Der Aspekt der Darmgesundheit bzw. eines optimal funktionierenden und gesunden Darms ist in den vergangenen Jahren immer stärker in den öffentlichen Fokus gerückt.

Dabei zeigen neuere Untersuchungen, dass das Mikrobiom (also die Zusammensetzung der Bakterien, die unseren Darm bewohnen) profunde Auswirkungen auf unsere Physiologie, unsere Immunfunktion und unseren Stoffwechsel haben kann (4) und es starke Zusammenhänge zwischen der Darmbesiedlung, der Gen-Expression und dem Metabolismus gibt, die auf unsere Allgemeingesundheit einwirken (z.B. indem sie das Körpergewicht, die glykämische Kontrolle und Entzündungszustände im Darm beeinflussen) (5)(6). Bisher blieb jedoch unklar, ob das Mikrobiom als kausaler Faktor betrachtet werden sollte, oder ob es nicht vielmehr ein Spiegelbild unserer eigenen Physiologie ist (7).

Die menschliche Gesundheit wird durch Wechselwirkungen zwischen der Darm-Mikrobiota, dem Wirt und der Umwelt beeinflusst. der Umwelt. Der Mensch ist ein Supraorganismus, der sowohl aus menschlichen Zellen als auch aus mikrobiellen Zellen besteht, insbesondere der Darm-Mikrobiota. Die Darm-Mikrobiota steht in Wechselwirkung mit der Genetik des Wirts und der Umwelt (hauptsächlich die Ernährung), um die Gesundheit des menschlichen Wirtes zu beeinflussen. Einerseits setzt die Darm-Mikrobiota Giftstoffe, wie Lipopolysaccharide, und nützliche Stoffwechselprodukte, wie Vitamine und kurzkettige Fettsäuren Fettsäuren, frei, um den Menschen zu schädigen bzw. zu ernähren. Andererseits übt die Humangenetik auch durch angeborene Immunität oder Nährstoffverfügbarkeit selektiven Druck auf die Darm-Mikrobiota aus. Die Ernährung und bestimmte Medikamente haben ein größeres Potenzial, die Struktur und Funktion der Darm-Mikrobiota zu beeinflussen, als die Genetik des Wirts und modulieren so den Gesundheitszustand des Supraorganismus. (Bildquelle: Zhao, 2013)

Einer der vielen Interessensbereiche ist die Auswirkung der Darmbesiedlung auf die Regulation des Körpergewichts bzw. ihre Bedeutung im Kampf gegen Übergewicht und die daraus resultierenden gesundheitlichen Folgen, wie z.B. Herz-Kreislauf-Erkrankungen, nicht-alkoholische Fettleber und Typ 2 Diabetes (9).

Inzwischen kristallisiert sich immer mehr heraus, dass das Mikrobiom des Darms so etwas wie eine Art von „Kontrollzentrum“ für die Energiebilanz ist (22)(23)(24). Einerseits entscheidet sich im Verdauungstrakt, wie viel Energie (Kalorien) durch die Nahrung aufgenommen werden. Andererseits findet eine Beeinflussung bei der Ausschüttung von Darmhormonen statt (die auf Hunger und Sättigung einwirken). Zudem entstehen bei der Verdauung von Nahrung (z.B. Ballaststoffen) Metaboliten in Form von kurzkettigen Fettsäuren (sog. SCFAs), die eine Signalwirkung ausüben (8).

Auswirkung von ballaststoffarmer und ballaststoffreicher Ernährung auf die Zusammensetzung, Diversität und Funktion der Darm-Mikrobiota in der Wirtsphysiologie.6 CVD=Kardiovaskuläre Krankheit; CHD = Koronare Herzkrankheit; CAD = Koronare Arterienkrankheit; T2DM = Typ 2 Diabetes mellitus. (Bildquelle: McKeown et al., 2022)

So zeigen gut kontrollierte Ernährungsstudien, dass eine ballaststoffreiche Ernährung zu einer Verringerung der metabolisierbaren Energie führt und dass eine unterschiedliche Energiezufuhr dazu in der Lage ist (25), die Energiegewinnung durch die Nahrung auf eine Art und Weise zu modulieren, die mit der Darmbesiedlung korreliert ist (26).

Nichtsdestotrotz mangelte es bisher an quantitativen Untersuchungen zur Bezifferung des Gesamt-Beitrags des Mikrobioms zur Energiebilanzgleichung (z.B. hinsichtlich der Energieaufnahme, des Energieverbrauchs und der Energieverluste). Hinzu kommt, dass vergangene Studien nicht präzise genug waren, um etwaige Differenzen bei der Zusammensetzung der Darmbesiedlung zu identifizieren, obwohl bekannt ist, dass es z.T. starke individuelle Unterschiede gibt.

