklus, und diese Schwankung wird vor allem durch den Ernährungsrhythmus des Wirts gesteuert. Wird der Rhythmus gestört — hier im Mausmodell und an Humanproben nach interkontinentalem Flug modelliert —, erlischt die Oszillation der Mikrobiota und es entsteht eine Dysbiose; die übertragene arrhythmische Flora löst in keimfreien Mäusen Stoffwechselstörungen aus. Fazit: Ein regelmäßiger Tagesrhythmus ist eine Voraussetzung für die Stabilität der Mikrobiota — daher lohnen feste Aufstehzeit und Morgenlicht bereits in den ersten Behandlungstagen.

[676] Smits SA, Leach J, Sonnenburg ED et al. Seasonal cycling in the gut microbiome of the Hadza hunter-gatherers of Tanzania. Science. 2017. Link

Diese Studie analysierte 350 longitudinale Stuhlproben tansanischer Hadza-Jäger-und-Sammler über mehr als ein Jahr. Die Daten zeigten eine jährliche zyklische Umgestaltung des Darmmikrobioms mit saisonal nicht mehr nachweisbaren und anschließend wieder auftretenden Taxa. Der Vergleich mit 18 Populationen aus 16 Ländern zeigte, dass die Zusammensetzung der Darmgemeinschaft dem Grad der Modernisierung folgt und dass die bei den Hadza saisonal volatilsten Taxa dieselben sind, die industrialisierte von traditionellen Populationen unterscheiden. Die Befunde dokumentieren den Verlust dynamischer mikrobieller Linien in modernisierten Populationen als wahrscheinliche Folge des verwestlichten Lebensstils.

[677] Bikle, D. D. Vitamin D metabolism, mechanism of action, and clinical applications. Chem Biol. 2014. Link

Diese Übersichtsarbeit beschreibt Synthese, Metabolismus und Signalgebung von Vitamin D. Vitamin D3 wird in der Haut unter UVB aus 7-Dehydrocholesterol synthetisiert, Vitamin D2 aus pflanzlichem Ergosterol; beide werden zu 25-Hydroxyvitamin D (25OHD, durch CYP2R1) und weiter zu 1,25-Dihydroxyvitamin D (1,25(OH)2D, durch CYP27B1) metabolisiert und durch CYP24A1 abgebaut. 1,25(OH)2D wirkt über den Vitamin-D-Rezeptor an Vitamin-D-responsiven Elementen (VDREs) und reguliert zellspezifisch mehrere hundert Gene. Die Befunde liefern den Rahmen zum Verständnis der pleiotropen Wirkungen von Vitamin D.

[678] Cantorna MT, Snyder L, Lin YD, Yang L. Vitamin D and 1,25(OH)2D regulation of T cells. Nutrients. 2015. Link

Diese Übersichtsarbeit mit neuen Primärdaten fasst die direkte und indirekte Regulation von T-Zellen durch Vitamin D zusammen, einschließlich der Effekte auf humane invariante natürliche Killer-T-Zellen (iNKT). In vivo hemmt 1,25(OH)2D die T-Zell-Proliferation sowie IFN-gamma und IL-17 und induziert IL-4, wobei die Wirksamkeit NKT-Zellen, IL-10, IL-10R und IL-4 voraussetzt. In murinen und humanen T-Zellen hemmt 1,25(OH)2D IL-17 und IFN-gamma, induziert regulatorische T-Zellen und IL-4 und induziert IL-4 in iNKT-Zellen. Die Befunde beschreiben detailliert die mechanistische Rolle von Vitamin D in der T-Zell-vermittelten Immunregulation.

[679] Bosman ES, Albert AY, Lui H, Vallance BA, Jacobson K. Skin Exposure to Narrow Band Ultraviolet (UVB) Light Modulates the Human Intestinal Microbiome. Front Microbiol. 2019. Link

Diese klinische Pilotstudie an 21 gesunden Frauen prüfte, ob eine Hautexposition mit Schmalband-UVB (NB-UVB) neben dem Vitamin-D-Status auch das humane Darmmikrobiom moduliert. Die Teilnehmerinnen wurden nach vorangegangener winterlicher Vitamin-D-Supplementierung stratifiziert (VDS+ vs. VDS-). NB-UVB erhöhte das Serum-25OHD und veränderte die Zusammensetzung der Darmmikrobiota, wobei die Effekte vom Vitamin-D-Ausgangsstatus abhingen. Die Ergebnisse liefern vorläufige humane Evidenz für eine Haut-Darm-Achse, bei der die UVB-induzierte Vitamin-D-Synthese die Zusammensetzung der Darmmikrobiota beeinflusst.

