Darmbarriere

Die Darmbarriere ist eine physiologische Schutzschicht, die den Darm vor dem Eindringen schädlicher Substanzen und Mikroorganismen schützt. Sie spielt eine entscheidende Rolle bei der Aufrechterhaltung der Darmgesundheit und der Verhinderung von Krankheiten.

Anatomie der Darmbarriere

Die Darmbarriere besteht aus verschiedenen Komponenten, die zusammenarbeiten, um den Darm zu schützen. Zu den Hauptkomponenten gehören die Darmepithelzellen, die Schleimschicht, das Immunsystem und die Darmflora:

• Die Darmepithelzellen bilden die innere Auskleidung der Darmwand und sind eng miteinander verbunden, um eine dichte Barriere zu bilden. Diese Zellschicht fungiert als erste Verteidigungslinie und reguliert selektiv den Transport von Substanzen in den Körper hinein oder aus ihm heraus. Die Darmepithelzellen sind mit spezialisierten Strukturen, den Tight Junctions, ausgestattet, die eng aneinander liegen und das Eindringen von Toxinen und Krankheitserregern zwischen den Zellen verhindern.

• Die Schleimschicht oder Mukusschicht bedeckt die Oberfläche der Darmepithelzellen. Sie besteht hauptsächlich aus Glykoproteinen, die eine gelartige Konsistenz haben. Die Schleimschicht bildet eine physikalische Barriere, die das Eindringen von Stoffen verhindert. Sie fungiert auch als Schmiermittel, das den Durchgang von Nahrungsmitteln erleichtert.

• Das Immunsystem spielt eine entscheidende Rolle bei der Abwehr von Krankheitserregern in der Darmbarriere. Im Darm befinden sich spezialisierte Immunzellen wie Lymphozyten, Makrophagen und dendritische Zellen. Diese Zellen erkennen und bekämpfen Krankheitserreger, um Infektionen zu verhindern. Das darmassoziierte Immunsystem ist eng mit dem restlichen Immunsystem des Körpers verbunden und reguliert die Toleranz gegenüber harmlosen Substanzen und die Abwehr von schädlichen Erregern.

• Die Darmflora, auch bekannt als Darmmikrobiota, besteht aus einer Vielzahl von Mikroorganismen, darunter Bakterien, Viren und Pilze, die im Darm leben. Diese Mikroorganismen bilden eine komplexe Gemeinschaft, die als symbiotische Beziehung mit dem Wirt fungiert. Die Darmflora spielt eine wichtige Rolle bei der Aufrechterhaltung der Darmbarriere, indem sie schädliche Mikroorganismen abwehrt, die Besiedlung von pathogenen Bakterien verhindert und die Darmgesundheit unterstützt.

Funktionen der Darmbarriere

Die Darmbarriere erfüllt eine Vielzahl wichtiger Funktionen, um den Darm vor schädlichen Substanzen zu schützen und die Gesundheit aufrechtzuerhalten.

• Absorption von Nährstoffen: Eine der Hauptfunktionen der Darmbarriere besteht darin, die selektive Aufnahme von Nährstoffen aus der Nahrung sicherzustellen. Die Darmepithelzellen spielen dabei eine zentrale Rolle. Sie ermöglichen die Aufnahme von Nährstoffen wie Kohlenhydraten, Proteinen, Fetten, Vitamine und Mineralstoffe in den Blutkreislauf. Durch die Regulation des Nährstofftransports trägt die Darmbarriere zur Ernährung und Energieversorgung des Körpers bei.

• Schutz vor schädlichen Substanzen: Eine weitere wichtige Funktion der Darmbarriere besteht darin, den Körper vor schädlichen Substanzen zu schützen. Sie bildet eine physikalische Barriere, die das Eindringen von potenziell gefährlichen Molekülen, Toxine, Allergene und anderen schädlichen Stoffen in den Körper verhindert. Die Darmepithelzellen und die Schleimschicht bilden zusammen eine undurchlässige Barriere, die die Aufnahme dieser Substanzen in das Gewebe und den Blutkreislauf reguliert.

• Immunfunktion: Die Darmbarriere spielt eine entscheidende Rolle bei der Regulation des Immunsystems. Sie ermöglicht die Balance zwischen Toleranz gegenüber harmlosen Substanzen und der Abwehr von Krankheitserregern. Das darmassoziierte Immunsystem erkennt und bekämpft potenziell schädliche Mikroorganismen, Viren und andere Pathogene. Gleichzeitig toleriert es jedoch nützliche Bakterien der Darmflora sowie Nahrungsmittelbestandteile, um eine übermäßige Immunreaktion und Entzündungen zu verhindern. Eine gut funktionierende Darmbarriere ist daher wichtig für ein gesundes Immunsystem.

Die genannten Funktionen der Darmbarriere sind eng miteinander verbunden und arbeiten zusammen, um eine optimale Darmgesundheit zu gewährleisten.