Diese Lücke soll nun durch eine aktuelle, gut kontrollierte Untersuchung geschlossen werden, bei der die Wechselwirkung zwischen (ballaststoffreicher) Ernährung und Darmbesiedlung im Kontext des menschlichen Energiehaushalts näher analysiert wurde. Die Resultate dieses Experiments liefern uns einige simple Praxisempfehlungen, die sich nicht nur im Falle einer Diät als nützlich erweisen könnten.

Hinweis: Dieser Artikel erschien als Editorial-Beitrag in der Juli 2023 Ausgabe des MHRx Magazins. Registriere dich kostenlos oder logge dich mit deinem bestehenden Account ein, um weitere Editorals zu lesen.

Simple Diät-Unterstützung? Eine ballaststoffreiche, natürliche Ernährung reduziert die Kalorienaufnahme & begünstigt Gewichtsverlust

Was wurde untersucht?

Mit ihrer Untersuchung wollten Corbin et al. (2023) mehr über die Auswirkungen einer Mikrobiom-unterstützenden Ernährung auf die Energiebilanz herausfinden (1). Eine solche Kost wurde wie folgt charakterisiert:

• Hoher Gehalt an Ballaststoffen (26g pro 1.000 kcal)
• Reich an resistenter Stärke
• Lebensmittel mit hoher Partikelgröße
• Geringer Anteil hochverarbeiteter Lebensmittel

Zur Kontrolle diente eine typisch westliche Ernährungsweise („western diet“), die nicht nur arm an Ballaststoffen (6,4g pro 1.000 kcal) war, sondern auch einen geringen Gehalt an resistenter Stärke aufwies und auf Lebensmittel mit niedriger Partikelgröße setzte, die zudem reich an stark verarbeiteten Produkten war. Beide Ernährungsformen lieferten eine identische Menge an Energie (Kalorien) und Makronährstoffen (Protein, Fett, Kohlenhydrate).

Bei den Probanden, die an diesem Experiment teilnahmen, handelte es sich um 17 gewichtsstabile Individuen (9 Männer, 8 Frauen) mit einem BMI von 30 kg/cm² oder weniger.

Basis Charakteristika der 17 Studienteilnehmer. (Bildquelle: Corbin et al., 2023)

Das Experiment wurde von den Wissenschaftlern in mehrere Phasen eingeteilt, wobei man zunächst über einen Zeitraum von 9 Tagen den Energiebedarf der Teilnehmer evaluierte. Im Anschluss daran wurden die Probanden entweder einer Mikrobiom-unterstützenden Ernährung (MBD) oder einer westlichen Ernährung (WD) zugewiesen. Die ersten 11 Tage verbrachten die Individuen außerhalb des Labors („Free Living“). An diese Phase schloss sich eine 12-tägige Periode an, bei der die Studienteilnehmer sich im Labor befanden und alle Mahlzeiten vom Personal gestellt wurden. Der Kaloriengehalt wurde so gewählt, dass eine ausgeglichene Energiebilanz erreicht wurde (weder Zu- noch Abnahme).

Dieser ganze Prozess wurde nach einer Wash-Out-Periode von mindestens 14 Tagen noch einmal wiederholt, wobei die Probanden, die vorher die MBD befolgten nun eine WD einhielten und vice versa („Crossover“-Design).

Das primäre Outcome, welches in Augenschein genommen wurde, war die verwertbare Energie bzw. die geschätzte Energieaufnahme. Dies beinhaltete eine Messung der Energiezufuhr minus der Energieverluste, die über den Stuhl ausgeschieden wurden.

Zu den weiteren Variablen, die evaluiert und dokumentiert wurden, gehört die Konzentration der Darm-Hormone (u.a. GLP-1, Leptin und PP), das subjektive Hunger- und Sättigungsgefühl, die Nahrungsaufnahme und die Körperkomposition. Zudem fand eine Analyse der Mikrobiom-Veränderung statt, was einerseits eine Bestimmung der bakteriellen Biomasse im Stuhl, die Diversität des Mikrobioms und eine Messung der Anzahl der mikrobiellen Spezies beinhaltete. Außerdem untersuchten die Forscher die Konzentration der kurzkettigen Fettsäuren (SFCAs) auf Basis von Stuhl- und Serumproben.

Was haben die Forscher herausgefunden?

Kalorienaufnahme (verwertbare Energie)

Die Auswertung der Daten zeigte eine Reduktion der Kalorienaufnahme in Probanden, die eine MBD befolgten, wobei die Einhaltung einer MBD – im Vergleich zu einer WD – zu einem täglichen Kalorienverlust von 116 ± 56 kcal (P<0,0001) führte, ohne Einflüsse auf den Kalorienverbrauch, die Nahrungsaufnahme oder das Hunger- und Sättigungsgefühl zu nehmen (P>0,05).

