Störung der Darmflora (Dysbiose) – Mikrobiologische Therapie (Symbioselenkung)

Mittels Mikrobiologischer Therapie – auch Symbioselenkung genannt – wird das bakterielle Gleichgewicht im Darm wieder hergestellt (Darmsanierung) und ein gesundes Darmmilieu aufgebaut. Dies geschieht durch Gabe von Probiotika.

Für den Begriff Probiotika (griech.: pro bios – für das Leben) existieren gegenwärtig unterschiedliche Definitionen [25, 37, 44, 67].

Entsprechend der Definition nach Fuller 1989 ist ein Probiotikum "eine Präparation aus lebenden Mikroorganismen, die nach oraler Applikation das Verhältnis intestinaler Keime (Darmkeime) so beeinflusst, dass daraus positive Effekte auf den Organismus resultieren".

Auf europäischer Ebene ging im Herbst 1995 aus einem Expertentreffen in Brüssel zum Thema Probiotika folgende Charakterisierung hervor: "Probiotika sind lebende, definierte Mikroorganismen, die nach ihrem Verzehr gesundheitsfördernde Effekte ausüben, die über das Maß der grundlegenden ernährungsphysiologischen Effekte hinausgehen. Sie können als Lebensmittelbestandteil oder in Form einer Nicht-Lebensmittelpräparation aufgenommen werden."

In beiden Definitionen wird das Ziel eines Probiotikums deutlich, nämlich die vorhandene Darmflora so zu beeinflussen, dass sowohl das Wohlbefinden gesteigert als auch die Gesundheit gefördert wird [67].

Der menschliche Darm beherbergt mehr als 10 hoch 14 Mikroorganismen. Während das Intestinum tenue eine relativ geringe bakterielle Besiedlung aufweist – sie nimmt vom Duodenum (Zwölffingerdarm) und Jejunum (einer der drei Abschnitte des Dünndarms) bis zum Ileum (Krumm- oder Hüftdarm; Teil des Dünndarms, der dem Jejunum folgt) zu –, ist das Kolon (Dickdarm) der Darmabschnitt mit der höchsten bakteriellen Besiedlungsdichte. Den Mikroorganismen des Kolons können 400 verschiedenen Spezies zugeordnet werden [65]. Aufgrund der Tatsache, dass die Zusammensetzung der Darmflora individuellen Schwankungen unterworfen ist, können etwa 40 Spezies regelmäßig nachgewiesen werden. Zu den quantitativ wichtigsten Arten zählen Bacteroides, Eubacterium und Bifidobacterium [26]. Die Trockenmasse des Stuhls besteht zu 30-75 % aus Bakterien.

Probiotika enthalten lebende Mikroorganismen, die erwünschte Wirkungen auf den Darm ausüben. Im Prinzip können probiotische Keime aus verschiedenen Quellen stammen. Es hat sich jedoch erwiesen, dass solche Bakterienstämme, die ursprünglich aus dem menschlichen oder tierischen Darm isoliert wurden, besonders stabil sind. Aufgrund ihrer Herkunft sind sie sehr gut an die Milieubedingungen im Intestinum angepasst. Als Probiotika kommen vor allem ausgewählte Milchsäurebakterien, überwiegend der Gattung Lactobacillus und Bifidobacterium zum Einsatz [25, 67].

Milchsäurebakterien, die als Probiotika in Lebensmitteln eingesetzt werden [9, 26, 43].

Laktobacillen

• L. acidophilus
• L. casei
• L. crispatus
• L. delbrueckii subspecies bulgaricus
• L. delbrueckii subspecies lactis
• L. gasseri
• L. helveticus
• L. johnsonii
• L. lactis
• L. paracasei
• L. plantarum
• L. reuteri
• L. rhamnosus
• L. salivarius

Bifidobakterien

• B. adolescentis
• B. animalis
• B. bifidum
• B. breve
• B. infantis
• B. longum

Sonstige

• Enterococcus faecalis
• Enterococcus faecium
• Lactococcus lactis
• Streptococcus thermophilus
• Saccharomyces boulardii
• Sporolactobacillus inulinus
• Bacillus cereus toyoi
• Escherichia coli

Probiotika können als Bestandteil eines Lebensmittels oder als Nicht-Lebensmittel-Präparation aufgenommen werden. Die meisten probiotischen Nahrungsmittel finden im Bereich der fermentierten Milchprodukte Verwendung. Joghurt und joghurtähnliche Erzeugnisse sind die bei uns am häufigsten verzehrten fermentierten Milchprodukte. Diese enthalten von Natur aus lebende Milchsäurebakterien, vor allem Laktobacillen und Bifidobakterien. Probiotische Joghurts werden nach gesetzlichen Bestimmungen durch Fermentation mit Lactobacillus bulgaricus und Streptococcus thermophilus hergestellt. Beide Keime begünstigen ihr Wachstum gegenseitig [37]. Im Anschluss an die Fermentationsprozesse können noch weitere probiotische Bakterienstämme dem Joghurt zugesetzt werden. Neben probiotischer Butter, Käse und Quarkzubereitungen werden auch andere Lebensmittel mit probiotischen Mikroorganismenkulturen versetzt. Dazu gehören Back- und Süßwaren, Eiscreme, Frühstückszerealien und Müslis sowie milchfreie Lebensmittel, wie Rohwürste [25, 67]. Der Einfluss fermentierter Fleischprodukte, zum Beispiel Rohwurst und Gemüse, wie Sauerkraut und Kimchi – in Korea regelmäßig verzehrte milchsauervergorene Gemüse, überwiegend Chinakohl –, auf den menschlichen Organismus ist bisher nur wenig untersucht [37].