[680] Jin, D.; Wu, S.; Zhang, Y.-G.; Lu, R.; Xia, Y.; Dong, H.; Sun, J. Lack of Vitamin D Receptor Causes Dysbiosis and Changes the Functions of the Murine Intestinal Microbiome. Clinical Therapeutics 37(5):996–1009.e7. 2015. Link

Diese Studie verglich mittels metagenomischer Sequenzierung die Zäkum- und Stuhlmikrobiome von Vitamin-D-Rezeptor-defizienten (Vdr-/-) und Wildtyp-Mäusen, um die Rolle des VDR bei der Regulation von Zusammensetzung und Funktion des Darmmikrobioms zu klären. Bei den Vdr-/- Mäusen war Lactobacillus im Stuhl vermindert, während Clostridium und Bacteroides angereichert waren; im Zäkuminhalt waren Alistipes und Odoribacter vermindert und Eggerthella angereichert. Im Vergleich zum Wildtyp waren 40 funktionelle Module (26 angereichert, 14 vermindert) im Zäkum- und 72 (41 angereichert, 31 vermindert) im Stuhlmikrobiom signifikant verändert; betroffen waren Synthese und Stoffwechsel von Aminosäuren, Kohlenhydraten und Fettsäuren, die Entgiftung sowie die Signalgebung über NOD-artige Rezeptoren. Der VDR prägt somit von Wirtsseite sowohl die Zusammensetzung als auch die Stoffwechselfunktionen des Darmmikrobioms.

[681] Akimbekov NS, Digel I, Sherelkhan DK, Lutfor AB, Razzaque MS. Vitamin D and the Host-Gut Microbiome: A Brief Overview. Acta Histochem Cytochem. 2020. Link

Diese Übersichtsarbeit fasst die Evidenz zusammen, die Vitamin D und den Vitamin-D-Rezeptor (VDR) mit der Integrität der Darmbarriere, der mukosalen Immunität und der Zusammensetzung des Darmmikrobioms verknüpft. Vitamin D moduliert die Funktion des Darmmikrobioms, steuert die Expression antimikrobieller Peptide und schützt die Epithelbarriere der Darmschleimhaut. Die Befunde stützen Vitamin D als Regulator der Darmhomöostase mit Relevanz für chronisch-entzündliche Darmerkrankungen und Darmentzündung im weiteren Sinne. Der Vitamin-D-Status erscheint als modifizierbarer Faktor in der IBD-Prävention und der adjuvanten Therapie.

[682] Voigt RM, Forsyth CB, Green SJ et al. Circadian disorganization alters intestinal microbiota. PLoS One. 2014. Link

Diese Mausstudie prüfte, ob eine chronische Störung der zirkadianen Rhythmik das Darmmikrobiom verändert und wie die Ernährung dies modifiziert. Männliche C57BL/6J-Mäuse durchliefen wöchentliche Phasenumkehrungen des Hell-Dunkel-Zyklus unter Standardfutter oder einer fett- und zuckerreichen Diät (HFHS). Die Phasenumkehrungen allein veränderten die Mikrobiota bei Standardfutter nicht, in Kombination mit der HFHS-Diät jedoch signifikant. Die Ergebnisse zeigen, dass Ernährung und zirkadiane Störung zusammenwirken und eine Dysbiose erzeugen, und liefern eine mechanistische Grundlage für Erkrankungen im Zusammenhang mit Schichtarbeit, Jetlag und sozialem Jetlag.

[683] Patra V, Byrne SN, Wolf P. The skin microbiome: is it affected by UV-induced immune suppression?. Frontiers in Microbiology. 2016. Link

Diese Übersichtsarbeit untersucht die Wirkungen ultravioletter Strahlung (UV-R) auf die Immunfunktion der Haut. UV-R löst die Produktion antimikrobieller Peptide aus, beeinflusst die angeborene Immunität und unterdrückt die adaptive zelluläre Immunantwort. Die kutane Immunmodulation durch UV kann günstig sein (z. B. Entzündungsminderung), trägt jedoch auch zur Hautkarzinogenese und zur Reaktivierung von Infektionserregern einschließlich des Herpes-simplex-Virus bei. Die Befunde beschreiben die duale Rolle von UV-R bei der Modulation von Hautimmunität und Homöostase, mit Implikationen für Photoprotektion und Photoimmuntherapie.

[684] Koller MF, Toufektsian L, Sun F et al. Vitamin D and the gut microbiome: a systematic review of in vivo studies. Eur J Nutr. 2022. Link

Die systematische Übersichtsarbeit von Koller und Kollegen (2022, European Journal of Nutrition) untersucht In-vivo-Studien zu Vitamin D und dem Darmmikrobiom. Durch Zusammenfassung von 16 Tier- und Humanstudien finden die Autoren, dass Vitamin-D-Status und -Supplementierung die mikrobielle Zusammensetzung des Darms modulieren, mit konsistenten Zunahmen von Bifidobacterium und Akkermansia muciniphila und Abnahmen proinflammatorischer Proteobacteria. Mechanistische Studien weisen der Vitamin-D-Rezeptor-Signalgebung eine Rolle bei der intestinalen Epithelbarriere und der antimikrobiellen Abwehr durch Paneth-Zellen zu. Die Übersicht hebt die Heterogenität von Dosierung und Endpunktmaßen hervor und empfiehlt standardisierte RCT-Designs, um kausale Zusammenhänge und klinische Implikationen für IBD sowie metabolische und immunologische Erkrankungen zu klären.

[767] Webb AR, Kline L, Holick MF. Influence of season and latitude on the cutaneous synthesis of vitamin D3: exposure to winter sunlight in Boston and Edmonton will not promote vitamin D3 synthesis in human skin. J Clin Endocrinol Metab. 1988. Link

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