Störungen der Darmbarriere

Obwohl die Darmbarriere normalerweise effektiv funktioniert, kann es zu verschiedenen Störungen kommen, die ihre Funktionsfähigkeit beeinträchtigen. Diese Störungen können zu einer erhöhten Durchlässigkeit der Darmbarriere führen, die als „Darmpermeabilität“ oder „Leaky-Gut-Syndrom“ bezeichnet wird. Einige der häufigsten Störungen der Darmbarriere sind:

• Chronisch-entzündlichen Darmerkrankungen (CED): Entzündliche Darmerkrankungen wie Morbus Crohn und Colitis ulcerosa können die Darmbarriere schädigen. Die Entzündung beeinflusst die Darmepithelzellen und die Tight Junctions, was zu einer erhöhten Durchlässigkeit führt. Dadurch können schädliche Substanzen und Bakterien in das Gewebe eindringen und eine chronische Entzündungsreaktion auslösen.

• Darmpermeabilität (Leaky-Gut-Syndrom): Das Leaky-Gut-Syndrom bezieht sich auf eine unkontrolliert erhöhte Durchlässigkeit der Darmbarriere, bei der die Tight Junctions zwischen den Darmepithelzellen nicht richtig funktionieren. Dadurch können Toxine, Allergene und Bakterien in den Körper eindringen und eine Immunreaktion auslösen. Obwohl die genauen Ursachen des Leaky-Gut-Syndroms noch nicht vollständig verstanden sind, wird angenommen, dass verschiedene Faktoren wie Ernährung, Stress, Medikamente und bestimmte Erkrankungen dazu beitragen können.

• Autoimmunerkrankungen: Einige Autoimmunerkrankungen wie Zöliakie und Typ-1-Diabetes können mit einer gestörten Darmbarriere in Verbindung gebracht werden. Bei Zöliakie führt die Reaktion des Immunsystems auf das Glutenprotein zu einer Schädigung der Darmepithelzellen und einer Beeinträchtigung der Darmbarriere. Ähnlich kann bei Typ-1-Diabetes eine gestörte Darmbarriere das Risiko für autoimmune Reaktionen erhöhen.

• Infektionen: Bestimmte Infektionen des Darms können die Darmbarriere beeinflussen und zu Durchlässigkeitsproblemen führen. Zum Beispiel kann eine bakterielle Infektion mit Salmonellen, Campylobacter oder Candida albicans die Tight Junctions schädigen und die Darmpermeabilität erhöhen. Dies kann zu Durchfall und Entzündungsreaktionen führen.

Sepsis

Sepsis, auch als Blutvergiftung bekannt, ist ein lebensbedrohlicher Zustand, der durch eine übermäßige Immunreaktion auf eine Infektion ausgelöst wird. Die Darmbarriere spielt dabei eine entscheidende Rolle. Eine gestörte Darmbarriere kann dazu führen, dass schädliche Substanzen leichter in den Blutkreislauf gelangen, was die Entzündungsreaktion verstärken kann. Die Darmflora, die Mikroorganismen im Darm, beeinflusst auch das Immunsystem und kann das Risiko für eine übermäßige Immunantwort erhöhen.

Bedeutung der Darmbarriere für die Gesundheit

Die Störungen der Darmbarriere können verschiedene Auswirkungen auf die Gesundheit haben. Eine erhöhte Durchlässigkeit der Darmbarriere wird mit einer Vielzahl von Krankheiten in Verbindung gebracht, darunter entzündliche Erkrankungen, allergische Reaktionen, Reizdarm, Autoimmunerkrankungen und Stoffwechselstörungen. Die Behandlung von Störungen der Darmbarriere umfasst in der Regel die Behandlung der zugrundeliegenden Erkrankung, die Förderung einer gesunden Darmflora und die Verbesserung der Darmgesundheit.

Um Störungen der Darmbarriere zu verhindern und ihre Gesundheit zu fördern, können verschiedene Maßnahmen ergriffen werden. Dazu gehören eine ausgewogene Ernährung, die reich an Ballaststoffen, gesunden Fetten und Nährstoffen ist, sowie der Verzicht auf potenzielle Trigger wie bestimmte Lebensmittel, Alkohol und Tabak. Eine angemessene Hygiene, regelmäßige Bewegung und Stressmanagement können ebenfalls dazu beitragen, die Darmbarriere zu schützen.

Insgesamt ist die Darmbarriere von entscheidender Bedeutung für die Aufrechterhaltung der Darmgesundheit und die Prävention von Krankheiten. Eine intakte Darmbarriere ermöglicht die Aufnahme von Nährstoffen, schützt vor schädlichen Substanzen und reguliert das Immunsystem. Durch das Verständnis der Anatomie, Funktionen und potenziellen Störungen der Darmbarriere können gezielt Maßnahmen ergreifen werden, um die Gesundheit zu fördern und das allgemeine Wohlbefinden zu verbessern.

Geschichte der Erforschung der Darmbarriere

Die Erforschung der Darmbarriere und ihres Einflusses auf die Gesundheit hat im Laufe der Geschichte an Bedeutung gewonnen. Die Anfänge der Forschung reichen bis ins frühe 20. Jahrhundert zurück, als Wissenschaftler begannen, die Funktionen und die Bedeutung der Darmbarriere zu untersuchen.