Aufgrund der allgemeinen Erfahrung war bereits Ende des 19. Jahrhunderts bekannt, dass fermentierte Milchprodukte als Mittel zu einem langen Leben gelten. Es heißt, dass "Yahurt" – heute Joghurt – das Geheimnis der über 100-Jährigen auf dem Balkan sei [67]. Zudem wurde Joghurt zur Behandlung und Prophylaxe gastrointestinaler Infektionskrankheiten, beispielsweise Durchfallerkrankungen eingesetzt [5, 37, 44]. Der russische Bakteriologe Ilja Metschnikow untersuchte als erster mit den Methoden der damaligen Zeit die Wirkung probiotischer Mikroorganismen auf den menschlichen Organismus. Er konnte zeigen, dass die probiotischen Keime lebend den Verdauungstrakt passieren und im Stuhl ausgeschieden werden. Er nahm an, dass mit fermentierter Milch aufgenommene Milchsäurebakterien die Gesundheit fördern und dem Prozess des Alterns entgegenwirken [25, 67].

Der prophylaktische beziehungsweise therapeutische Effekt im Intestinaltrakt von oral aufgenommenen Mikroorganismen unterliegt verschiedenen Grundvoraussetzungen. Demnach sollte ein probiotischer Bakterienstamm folgende Anforderungen erfüllen, um wirksam werden zu können [9, 26, 36, 44, 67].

• Gesundheitliche Unbedenklichkeit der probiotischen Keime. Von ihrem Konsum dürfen keine pathogenen (krankmachenden) oder toxischen (giftigen) Wirkungen ausgehen, probiotische Kulturen besitzen daher GRAS-Status – generally recognized as safe.
• Resistenz gegenüber Magen- und Gallensäuren sowie verschiedenen Verdauungsenzymen. Die probiotischen Bakterienstämme müssen sowohl den Magen – saurer pH-Wert aufgrund der Magensäure und Pepsin als eiweißspaltendes Enzym – als auch den oberen Dünndarm – hohe Konzentrationen an Gallensalzen und proteinspaltenden Enzymen aus dem Pankreas ohne Schaden anzunehmen passieren können.
• Anaerobität oder Mikroaerophilität – der probiotische Organismus sollte den sauerstoffarmen Bedingungen im Intestinum angepasst sein.
• Adhäsionsvermögen an die Enterozyten des Darms als Voraussetzung für eine temporäre beziehungsweise permanente Besiedlung der Oberfläche der Darmschleimhaut beziehungsweise des Darmtraktes. Hierzu synthetisieren die Milchsäurebakterien spezielle Proteine und Polysaccharide als Adhäsionsfaktoren.
• Schaffung ökologischer Nischen für ihr Wachstum. Indem die probiotisch wirksamen Lactobacillen und Bifidobakterien organische Säuren, insbesondere Milchsäure, und Bakteriozine – Proteine und niedermolekulare Peptide – exprimieren, können sie vorhandene Keimgruppen, wie Clostridien, Bacteroides und E. coli, verdrängen. Auf diese Weise wird eine befristete Besiedlung des Darms mit probiotischen Bakterien gesichert. Durch die zusätzliche Verabreichung von Präbiotika kann die Kolonisation des Darms gefördert werden. Präbiotika sind nicht verdauliche Lebensmittelbestandteile, wie zum Beispiel resistente Stärke und Nicht-Stärke-Polysaccharide beziehungsweise Ballaststoffe, wie Oligofructose oder Inulin. Sie dienen den probiotischen Bakterien und der Intestinalflora (Darmflora) als selektive Nahrungsgrundlage und regen somit gezielt das Wachstum und/oder die Aktivität einzelner oder einer begrenzten Zahl positiver Bakterienstämme im Dickdarm an [17]. So können sich potentiell Mikroorganismen mit einem gesundheitsfördernden Einfluss für den Menschen im Kolon anhäufen.
• Notwendige Mindestkeimzahl. Da die probiotische Wirkung dosisabhängig ist, beispielsweise aufgrund der individuellen Konstitution des Konsumenten, Art des Bakteriums – Stammspezifität – oder der Lebensmittelbeschaffenheit, und trotz der hohen Resistenz gegenüber den Verdauungssekreten in der Regel nur etwa 10-30 % der verzehrten probiotischen Mikroorganismen den Kolon vital erreichen, werden mindestens 10⁶ lebende Keime pro g Lebensmittelerzeugnis gefordert.
• Die Aufnahme lebender probiotischer Kulturen mit der Nahrung oder als Nicht-Lebensmittel-Präparat sollte täglich erfolgen, um hohe Konzentrationen vermehrungsfähiger Keime im Kolon aufrechtzuerhalten. Nur durch eine regelmäßige Zufuhr der probiotischen Mikroorganismen kann ein gesundheitlicher Nutzen erzielt werden. Da probiotische Laktobacillen und Bifidobakterien den Darm nicht dauerhaft besiedeln können, werden bei Unterbrechung der oralen Zufuhr die eingebrachten Keime nach kurzer Zeit wieder verdrängt und deren Anzahl in den Fäzes reduziert sich.
• Technologische Eignung. Die Überlebensfähigkeit der probiotischen Organismen sollte unter den Milieubedingungen des Lebensmittels, mit dem sie verabreicht werden, sowohl vor als auch nach der Fermentation und über den gesamten Zeitraum der deklarierten Mindesthaltbarkeitszeit in ausreichend hohen Keimzahlen unter Erhalt der probiotischen Wirkung garantiert sein.
• Probiotika müssen in ihren Eigenschaften eindeutig definiert sein.
• Keine Befähigung zur Degradation von Muzinen – organischen Schleimstoffen aus der Gruppe der Glykoproteine –, Hämagglutination und Bildung von biogenen Aminen.
• Nachweis der postulierten Gesundheitswirkungen für jede Bakterienkultur in Form geeigneter klinischer Studien an Menschen. Dabei ist wichtig zu wissen, dass die probiotischen Effekte von dem jeweiligen Bakterienstamm abhängen (Stammspezifität). Auch nahverwandte Bakterienarten der gleichen Spezies können Unterschiede in ihren physiologischen Wirkungen aufweisen. Des Weiteren hängen die probiotischen Eigenschaften auch von der Art, Zusammensetzung und physikalischen Struktur der verzehrten Lebensmittel ab.
• Labormäßige Untersuchung wichtiger physiologischer Parameter, wie die Aktivität des lactosespaltenden Enzyms Beta-Galactosidase (Lactase), die Überlebensfähigkeit im Intestinum sowie die In-vivo-Makrophagenstimulation.

