Dynamische Veränderungen der Gehirntätigkeit und des Darmmikrobioms bei Gewichtsabnahme
05.12.2023 Weltweit sind mehr als eine Milliarde Menschen fettleibig. Fettleibigkeit ist ein Risikofaktor für Herz-Kreislauf-Erkrankungen, Diabetes und einige Krebsarten. Dauerhaftes Abnehmen ist jedoch nicht einfach: Es ist bekannt, dass komplexe Wechselwirkungen zwischen Körpersystemen wie der Darmphysiologie, Hormonen und dem Gehirn dagegen arbeiten. Eine Methode zur Gewichtsabnahme ist die intermittierende Energierestriktion (IER, Intervallfasten oder intermittierendes Fasten), bei der sich Tage des relativen Fastens mit Tagen des normalen Essens abwechseln.
„Hier zeigen wir, dass Intervallfasten die menschliche Gehirn-Darm-Mikrobiom-Achse verändert. Die beobachteten Veränderungen im Darmmikrobiom und in der Aktivität in den mit dem Darm verbundenen Hirnregionen während und nach der Gewichtsabnahme sind hochdynamisch und zeitlich gekoppelt“, so der Studienautor Dr. Qiang Zeng, ein Forscher am Health Management Institute des PLA General Hospital in Peking. Die Studie wurde in Frontiers in Cellular and Infection Microbiology veröffentlicht.
Der schnelle Weg zur Gewichtsabnahme
Die Autoren untersuchten mit Hilfe von Metagenomik an Stuhlproben, Blutmessungen und funktioneller Magnetresonanztomographie (fMRI) Veränderungen in der Zusammensetzung des Darmmikrobioms, physiologische Parameter und die Serumzusammensetzung sowie die Gehirnaktivität bei 25 fettleibigen chinesischen Frauen und Männern, die eine IER-Diät machten. Die Teilnehmer waren im Durchschnitt 27 Jahre alt und hatten einen BMI zwischen 28 und 45.
„Ein gesundes, ausgewogenes Darmmikrobiom ist entscheidend für die Energiehomöostase und die Aufrechterhaltung des Normalgewichts. Im Gegensatz dazu kann ein anormales Darmmikrobiom unser Essverhalten verändern, indem es bestimmte Gehirnbereiche beeinflusst, die an einer Sucht beteiligt sind“, erklärte Mitautor Dr. Yongli Li von der Abteilung für Gesundheitsmanagement des Henan Provincial People’s Hospital in Henan, China.
Zunächst durchliefen die Teilnehmer eine 32-tägige „hochkontrollierte Fastenphase“, in der sie von einem Diätassistenten individuell gestaltete Mahlzeiten erhielten, deren Kalorienwert schrittweise auf ein Viertel ihrer Grundenergiezufuhr gesenkt wurde. Anschließend verbrachten sie 30 Tage in einer „niedrig kontrollierten Fastenphase“, in der sie eine Liste mit empfohlenen Lebensmitteln erhielten: Teilnehmer, die sich genau an diese Diät hielten, erhielten 500 Kalorien pro Tag für Frauen und 600 Kalorien pro Tag für Männer.
Synchrone Veränderungen der Gehirnaktivität und des Darmmikrobioms
Am Ende der Studie hatte sich ihr Körpergewicht um durchschnittlich 7,6 kg bzw. 7,8 % verringert. Wie erwartet, hatten sich auch ihr Körperfettanteil und ihr Taillenumfang verringert.
Auch der Blutdruck und die Serumwerte von Nüchternplasmaglukose, Gesamtcholesterin, HDL und LDL sowie die Aktivität der wichtigsten Leberenzyme waren gesunken. Dies deutet darauf hin, dass das Intervallfasten dazu beiträgt, fettleibigkeitsbedingte Komorbiditäten wie Bluthochdruck, Hyperlipidämie und Leberfunktionsstörungen zu verringern.
Die Autoren beobachteten nach dem intermittierenden Fasten eine Abnahme der Aktivität von Gehirnregionen, die an der Regulierung von Appetit und Sucht beteiligt sind. Innerhalb des Darmmikrobioms nahm die Häufigkeit der Bakterien Faecalibacterium prausnitzii, Parabacteroides distasonis und Bacterokles uniformis stark zu, während die Häufigkeit von Escherichia coli abnahm.
Weitere Analysen zeigten, dass die Häufigkeit von E. coli, Coprococcus comes und Eubacterium hallii negativ mit der Aktivität des linken orbitalen inferioren frontalen Gyrus des Gehirns verbunden war, der bekanntermaßen eine Schlüsselrolle bei exekutiven Funktionen spielt, einschließlich unseres Willens, Gewicht zu verlieren. Im Gegensatz dazu war die Häufigkeit der Bakterien P. distasonis und Flavonifractor plautii positiv mit der Aktivität von Hirnregionen korreliert, die mit Aufmerksamkeit, motorischer Hemmung, Emotionen und Lernen in Verbindung stehen.
Veränderungen im Gehirn und im Mikrobiom verknüpft
Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass Veränderungen im Gehirn und im Mikrobiom während und nach einer Gewichtsabnahme miteinander verknüpft sind – entweder weil sie sich gegenseitig bedingen oder weil ein unbekannter anderer Faktor beide beeinflusst. Da es sich bei der Studie um eine Korrelationsstudie handelt, kann sie die Richtung der zugrundeliegenden Kausalität nicht klären.
„Man nimmt an, dass das Darmmikrobiom auf komplexe, bidirektionale Weise mit dem Gehirn kommuniziert. Das Mikrobiom produziert Neurotransmitter und Neurotoxine, die über Nerven und den Blutkreislauf zum Gehirn gelangen. Im Gegenzug steuert das Gehirn das Essverhalten, während Nährstoffe aus unserer Ernährung die Zusammensetzung des Darmmikrobioms verändern“, so Koautorin Dr. Xiaoning Wang vom Institut für Geriatrie des PLA General Hospital.
Koautorin Dr. Liming Wang, ebenfalls vom Health Management Institute in Peking, sagte: „Die nächste Frage, die es zu beantworten gilt, ist der genaue Mechanismus, durch den das Darmmikrobiom und das Gehirn bei fettleibigen Menschen kommunizieren, auch während der Gewichtsabnahme. Welche spezifischen Regionen des Darmmikrobioms und des Gehirns sind für eine erfolgreiche Gewichtsabnahme und die Aufrechterhaltung eines gesunden Gewichts entscheidend?“
© Psylex.de – Quellenangabe: Frontiers in Cellular and Infection Microbiology (2023). DOI: 10.3389/fcimb.2023.1269548