Darmmikrobiom: Verzicht auf Süßes während einer Antibiotikabehandlung kann schützen

Forschende aus den USA haben einen Zusammenhang zwischen zuckerreichen Lebensmitteln und einer stärkeren durch Antibiotika bedingten Störung des Mikrobioms bei Stammzelltransplantationspatienten festgestellt.

Die überraschenden Ergebnisse, veröffentlicht in „Nature“, zeigen, wie die Ernährung zur Vorbeugung und Genesung von Krankheiten beitragen kann. Die Studie, so die Hoffnung der Autoren, könnte auch zu neuen Behandlungsstrategien für Krebspatienten und möglicherweise auch für andere Personen, die Antibiotika einnehmen, führen. „Unsere Forschung stützt die zunehmenden Hinweise darauf, dass der Verzicht auf zuckerhaltige Lebensmittel während einer Antibiotikabehandlung das Mikrobiom schützen kann“, erklärt Studienleiter Dr. Marcel van den Brink, Präsident von City of Hope Los Angeles. „Der Erhalt der Mikrobiomdiversität wurde bereits mit besseren klinischen Outcomes bei Krebspatienten in Verbindung gebracht.“

„Mit zunehmendem Verständnis des Zusammenhangs zwischen Antibiotika-assoziierten Nebenwirkungen auf das Mikrobiom und langfristigen Gesundheitsproblemen, ist es wichtig, Faktoren zu identifizieren, die diese unbeabsichtigten Gesundheitsrisiken eindämmen“, betont Jonas Schluter, Assistenzprofessor am Department of Mikrobiology der New York University (NYU) Langone und einer der Hauptautoren der Studie.

Große klinische Studie mit hochfrequenten Daten

Laut City of Hope handelt es sich bei der nun publizierten Studie, die über einen Zeitraum von fünf Jahren lief, um eine der größten ihrer Art. Darin wurden Blutkrebspatienten begleitet, die mehrere Wochen stationär behandelt wurden, um eine allogene hämatopoetische Stammzelltransplantation zu erhalten. Zur Vorbeugung und Behandlung von Infektionen nahm jeder Patient während seines Krankenhausaufenthalts mindestens ein Antibiotikum ein. 80 Prozent der Patienten erhielten dabei ein oder mehrere Breitbandantibiotika. Das Forschungsteam erfasste 9419 Mahlzeiten von 173 stationären Patienten und analysierte die Diversität des Mikrobioms in Stuhlproben von 158 Patienten.

Das Forschungsteam untersuchte Patienten mit Blutkrebs, da diese häufig Antibiotika erhalten und die Nahrungsaufnahme während eines Krankenhausaufenthalts präzise erfasst werden kann. „Insbesondere bei Blutkrebspatienten geht eine Schädigung des Mikrobioms mit schlechteren Behandlungsergebnissen einher, darunter eine höhere Gesamtmortalität und ein erhöhtes Infektionsrisiko“, erläutert Jonathan Peled, einer der Hauptautoren der Studie und stellvertretender Direktor des Center for Hematological Malignancies am Memorial Sloan Kettering Cancer Center. „Ein wichtiger nächster Schritt wird die Konzeption klinischer Studien sein, um zu untersuchen, ob kurzfristige Ernährungsumstellungen die klinischen Ergebnisse der Patienten verbessern können.“

Präzise Messung von Nahrungsmitteln in Echtzeit

Jedes Mal, wenn im Rahmen der Studie Patienten eine Mahlzeit in der Krankenhausküche bestellten, wurde ihnen ein Fragebogen beigelegt, in dem sie die Menge der verzehrten Speisen und Getränke dokumentieren sollten. Mithilfe der Krankenhausküche, die Nährwertinformationen aller im Krankenhaus verzehrten Mahlzeiten erfasste, dokumentierten die Wissenschaftler mehr als 40.000 Lebensmittel und schufen so einen riesigen Datensatz mit großer Detailschärfe.

Für jeden Patienten erfassten die Forscher zwischen acht und 128 Mahlzeiten über einen Zeitraum von zwölf Tagen vor bis 49 Tagen nach der Transplantation. Das Team analysierte außerdem mehr als 1000 Stuhlproben von Patienten, um Veränderungen im Darmmikrobiom zu beobachten.