Soweit die eingesetzten Mikroorganismen nicht auch Fermentationsleistungen erbringen sollen, sollten sie die sensorischen Eigenschaften des Lebensmittels nicht beziehungsweise nicht wesentlich beeinflussen.

Stammspezifität der Wirkungen: Es ist wichtig zu betonen, dass nicht alle Probiotika identisch sind und die gesundheitlichen Auswirkungen von Probiotika stammspezifisch sind. Dies bedeutet, dass die Wirksamkeit eines Probiotikums abhängig ist von dem spezifischen Stamm (und nicht nur der Art), der verwendet wird. Verschiedene Stämme der gleichen Spezies können unterschiedliche Effekte im Körper haben, und die Wirksamkeit eines Probiotikums in klinischen Studien kann nicht automatisch auf andere Stämme übertragen werden. Daher ist es entscheidend, dass Probiotika, die für spezifische gesundheitliche Zwecke verwendet werden, durch klinische Studien validiert werden, die ihre Sicherheit und Effektivität bestätigen.

Funktionen

Nach dem Verzehr probiotischer Lebensmittel treten die Bakterienstämme in das Kolon über und siedeln sich dort an. Sie besitzen die Fähigkeit, sich zu vermehren und verschiedene gesundheitsrelevante Effekte auszuüben.

Mit den derzeit vorliegenden experimentellen und klinischen Studien kann belegt werden, dass Probiotika zu folgenden positiven Wirkungen fähig sind [5, 8, 9, 21, 25, 26, 37, 40, 44, 61, 67].

• Förderung beziehungsweise Erhalt einer optimalen Darmflora
• Verhinderung der Kolonisation pathogener Keime im Intestinum sowie des Durchtritts krankheitserregender Bakterien durch die Darmwand (Translokation)
• Stärkung immunologischer Abwehrmechanismen inkl. Immunmodulation und -stimulation – ständiges Training der natürlichen Immunabwehr, das heißt Stimulation der Antikörperbildung und der Produktion von Makrophagen
  
• Vorbeugung intestinaler und vaginaler Infekte, Darm- und Scheideninfektionen)
• Geringere Häufigkeit, Verkürzung der Dauer und Reduktion der Schwere von verschiedenen Durchfallerkrankungen
• Verbesserung der Symptome des irritablen Kolons (Reizdarmsyndrom)
• Motilitätssteigerung des Darms, Linderung von Obstipation (Verstopfung) und Flatulenz (Blähungen)
• Reduktion des Risikos von Allergien und Autoimmunerkrankungen
• Hemmung der Karzinogenese im Kolon (Krebsbildung im Dickdarm)
  
• Senkung des Cholesterinspiegels – Vermeidung einer Hypercholesterinämie –, Beeinflussung des Lipidstoffwechsels
• Linderung von Symptomen der Lactoseintoleranz (Milchzuckerunverträglichkeit) sowie Verbesserung der Lactoseverdauung bei Malabsorption
• Verzögerung des Alterungsprozesses
• Prävention und Therapie der Divertikulose (Divertikelkrankheit) und Divertikulitis (Entzündung der Wand des Divertikels)
• Positiver Einfluss auf Bestrahlungstherapien
• Schutz gegen atopische Dermatitis (Neurodermitis) 
• Potentielle Wirkung bei hepatischer Enzephalopathie (Störung der Gehirnfunktion, die sich als Folge eines Leberversagens entwickelt) und Niereninsuffizienz (Nierenschwäche) 
• Biosynthese von Vitaminen wie Vitamin B12, Vitamin B6 (Biotin) oder Vitamin K1
• Steigerung der Mineralstoffabsorption, insbesondere von Calcium
• Osteoporoseprävention (Vorbeugung von Knochenschwund) 
• Verstoffwechselung von Xenobiotika (chemische Verbindungen, die dem biologischen Stoffkreislauf eines Organismus oder natürlichen Ökosystemen fremd sind)

Neben den protektiven Effekten auf die Gesundheit garantieren probiotische Milchsäurebakterien auch die Haltbarkeit des fermentierten Lebensmittels. Die bei der Fermentation durch die Bakterien gebildeten Säuren und weitere mikrobielle Hemmstoffe wirken wachstumshemmend auf unerwünschte Keime [37].

