Folgen auch für die Forschung: Darmmikrobiom unterliegt tageszeitlichen und saisonalen Veränderungen

Eine Studie, die auf der am kommenden Samstag (6. Mai) beginnenden Digestive Disease Week (DDW) in Chicago (USA) vorgestellt werden wird, gibt Aufschluss über das sich ständig verändernde Gleichgewicht von Bakterien im Darm.

Das Gleichgewicht der Mikroben im menschlichen Darm variiert erheblich zwischen den Morgen- und Abendstunden und noch mehr je nach Jahreszeit – mit tiefgreifenden Schwankungen, die laut neuesten Erkenntnissen das Mikrobiom von Sommer zu Winter vollständig verändern.

„Die saisonalen Schwankungen, die wir bei Erkrankungen wie Allergien oder der Grippe sehen, treten im Zusammenhang mit völlig unterschiedlichen Mikrobiomen auf“, erklärt Carolina Dantas Machado, Hauptautorin der Studie und Forscherin im Labor von Dr. Amir Zarrinpar an der Universität von Kalifornien, San Diego (USA). „Möglicherweise müssen wir unser Verständnis darüber, wie sich Jahreszeiten auf Gesundheit und Krankheit auswirken, in den Kontext eines Mikrobioms stellen, das viel variabler und dynamischer ist, als wir bisher angenommen haben.“

Für ihre Studie überprüften die Forscher Daten, die sie aus etwa 20.000 Stuhlproben gewannen, die im Rahmen des American Gut Project – dem weltweit größten Citizen-Science-Mikrobiomprojekt – zwischen 2013 und 2019 aus Ländern auf der ganzen Welt gesammelt wurden. Bei der Analyse von Entnahmezeit, -datum und -ort stellten die Forschenden fest, dass fast 60 Prozent der Phyla einen ausgeprägten 24-Stunden-Zyklus haben. Saisonale Schwankungen waren sogar noch ausgeprägter, wobei bestimmte Arten von Bakterien im Laufe eines Jahres einem von zwei unterschiedlichen Mustern folgten.

Zwei Beispiele veranschaulichen einige der zahlreichen identifizierten täglichen und saisonalen Trends: Die Anzahl von Actinobacteriota schwankte im Laufe des Tages, wobei die Konzentrationen in Proben am Morgen geringer und gegen Ende des Tages viel höher waren. Über ein Jahr hinweg betrachtet sinken die Proteobakterien im Winter konstant auf ein niedriges Niveau und steigen stetig an, bis sie im Sommer ihren Höhepunkt erreichen.

Zarrinpar und seine Kollegen glauben, dass Ernährung und Schlaf wahrscheinlich Faktoren mit starkem Einfluss auf die täglichen Schwankungen sind. „Man kann sich vorstellen, dass die Darmumgebung in Bezug auf die Nährstoff- und Wasserverfügbarkeit und den pH-Wert radikal anders ist, wenn die betreffende Person schläft, verglichen mit direkt nach dem Frühstück“, erläutert Zarrinpar. Jahreszeitliche Schwankungen sind schwieriger zu erklären, aber die Wissenschaftler untersuchen Daten nach Breitengrad und Klima, die darauf hinweisen könnten, ob Licht und Temperatur eine Rolle spielen. Pollen und Feuchtigkeit sind weitere mögliche Einflüsse.

Die Ergebnisse sind nicht nur für andere Forschende wichtig, die das Mikrobiom untersuchen, sondern auch für diejenigen, deren Forschung durch Variationen im Mikrobiom beeinflusst werden könnte, wie zum Beispiel Medikamentenstudien, bei denen das Mikrobiom eine Rolle bei der Metabolisierung von Arzneimitteln spielen könnte. Man müsse sich in der Forschung bewusst sein, erklären die Autoren der aktuellen Arbeit, dass der Zeitpunkt der Stuhlprobenentnahme Ergebnisse auf unerwartete Weise beeinflussen könne, insbesondere bei kleineren Studien.