Die Kalorienaufnahme lag während der MBD-Periode im Schnitt bei 89,5% und während der WD-Periode bei 95,4% (P<0,0001).

a.) Täglicher Energieverlust jedes Teilnehmers in den Fäkalien bei der WD Vs. MBD in Gramm CSB/Tag (g CSB/Tag). b.) Metabolisierbare Energie des Wirts, basierend auf dem Verhältnis von CSB im Kot zur Nahrungsaufnahme. c.) Berechnete nicht-metabolisierbare Energie des Wirts (kcal). Es handelt sich um Mittelwerte ± s.e.m. n = 17 pro Ernährungsgruppe für alle Panels. Die P-Werte stammen aus linearen Regressionsmodellen mit gemischten Effekten und zeigen einen statistisch signifikanten Effekt der Ernährung auf jeden Endpunkt an. CSB = Chemischer Sauerstoffbedarf; MBD = Mikrobiom-unterstützende Ernährung (Grün); WD = typisch westliche Ernährung (Lila). (Bildquelle: Corbin et al., 2023)

Körpergewicht & -fett

Gleichwohl führte die Einhaltung einer MBD während der 12-tägigen Phase im Labor zu einem stärkeren Gewichtsverlust (-626g [MBD] Vs. -134g [WD]) als die Einhaltung einer WD. Die Studienteilnehmer verloren während dieser Zeit auch mehr Körperfett während der MBD (-290g [MBD] Vs. -65g [WD]), allerdings erreichte dieser Wert (relativ knapp) keine statistische Signifikanz (p=0,06).

a.) Gewichts- und b.) Fettmasseveränderungen bei WD Vs. MBD; n=16 pro Ernährungsform. Die P-Werte stammen aus Regressionsmodellen mit linearen gemischten Effekten und zeigen einen statistisch signifikanten Effekt der Ernährung auf jeden Endpunkt an. (Bildquelle: Corbin et al., 2023)

Mikrobiom

Die Aufnahme einer Mikrobiom-unterstützenden Ernährung (MBD) führte zu einer signifikanten Zunahme der bakteriellen Biomasse im Stuhl und einer Steigerung der Beta-Diversität. Es konnte zudem eine Veränderung bei der Konzentration diverser bakterieller Spezies im Darm festgestellt werden, wobei große Effektgrößen im Falle der Konzentration bei insgesamt 10 Spezies dokumentiert wurden.

Dies sorgte auch dafür, dass in Stuhl und Serum höhere Konzentrationen an kurzkettigen Fettsäuren (SCFAs) gemessen werden konnten, was als Indikator für eine erhöhte intestinale SCFA-Synthese und -Absorption gesehen werden kann.

a.) Fäkale und b.) zirkulierende (Serum) kurzkettige Fettsäuren. Es handelt sich um Mittelwerte ± s.e.m. dargestellt (n = 17 pro Ernährungsform für Panel a und n=16 für Panel b). Die Fehlerbalken sind als s.e.m. dargestellt. Die P-Werte stammen aus Regressionsmodellen mit linearen gemischten Effekten und zeigen einen statistisch signifikanten Effekt der Ernährung auf fäkale und Serum-SCFAs an. MBD = Mikrobiom-unterstützende Ernährung (Grün); SCFA  = kurzkettige Fettsäuren; WD = typisch westliche Ernährung (Lila). (Bildquelle: Corbin et al., 2023)

Bei allen restlichen Variablen (d.h. Nahrungsaufnahme, Darm-Hormone sowie Hunger- und Sättigungsgefühl) konnten keine signifikanten Unterschiede bei den Gruppen ermittelt werden.

Zusammenfassung & Abschließende Worte

Das Experiment von Corbin et al. (2023) liefert uns einen tieferen Einblick hinsichtlich der Bedeutung und Wirkungsweise von Ballaststoffen auf die Energiebilanz. Es ist ein Nachweis dafür, dass eine ballaststoffreiche Ernährung – durch eine Reduktion der Kalorienaufnahme (im konkreten Fall von durchschnittlich 95,4% auf 89,5%) – die Abnehmbemühungen unterstützen kann. Die tägliche Kalorienzufuhr verringerte sich durch die Umstellung auf eine Mikrobiom-unterstützende Kost (26g Ballaststoffe pro 1.000 kcal, hoher Gehalt an resistenter Stärke sowie natürliche [nicht stark verarbeitete] Lebensmittel) um 116 ± 56 kcal.