Förderung beziehungsweise Erhalt einer optimalen Darmflora

Probiotische Mikroorganismenkulturen sind in der Lage, die Zusammensetzung der natürlichen Darmflora zu beeinflussen. Im Vordergrund stehen Laktobacillen und Bifidobakterien, die durch Bildung organischer Säuren – Milchsäure, Essigsäure, kurzkettige Fettsäuren – und Bakteriozine – Proteine und niedermolekulare Peptide – potentiell gesundheitsschädigende Keimgruppen von Bindungsstellen des Darmepithels verdrängen. Auf diese Weise erschweren sie pathogenen Mikroorganismen das Anhaften an die Darmschleimhaut und behindern ihre Ansiedlung im Darmtrakt. Somit weisen Laktobacillen und Bifidobakterien eine antibakterielle beziehungsweise antimikrobielle Wirkung auf [25, 37, 44].

Bifidobakterien können im Gegensatz zu Laktobacillen neben Milchsäure und kurzkettigen Fettsäuren auch Essigsäure exprimieren. Diese organischen Säuren senken den pH-Wert im Intestinum. Das führt einerseits zu einem vermehrten Wachstum erwünschter Mikroorganismen und zum anderen zu einer signifikanten Verringerung der Anzahl verschiedener pathogener Keimarten, wie Fusobakterien, Clostridien, Bacteroides und E. coli [4, 12, 14, 17]. Zudem wird vermutet, dass Bifidobakterien das Wachstum krankmachender Bakterien zu hemmen, vermögen [6].

Unter den Laktobacillen besitzt insbesondere die Art Lactobacillus reuteri die Fähigkeit, sowohl auf intestinale Bakterien und Pilze als auch Protozoen antimikrobiell zu wirken. Indem die probiotischen L. reuteri mit den genannten Mikroorganismen in Konkurrenz um Nährstoffe und Wachstumsfaktoren treten, beeinträchtigen sie die pathogenen Bakterien, Pilze und Protozoen in ihrer Entwicklung und Vermehrung [5].

Des Weiteren beruht der antimikrobielle Effekt von probiotischen Kulturen auf der Synthese von Wasserstoffperoxid. Dieses reagiert mit Thiozyanat, das als Stoffwechselzwischenprodukt im Darm entsteht oder aus der Nahrung stammt. In der Folge kommt es unter dem Einfluss des aus der Milch stammenden Enzyms Laktoperoxidase zur Bildung verschiedener Oxidationsprodukte, denen antimikrobielle Wirkungen zugesprochen werden [44].

Schließlich wird mithilfe probiotischer Mikroorganismen das Gleichgewicht im Darm aufrechterhalten beziehungsweise wieder hergestellt und ein gesundes Darmmilieu aufgebaut.

Immunmodulatorische Wirkung

Der Darm ist das größte Immunorgan des menschlichen Körpers. Die sogenannten M-Zellen (Bestandteile des sogenannten Follikel-assoziierten Epithels (FAE), das die Peyer-Plaques überdeckt) der Darmmukosa sind Teil der immunologischen Barriere und ermöglichen einen ständigen Kontakt des Darminhaltes mit dem darmassoziierten lymphatischen Gewebe – gut-associated lymphoid tissue, GALT. Das GALT spielt bei der Aufrechterhaltung immunologischer Funktionen eine wesentliche Rolle. Über die M-Zellen kann es potentiell pathogene Makromoleküle und Mikroorganismen im Darmlumen erkennen und somit spezifische Immunantworten auslösen [37].

Indem probiotische Mikroorganismenkulturen zum einen eine gesteigerte Permeabilität der Darmmukosa (Darmschleimhaut) wieder ins Gleichgewicht bringen und zum anderen, die immunologische Barriere optimieren, verstärken sie die Barrierefunktion der Darmmukosa. Das Risiko der Entstehung von Autoimmunerkrankungen kann so eingeschränkt werden [37].

Mit dem Einsatz von Probiotika können immunmodulatorische Wirkungen auch außerhalb des Darms erreicht werden. Da probiotische Kulturen die Funktionen des darmassoziierten Immunsystems fördern, werden über das GALT bestimmte Schleimhäute, wie die Bronchialschleimhaut, im positiven Sinne beeinflusst [33].

Auf Grundlage experimenteller Befunde wird durch die Zufuhr von Milchsäurebakterien die Freisetzung von Zytokinen beeinflusst. Zytokine werden auch als Mediatoren bezeichnet, da sie die Funktion der Zellen des Immunsystems regulieren.

Man unterscheidet im Wesentlichen vier Hauptgruppen von Zytokinen.

• Interferone – mit immunstimulierenden, vor allem antiviralen und antitumoralen Wirkungen
• Interleukine – dienen untereinander zur Kommunikation der Immunabwehrzellen (Leukozyten), um so koordiniert Krankheitserreger oder auch Tumorzellen zu bekämpfen
• Koloniestimulierende Faktoren – Wachstumsfaktoren der Erythrozyten und Leukozyten, beispielsweise das Erythropoetin (Synonyme: EPO, Erythropoietin)
• Tumornekrosefaktoren – endogene Botenstoffe der Zellen des Immunsystems; Tumornekrosefaktor-alpha – TNF-alpha, Kachektin – wirkt auf Entzündungen, die Erythropoese, die Immunabwehr, die Angiogenese und Tumoren; Tumornekrosefaktor-beta -TNF-beta, Lymphotoxin – aktiviert Makrophagen, die im Anschluss Interleukin-1, Interleukin-6 und TNF-alpha ausschütten

Schließlich tragen Probiotika durch Stimulierung der Zytokin-Ausschüttung zur Verbesserung der humoralen – Konzentration von Immunglobulinen, Interferonen und Interleukinen – und zellvermittelten – Aktivität von Makrophagen und B-Zellen – immunologischen Abwehr bei [12, 25, 37, 44]. Die probiotischen Mikroorganismen wirken unter anderem auf die Proliferation von Tumorzellen, Vermehrung von Viren, Aktivierung von Makrophagen, Entzündungsreaktionen sowie die Antikörperbildung [37, 44].