„Im Gegensatz zu älteren Ernährungsstudien, die auf den Erinnerungen der Patienten an ihre Mahlzeiten oder anderen ungenauen Erhebungen beruhten, verfügten wir über akribisch erfasste Ernährungsprotokolle in Echtzeit“, erklärt van den Brink. „Dies ermöglichte es uns, Muster zu erkennen, die sonst möglicherweise unentdeckt geblieben wären.“

Zucker bringt Darmmikrobiom aus dem Gleichgewicht

Mithilfe verschiedener fortgeschrittener statistischer Modelle durchsuchten die Forscher die Daten nach Mustern, die mit Schädigungen des Darmmikrobioms in Zusammenhang stehen – mit Ergebnissen, die sie überraschten. „Egal wie wir die Daten analysierten, immer wieder tauchte dasselbe starke Signal auf“, berichtet van den Brink. „Patienten, die während der Antibiotikaeinnahme mehr Süßes konsumierten, wiesen mit größerer Wahrscheinlichkeit einen Verlust der Mikrobiomdiversität auf, da aggressive Mikroben andere Bakterienstämme verdrängten.“

Ein Organismus stach dabei besonders hervor: Enterokokken. Wenn diese das Mikrobiom dominieren, besteht für Transplantationspatienten ein erhöhtes Risiko für Blutstrominfektionen, Graft-versus-Host-Reaktion und andere lebensbedrohliche Komplikationen. Die Kombination aus zuckerreichen Lebensmitteln und Breitbandantibiotika schien die Schädigung des Mikrobioms zu verstärken und führte zu einem deutlichen Rückgang der bakteriellen Diversität um 24 Prozent pro 100 Gramm zusätzlichem süßem Lebensmittel. Das entspricht in etwa dem Zuckergehalt eines großen Milchshakes.

Ergebnisse aus Mausmodellen bestätigen Humandaten

Die Forschenden testeten ihre Hypothese, dass Zucker die Schädigung des Mikrobioms verstärkt, indem sie gesunden Mäusen Breitbandantibiotika verabreichten und sie mit verschiedenen Futtermitteln fütterten. Bei Mäusen, die eine zuckerreiche Ernährung erhielten, vermehrten sich Enterokokken im Darm rasch übermäßig. Mäuse, die die zuckerreiche Ernährung ohne Antibiotika erhielten, wiesen hingegen eine normale bakterielle Vielfalt auf.

„Die Tatsache, dass Tierstudien die in Patientendaten gefundenen Zusammenhänge bestätigen, liefert eine überzeugende Begründung für zukünftige klinische Studien, um zu untersuchen, ob eine Reduzierung der Zuckerzufuhr während einer Antibiotikabehandlung das Mikrobiom schützen kann“, erklärt van den Brink.

Was die Ergebnisse für die Patientenversorgung bedeuten könnten

„Das Mikrobiom entwickelt sich zu einem wichtigen Faktor in der Krebsbehandlung“, führt van den Brink weiter aus. „Je besser wir verstehen, was das Mikrobiom fördert oder stört, desto mehr Möglichkeiten haben wir, Nebenwirkungen der Behandlung zu reduzieren und gleichzeitig das Ansprechen der Patienten auf die Therapie und ihre Genesung zu verbessern.“

Für Krebspatienten, so van den Brink, bestätigen die Studienergebnisse die Bedeutung der Ernährung für das Mikrobiom und stellen eine der praktischsten Möglichkeiten dar, wie Krankenhäuser die Genesung während der Behandlung unterstützen können. „Viele der Lebensmittel und Getränke, die wir stationären Patienten empfehlen, wie beispielsweise Proteinshakes, Smoothies und Sportgetränke, haben einen hohen Zuckergehalt“, betont der Mediziner. „Das müssen wir bei der Verschreibung von Antibiotika berücksichtigen.“

Die praktische Schlussfolgerung für Ärzte ist laut van den Brink, dass der verantwortungsvolle Umgang mit Antibiotika über die Vermeidung von Antibiotikaresistenzen hinausgeht. „Zum verantwortungsvollen Umgang mit Antibiotika gehört es, zu überlegen, wie sich verschiedene Antibiotika auf das Mikrobiom auswirken. Unsere Studie zeigt, dass einige Antibiotika die nützlichen Darmbakterien stärker beeinträchtigen als andere.“

Sollten Patienten nun also während einer Antibiotikabehandlung auf Zucker verzichten? Für eine solche Empfehlung sei es noch zu früh, erklärt van den Brink. „Andererseits gibt es keine eindeutigen Beweise dafür, dass Probiotika die Vielfalt des Mikrobioms erhalten oder wiederherstellen, und viele Menschen nehmen sie trotzdem ein. Es schadet nicht, den Zuckerkonsum einzuschränken.“ Das sei auch eine leicht umzusetzende Maßnahme, sagt er.

William Jogia, Doktorand in Schluters Labor am Institute for Systems Genetics und zweiter Studienautor, ergänzt: „Die neue Studie identifiziert Zucker in der Nahrung als Verstärker der durch Antibiotika verursachten Mikrobiomstörung, wahrscheinlich weil die potenziell schädlichen Bakterien, die die Antibiotika überleben, von dem Zucker in der Nahrung profitieren, den sie zur Vermehrung nutzen können. Die Ergebnisse deuten zwar darauf hin, dass eine Reduzierung einfacher Zucker die Schädigung des Mikrobioms begrenzen kann, es bleibt jedoch abzuwarten, ob Zucker Enterokokken direkt fördert, konkurrierende Bakterien schwächt oder über einen anderen Mechanismus wirkt.“ (ac/BIERMANN)