Dies mag zwar initial betrachtet nicht wie eine besonders hohe Zahl anmuten, allerdings sollten wir keinesfalls den Langzeiteffekt solch geringer Einsparungen vernachlässigen: Eine um ~100 kcal/Tag verringerte Kalorienaufnahme summiert sich binnen 30 Tagen auf 3.000 kcal auf, die dem Körper letzten Endes „erfolgreich“ entzogen wurden. Verdreifachen wir diesen Zeitraum (von 30 auf 90 Tage) landen wir bereits bei 9.000 kcal, was dem Energiewert von mehr als 1 kg Fett entspricht.

Die beobachtete individuelle Variabilität bei den potenziellen Einsparungen scheint jedoch, wie die Forscher feststellen konnten, bei einer ballaststoffreichen Ernährung (zumindest in dem kurzen Studienzeitraum) größer zu sein (84,2% – 96,1%), als bei einer typisch westlichen Ernährung (94,1% – 97%). Damit ist folgendes gemeint: Während die prozentuale Kalorienaufnahme bei einigen Personen nach der Umstellung auf eine MBD sogar bei 84,2% lag (was einer größeren „Einsparung“ entspricht), profitierten andere Individuen bei einer prozentualen Kalorienaufnahme von 96,1% nur marginal oder gar nicht von einer solchen Adaption.

Diese Differenzen, so spekulieren die Forscher, könnten mit der unterschiedlichen Darmbesiedlung (dem Mikrobiom) zusammenhängen, die von Mensch zu Mensch sehr unterschiedlich ausfallen können. Und in der Tat konnte man feststellen, dass sich die Konzentration bestimmter bakterieller Spezies besser für die Schätzung der Kalorienabsorption eignete, als bei anderen. Insofern steht die Annahme im Raume, dass die Zusammensetzung des Mikrobioms bei einer ballaststoffreichen Ernährung ausschlaggebend ist, wenn es um die Kalorienaufnahme geht. Interessanterweise reichte der kurze Studienzeitraum aus, um signifikante Veränderungen bei der Darmbesiedlung festzustellen, aber es könnte ganz einfach sein, dass ein größerer Zeitraum vonnöten ist, damit sich das Mikrobiom in eine Richtung entwickelt, die metabolisch – also im Kontext einer Diät bzw. dem Zwecke der Gewichtserhaltung – vorteilhafter erscheint.

Corbins Studienergebnisse stützen jedoch ein Gros der bisherigen Studienlage zur Bedeutung und Rolle von Ballaststoffen im Kampf gegen Übergewicht, die eindeutig aufzeigen, dass eine ballaststoffreiche(re) Ernährung eine etwaige Gewichtsreduktion unterstützen (3)(10)(11)(12)(13)(14)(15)(16) – was auch dann zu gelten scheint, wenn die Steigerung der Ballaststoffe zu einer erhöhten Produktion kurzkettiger Fettsäuren (SCFAs) führt, die beispielsweise eine Energiequelle des Darms sind.

Potenziell wichtige Mechanismen für die Wirkung von Ballaststoffen auf den Energiehaushalt. Die Größe der Kästchen und Pfeile ist willkürlich und stellt keine Hinweise auf die Größenordnung dar. (Bildquelle: Hervik & Svihus, 2019)

Auch wenn noch einige elementare Fragen hinsichtlich der Rolle und Funktion von Ballaststoffen zur Senkung der Kalorienaufnahme offen sind und der langfristige individuelle metabolische Nutzen unklar bleibt, muss ich dir hoffentlich nicht lang und breit erläutern, dass die Einhaltung bzw. Umstellung auf eine ballaststoffreiche Kost noch zahlreiche weitere gesundheitliche und physiologische Vorteile bietet – darunter z.B. eine Optimierung der Darmgesundheit, ein höheres Sättigungsgefühl, eine idealere glykämische Kontrolle, um nur einige zu nennen. Diese „Boni“ sollte man als gesundheitsorientierter Sportler ohnehin nicht so einfach auf dem Tisch liegen lassen, sondern schlicht und ergreifend mitnehmen.

Und im Optimalfall unterstützt dich eine solche Ernährung zusätzlich bei deiner Diät. Angesichts der Tatsachen könnte es sich also lohnen, wenn du deine tägliche Ballaststoffzufuhr mal spaßeshalber berechnest und schaust, ob du auf die in dieser Untersuchung veranschlagten 26g pro 1.000 kcal kommst. Weiterhin könnte es nicht schaden, wenn du ein paar Lebensmittel in die Ernährung integrierst, die resistente Stärke enthalten und dich nicht nur von Fast Food ernährst.

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Bildquelle Titelbild: depositphotos / golubovy