Anhand einer Untersuchung konnte die besondere Bedeutung der sekretorischen Immunglobulin A (IgA) Antikörper belegt werden [37]. Den gesunden Versuchspersonen wurde fermentierte Milch mit Bifidobakterien und Lactobacillus acidophilus und ein abgeschwächter Stamm von Salmonella typhi verabreicht. Das Ergebnis war eine um mehr als das Vielfache höhere Konzentration an spezifischem Serum IgA gegen Salmonella typhi [36].

In einer anderen Studie konnte mit Lactobacillus acidophilus sowohl eine Steigerung der Makrophagen-Aktivität als auch der Gamma-Interferon-Synthese in Lymphozyten gezeigt werden [25, 36]. Makrophagen stellen Fresszellen des Immunsystems dar, die Krankheitserreger durch Phagozytose aufnehmen und intrazellulär vernichten.

Durch den Einsatz von Probiotika kann die Immunantwort auf eine Schluckimpfung gegen Poliomyelitis verbessert werden. Poliomyelitis ist eine durch Polioviren hervorgerufene Infektionskrankheit, die bei Ungeimpften die muskelsteuernden Nervenzellen des Rückenmarks befallen und zu bleibenden Lähmungserscheinungen bis zum Tod führen kann.

Die probiotischen Laktobacillen sollten täglich mindestens 5 Wochen lang vor der Poliomyelitis-Impfung verabreicht werden, um signifikante Effekte zu erzielen. Sie führen zur Erhöhung folgender Parameter [10].

• Aktivität virusneutralisierender Antikörper
• Serumkonzentration an poliospezifischer IgG
• Lokale Immunität der Darmmukosa durch Steigerung der IgA-Konzentration

Allergische Rhinitis (Heuschnupfen)

Die Einnahme von Probiotika verringert die nasalen Symptome einer allergischen Rhinitis und kann somit dazu führen, dass die Medikation verringert werden kann [71, 73, 74]. Die krankheitsbezogene Lebensqualität steigt an [70, 72, 75].

Antikanzerogene Wirkung

Als gesichert gilt, dass die orale Aufnahme bestimmter Stämme von Lactobacillus acidophilus und casei über eine Veränderung des Keimspektrums im Dickdarm mit einer Reduktion von bakteriell synthetisierten Enzymen einhergeht [21]. Die Rede ist von der Beta-Glucoronidase, Nitroreduktase und der Azoreduktase. Diese Enzyme aktivieren Vorstufen beziehungsweise inaktivierte Formen von Karzinogenen und fördern so die Bildung atypischer Adenome. Letztere sind häufig Vorläufer des kolorektalen Karzinoms  [25, 31, 37, 44]. Auch die Verabreichung von Bifidobacterium bifidum und Lactobacillus GG hatte in Human- und Tierstudien eine Verminderung der Konzentrationen von Beta-Glucuronidase, Nitroreduktase und Azoreduktase in Darminhalt und Fäzes zur Folge [44].

Zudem wird durch die probiotische Wirkung der Milchsäurebakterien die Aktivität der von Dickdarmbakterien synthetisierten 7-alpha-Dehydroxylase gehemmt. Dieses Enzym wandelt primäre in sekundäre Gallensäuren um. Letztere steigern die Zellproliferation in der Dickdarmmukosa, führen zu einem unkontrolliertem Zellwachstum und fördern so die Entstehung eines Kolonkarzinoms [37]. Der Mechanismus der Hemmung der 7-alpha-Dehydroxylase beruht auf die säurebildenden Eigenschaften der probiotischen Mikroorganismen. Die exprimierten Milch- und Essigsäuren sowie kurzkettigen Fettsäuren senken den pH-Wert im Dickdarm. Da die 7-alpha-Dehydroxylase nur bei einem pH-Wert von 7,0-7,5 aktiv ist, führt der nun saure pH-Wert zu einem Aktivitätsabfall des Enzyms. Die Bildung karzinogen wirkender sekundärer Gallensäuren wird somit verhindert.

Nicht nur bei der Aufnahme fermentierter Milch, sondern auch nach längerem regelmäßigem Verzehr von Sauerkraut und Kimchi – in Korea regelmäßig verzehrte milchsauervergorene Gemüse, überwiegend Chinakohl – konnte eine Reduktion der Aktivitäten von Beta-Glucuronidase, Nitroreduktase, Azoreduktase und 7-alpha-Dehydroxylase in Darminhalt und Fäzes beobachtet werden [54].

Beim Erhitzen proteinreicher Lebensmittel entstehen heterozyklische Amine, die mutagene (Anregung von Mutationen im Erbgut) beziehungsweise kanzerogene (krebsbildende) Wirkungen entfalten können. Einige Stämme von Laktobacillen sind in der Lage, diese Amine zu binden und unschädlich zu machen. Weiterhin können Laktobacillen N-Nitrosoverbindungen abbauen, welche kanzerogen sind und beim Braten und Räuchern von Nahrungsmitteln oder im menschlichen Magen aus Nitriten und Aminen entstehen.

Anhand von tierexperimentellen Untersuchungen konnte bestätigt werden, dass milchsäureproduzierende Bakterien die Tumorentstehung und das Tumorwachstum bei Ratten zu hemmen, vermögen [20]. Den Ratten wurde das probiotisch wirksame Bifidobacterium longum und zugleich das karzinogene 2-Amino-3-Methylimidazol [4,5-f]-quinolin, das durch Erhitzung von Fleisch und Fisch entsteht, verabreicht. Indem Bifidobacterium longum den Abbau dieses kanzerogenen Pyrolyseprodukts fördert, senkt der probiotische Bakterienstamm in hohem Maße die Tumorrate [60].

Tierexperimentelle und klinische Studien sprechen dafür, dass probiotische Milchsäurebakterien durch folgende Kriterien der Karzinogenese im Darm entgegenwirken [19, 37, 44, 46, 48, 52, 56, 57].

• Unspezifische Stimulation des Immunsystems
• Verbesserung der zellulären Immunität
• Reduzierte Bildung karzinogener Substanzen im Darm
• Synthese von antimutagenen und antikarzinogenen Substanzen durch quantitative und qualitative Änderungen der Intestinalflora
• Hemmung der Tumorzellteilung und des Tumorwachstums durch Glykopeptide und Stoffwechselprodukte der Laktobacillen
• Verringerung der Erbgut verändernden Wirkung des Darminhalts
• Reduktion von bereits induzierten DNA-Schäden

Auch das Risiko einer extratestinalen Karzinogenese wird durch den regelmäßigen Einsatz von probiotischen Laktobacillen signifikant vermindert. Die Ergebnisse zahlreicher Studien machten deutlich, dass bei gesunden Versuchspersonen, die gebratenes Rindfleisch und zudem fermentierte Milch mit Lactobacillus casei verzehrten, die Mutagenität des Harns sank [3]. Ferner konnte durch die Aufnahme von Probiotika die Rezidivrate des superficialen Harnblasenkarzinoms reduziert werden [3].

Atopisches Ekzem (Neurodermitis)

Die Gabe von probiotischen Bakterien konnte bei Neugeborenen das Auftreten von Neurodermitis um die Hälfte reduzieren. Dabei erhielten sowohl die Mütter vor der Geburt als auch die Neugeborenen bis sechs Monate nach der Geburt den probiotischen Bakterienstamm Lactobacillus GG [34]. In einem späteren Follow-up der Studienteilnehmer zeigte sich ein Fortbestehen dieser Schutzwirkung [35].
Die Gabe von Probiotika führt bei Kindern mit atopischer Dermatitis zu einer signifikanten Verbesserung des SCORAD. Der SCORAD (Scoring Atopic Dermatitis) dient der Quantifizierung von Ausdehnung und Intensität des atopischen Ekzems [76, 77]. Auch bei Erwachsenen werden Probiotika in der Therapie des atopischen Ekzems [78].  

Divertikulose, Divertikulitis

Divertikulose ist eine Veränderung des Kolons in Form von kleinen Divertikeln der gesamten Darmwand und verläuft in der Regel völlig symptomfrei. Bei der Divertikulitis hingegen handelt es sich um eine Erkrankung des Kolons, bei der sich in den Divertikeln der Darmmukosa eine Entzündung bildet. Sowohl in der Prävention als auch Therapie der Divertikulose und Divertikulitis haben sich verschiedene Bakterienstämme als wirksam erwiesen [13, 16, 66]. Daher wird diese Art der Therapie in der Zukunft eine größere Rolle einnehmen als bisher.

Intestinale und vaginale Infekte

Fermentierten Milchprodukten beziehungsweise den darin enthaltenden Milchsäurebakterien werden eine Bedeutung bei der Verhinderung beziehungsweise Behandlung intestinaler Infektionen beigemessen [37, 44]. Dies betrifft sowohl virale, bakterielle als auch Pilzinfektionen.

In prospektiven Studien resultierte aus einer Gabe fermentierter Milch eine geringere Häufigkeit der durch Rotaviren ausgelösten Gastroenteritis im Kindesalter. Bei bereits erfolgter Infektion reduzierten die probiotischen Keime die Häufigkeit an Stuhlentleerungen sowie die Ausscheidung der Viren im Stuhl [32]. Rotaviren sind die häufigste Ursache für schwere Durchfallerkrankungen.

Der therapeutische Effekt von Probiotika konnte auch bei Diarrhöen (Durchfälle) anderer Ätiologie (Ursache), wie durch Strahlen- und Antibiotikatherapie bedingte Diarrhoe, festgestellt werden. Einer Multicenterstudie zur Folge führten Rehydrationslösungen mit einem Zusatz von Lactobacillus GG bei Kindern mit stark wässrigem Durchfall schneller zu einer Erholung [23]. Des Weiteren sind Berichte über den positiven Einfluss von Laktobacillen bei der durch Clostridium difficile – anaerobes, grampositives Stäbchenbakterium – ausgelösten Diarrhoe als Folge einer Antibiotika-Behandlung bekannt [8, 67].

Von praktisch-klinischem Interesse ist auch der Schutz probiotischer Kulturen vor einer Besiedlung der Magenschleimhaut mit Helicobacter pylori, ein gramnegatives, mikroaerophiles Bakterium [15, 67]. In einer Studie an 138 Patienten konnte gezeigt werden, dass die Verabreichung von probiotischem Joghurt mit Lactobazillen und Bifidobakterien die Eradikationsrate von Helicobacter pylori in Kombination mit antibiotischer Therapie verbessern konnte [64]. Somit kommen Probiotika in der Prävention und Therapie einer Gastritis eine wesentliche Bedeutung zu.

Durchaus erfolgreich erwies sich der Einsatz von Milchsäurebakterien bei vaginalen Mykosen (Scheidenpilz) [29, 30]. Unter kontrollierten Versuchsbedingungen verzehrten Frauen mit rezidivierender Candidavulvovaginitis über einen Zeitraum von 6 Monaten täglich einen Lactobacillus-acidophilus-haltigen Joghurt. Die antimikrobielle Wirkung der Lactobacillen wurde durch eine signifikante Abnahme der klinischen Symptomatik und einer Reduktion der Besiedlung mit dem Pilz Candida albicans deutlich [25, 36, 44]. Weiterhin schützen die probiotischen Keime auch den Enddarm und die Schleimhäute vor einem Befall mit Candida albicans [37, 67].

Die Gabe von Laktobazillen kann die Rezidivquote (Wiederauftreten der Erkrankung) der bakteriellen Vaginose signifikant um etwa 50 % senken. Des Weiteren wird eine stark gestörte Flora (vaginale Mikrobiota) dadurch signifikant verbessert [79, 80].

Indem Probiotika das intestinale Immunsystem verbessern, die Darmflora normalisieren und entzündliche Gewebereaktionen hemmen, können sie den Krankheitsverlauf sowohl von chronisch-entzündlichen Darmerkrankungen, wie Morbus Crohn und Colitis ulcerosa, als auch von extraintestinalen Erkrankungen, wie rheumatischer Arthritis und Allergien, positiv beeinflussen [38]. Als Ursache entzündlicher und allergischer Reaktionen gilt die Fehlregulation der Immunantwort auf die Antigenstruktur von darmeigenen Mikroorganismen [38]. Patienten mit einer chronisch-entzündlichen Darmerkrankung oder extraintestinalen Erkrankungen weisen deshalb eine Fehlzusammensetzung ihrer Darmflora auf, wodurch die Toleranz der darmeigenen Mikroorganismen offenbar gestört ist. Gesunde Menschen tolerieren hingegen ihre Darmflora.

Bei Colitis ulcerosa-Patienten führte eine Behandlung mit dem E.coli-Stamm Nissle zu einem deutlichen Rückgang von Krankheitszeichen innerhalb von 12 Monaten [42, 59].

Neben intestinalen und vaginalen Infekten spielen probiotische Organismen auch bei urogenitalen Infekten eine Rolle. Mehrere Berichte sprechen dafür, dass durch die regelmäßige Zufuhr von Probiotika die Rezidivhäufigkeit von Zystitiden gesenkt werden konnte [58].

Irritables Kolon (Reizdarmsyndrom)

Beim irritablen Kolon handelt es sich um das Reizdarmsyndrom, das mit vom Dünn- und Dickdarm ausgehenden Beschwerden einhergeht. In der Mehrzahl der Fälle stehen bestimmte Symptome im Vordergrund. Dazu gehören Obstipation (Verstopfung), Diarrhoe (Durchfall) und mit Schmerzen verbundene Flatulenz (Blähungen) [37].

Das irritable Kolon ist eine Faktorenkrankheit, das heißt, dass die Erkrankung durch verschiedene Faktoren ausgelöst werden kann. Mehrere Hinweise sprechen dafür, dass Besonderheiten in der Zusammensetzung der Darmflora an der Entstehung des irritablen Kolons beteiligt sind. In Therapiestudien wurde die Wirkung von Probiotika auf Patienten mit Reizdarmsyndrom getestet, wobei die Ergebnisse äußerst positiv ausfielen. Die fermentierten Lebensmittel, die zum größten Teil mit Lactobacillus plantarum versetzt waren, stellten bei den Patienten das Gleichgewicht des Darms wieder her und führten zum Aufbau einer gesunden Darmflora. Daraus resultierte ein signifikanter Rückgang sowohl der abdominellen Schmerzen als auch der Flatulenz [53].

In einer Studie an 77 Teilnehmern mit Reizdarmsyndrom konnte durch die Behandlung mit dem Bifidobakterium infantis eine Normalisierung des Verhältnisses von entzündungshemmenden und entzündungsfördernden Signalstoffen sowie eine Verbesserung der Symptome erreicht werden [55].

Senkung des Serum-Cholesterinspiegels

Der cholesterinspiegelsenkende Effekt von probiotischen Milchsäurebakterien liegt der Beobachtung zugrunde, dass Männer vom Stamme der Massai in Afrika täglich 4-5 Liter fermentierte Milch trinken und einen überaus niedrigen Serumcholesterinspiegel aufweisen [37].

Besonders fermentierte Milch und mit Lactobacillus acidophilus angereicherte Milch führten in einigen Studien zum Absinken des Serumcholesterins [18, 22, 39]. Es existieren jedoch auch Studien, die keinen Zusammenhang zwischen Probiotika und Serumcholesterinspiegel nachweisen konnten. So kamen eine Reihe gezielter Untersuchungen mit Joghurt, überwiegend unter Verwendung von Lactobacillus acidophilus hergestellt, zu uneinheitlichen Ergebnissen [1, 50].

Als möglicher Wirkmechanismus steht ein hemmender Effekt der Probiotika auf das Enzym 3-Hydroxy-3-methyl-glutaryl-CoA-Reduktase – HMG-CoA-Reduktase – in Diskussion [50]. Die HMG-CoA-Reduktase überführt in der Leber das durch Abbau der freien Fettsäuren entstehende HMG-CoA zu Cholesterin. Aufgrund der Enzymhemmung wird schließlich die endogene Cholesterinsynthese eingeschränkt und der Cholesterinspiegel im Serum erniedrigt [25].

Des Weiteren wird vermutet, dass probiotische Milchsäurebakterien konjugierte Gallensäuren dekonjugieren können, wodurch weniger Gallensäuren reabsorbiert werden. Die Folge daraus ist eine erhöhte De-novo-Synthese von Gallensäuren. Für deren Neubildung wird vermehrt endogenes Cholesterin herangezogen, woraus eine Senkung des Serumcholesterinspiegels resultiert [69].

Für den cholesterinspiegelsenkenden Effekt ist neben der Wirkung von Probiotika auf endogenes Cholesterin vermutlich auch der Einfluss auf exogenes Cholesterin entscheidend. Es wird davon ausgegangen, dass probiotische Kulturen das mit der Nahrung zugeführte Cholesterin direkt abbauen können [69].

Potentielle Wirkung bei hepatischer Enzephalopathie und Niereninsuffizienz

Patienten mit hepatischer Enzephalopathie beziehungsweise Niereninsuffizienz (Nierenschwäche) leiden unter einer Funktionsstörung der Leber beziehungsweise der Niere. Durch Reduktion toxischer Proteinabbauprodukte und eine verminderte Resorption von Ammoniak (NH₃) infolge einer Senkung des pH-Werts im Darm, können Probiotika zur Prävention dieser Erkrankungen beitragen beziehungsweise bei bereits bestehender Erkrankung die Symptome lindern [67].

Lactoseintoleranz

Personen mit Lactoseintoleranz (Milchzuckerunverträglichkeit) sind nicht oder nur zum Teil in der Lage, die über die Nahrung aufgenommene Lactose (Milchzucker) abzubauen. Die mangelhafte Lactoseverdauung beruht auf einer fehlenden oder verminderten Produktion des Enzyms Beta-Galactosidase, das auch als Lactase bezeichnet wird. Lactase spaltet im Dünndarm Milchzucker in die für den Menschen verwertbare Zuckerarten Glucose und Galactose. Gelangt ungespaltene Lactose in den Dickdarm, wird sie von den Darmbakterien vergoren. Die Gärungsprodukte führen in zeitlicher Verzögerung nach dem Genuss von Milch beziehungsweise Milchprodukten zu Flatulenz, Meteorismus, Druckgefühl und Diarrhoe [25, 44].

Der Verzehr von Milchprodukten in fermentierter Form wird von Lactasemangelsyndrom-Patienten vergleichsweise gut toleriert [10, 24, 45, 49]. Die Ursache dafür liegt in der hohen Anzahl an lebenden Milchsäurebakterien, die das lactosespaltende Enzym Beta-Galactosidase enthalten. Dieses ist in der Bakterienzelle fest eingeschlossen und kann unterstützt durch die Pufferkapazität der Milch unbeschadet den Magen passieren – es wird bei einem pH-Wert von unter 3 schnell inaktiviert. Aufgrund der hohen Gallensalzkonzentration im oberen Dünndarm wird vermutlich die Durchlässigkeit der Bakterienzellmembran erhöht, wodurch die Freisetzung der Lactase ins Darmlumen gefördert wird. In der Folge kommt es zum vermehrten Lactose-Abbau [10, 24, 37, 41, 45, 49, 68].

Entscheidend für die Ausschüttung von Beta-Galactosidase aus den Bakterienzellen ist die Struktur der Zellwand, die von Bakterium zu Bakterium Unterschiede aufweist. Beim Vergleich von Lactobacillus acidophilus und Lactobacillus bulgaricus mit gleicher Lactaseaktivität im Zellinneren konnte festgestellt werden, dass die Aufnahme von probiotischen Milchprodukten, die hauptsächlich L. bulgaricus enthielten, zu einer wesentlich höheren Lactosetoleranz bei Patienten führte. Das liegt an der spezifischen Wandstruktur dieser Bakterienart, die einen gesteigerten Lactase-Austritt und damit eine vermehrte Lactose-Spaltung im Darmlumen ermöglicht [47]. Da bei der Herstellung von fermentierten Milchprodukten verschiedene Bakterienstämme und -arten verwendet werden, variiert die Lactosetoleranz in Abhängigkeit vom verzehrten Produkt [10, 24, 37, 41, 45, 49, 68].

Hitzebehandelte fermentierte Milchprodukte haben einen weniger ausgeprägten Effekt auf die Lactoseintoleranz. Deshalb sollten Patienten darauf achten, nur solche Milcherzeugnisse mit lebenden Keimen auszuwählen [10, 24, 37, 41, 45, 49, 68].

Strahlentherapie (Radiotherapie, Radiatio)

Es konnte festgestellt werden, dass Patienten nach Radiatio des Beckens weniger unter Diarrhoe (Durchfall) litten, wenn sie milchsäureproduzierende Bakterien einnahmen [62]. Außerdem konnte durch den Verzehr fermentierter Milchprodukte das Ausmaß der Spätfolgen der Strahlentherapie reduziert werden [28].

Verzögerung des Alterungsprozesses

Wissenschaftliche Befunde belegen zunehmend die Bedeutung intestinaler Mikroorganismen für Funktionen des menschlichen Organismus. Von besonderem Interesse ist der Einfluss der Darmflora auf den Alterungsprozess. Mit zunehmendem Alter nimmt die Anzahl der Bifidobakterien ab und die von Clostridium perfringens ab. Das führt zu einer erhöhten Putreszenz – bakterieller Proteinabbau – im Kolon und damit zur Bildung toxischer Abbauprodukte. Möglicherweise sind diese toxischen Abbauprodukte am Alterungsprozess beteiligt.

Schon Ende des 19. Jahrhunderts sah der russische Bakteriologe Ilja Metschnikow einen Zusammenhang zwischen probiotischen Mikroorganismen und der Alterung. Da Probiotika in der Lage sind, die Intestinalflora zugunsten der Bifidobakterien zu modifizieren, wird die Putreszenz im Kolon reduziert [51]. Somit könnte durch eine regelmäßige Zufuhr probiotischer Milchsäurebakterien der Alterungsprozess verzögert werden.

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