In den frühen Jahren des 20. Jahrhunderts begannen Wissenschaftler, das Konzept der Darmpermeabilität und ihrer Rolle bei der Aufnahme von Nährstoffen zu erforschen. Zu dieser Zeit war jedoch das Verständnis der physiologischen und immunologischen Mechanismen, die an der Darmbarriere beteiligt sind, begrenzt. In den 1940er Jahren führte der deutsche Wissenschaftler Rudolf Schoenheimer Pionierarbeiten zur Untersuchung der Darmpassage von Nährstoffen durch. Seine Experimente legten den Grundstein für das Verständnis der Absorption von Nährstoffen und der Funktionen der Darmbarriere.

In den späteren Jahrzehnten des 20. Jahrhunderts wurden fortschrittlichere Techniken und Methoden zur Untersuchung der Darmbarriere entwickelt. Forscher begannen, sich intensiver mit der Zusammensetzung der Darmflora und ihrer Wechselwirkung mit der Darmbarriere auseinanderzusetzen. In den 1980er und 1990er Jahren führten Studien zur intestinalen Permeabilität zu einem besseren Verständnis der Tight Junctions und ihrer Bedeutung für die Aufrechterhaltung der Barrierefunktion. Die Entdeckung von Tight-Junction-Proteinen wie Claudine und Occludine trug zur Klärung der molekularen Grundlagen der Darmbarriere bei.

Im 21. Jahrhundert hat die Forschung zur Darmbarriere und ihrer Rolle bei verschiedenen Gesundheitszuständen stark zugenommen. Fortschritte in der Genomik und Mikrobiom-Forschung haben dazu beigetragen, ein umfassenderes Bild davon zu zeichnen, wie die Darmbarriere mit der Darmflora und dem Immunsystem interagiert.

Die Erforschung der Darmbarriere hat auch das Interesse an Präventivmaßnahmen und Therapien zur Unterstützung der Darmgesundheit geweckt. Es wurden verschiedene Ansätze zur Modulation der Darmbarriere und zur Behandlung von Erkrankungen entwickelt, die mit einer gestörten Darmbarriere in Verbindung stehen.

Mittel zur Unterstützung der Darmbarriere

Zu den Mitteln, die zur Unterstützung der Darmbarriere verwendet werden, gehören verschiedene Optionen mit unterschiedlichen Wirkungsweisen.

Probiotika enthalten lebende Mikroorganismen, die eine positive Wirkung auf die Darmflora haben. Diese Mikroorganismen können das Gleichgewicht der Bakterien im Darm begünstigen und eine gesunde Darmflora fördern, was wiederum die Funktion der Darmbarriere fördert.

Präbiotika hingegen sind nicht verdauliche Nahrungsbestandteile, die speziell ausgewählte nützliche Bakterien im Darm fördern. Sie dienen als Nahrung für diese Bakterien und tragen dazu bei, ihre Aktivität und Vermehrung zu unterstützen. Durch die Stärkung der Population der nützlichen Bakterien können Präbiotika zur Aufrechterhaltung einer gesunden Darmflora beitragen und so die Funktion der Darmbarriere positiv beeinflussen.

Darüber hinaus gibt es auch Mittel mit Butyrat und Glutamin, die direkt auf die Darmzellen und ihre Funktion abzielen. Butyrat ist eine kurzkettige Fettsäure, die von bestimmten Darmbakterien produziert wird und eine wichtige Rolle bei der Ernährung der Darmzellen spielt. Es kann die Regeneration der Darmepithelzellen fördern und die Funktion der Tight Junctions, die die Darmbarriere aufrechterhalten, stärken. Glutamin ist eine Aminosäure, die eine Schlüsselrolle bei der Aufrechterhaltung der Darmgesundheit spielt. Sie unterstützt die Regeneration der Darmzellen und trägt zur Integrität der Darmbarriere bei.

Die Verwendung pflanzlicher Zubereitungen mit Kurkuma, Aloe Vera oder Myrrhe und Kaffeekohle zur Unterstützung der Darmbarriere hat ebenfalls an Bedeutung gewonnen. Sie enthalten natürliche Verbindungen mit entzündungshemmenden, antioxidativen und beruhigenden Eigenschaften. Sie können dazu beitragen, Entzündungen im Darm zu reduzieren, das Immunsystem zu stärken sowie die Darmbarriere zu schützen und zu unterstützen. Darüber hinaus enthalten pflanzliche Arzneimittel oft eine Vielzahl von Nährstoffen und Ballaststoffen, die für eine gesunde Darmfunktion wichtig sind.

• Myrrhe: Myrrhe ist eine harzartige Substanz, die aus der Rinde von Bäumen gewonnen wird. Sie wird traditionell zur Förderung der Verdauung und zur Unterstützung der Darmgesundheit eingesetzt. Myrrhe enthält Verbindungen mit entzündungshemmenden und antimikrobiellen Eigenschaften, die helfen können, Entzündungen im Darm zu reduzieren und das Gleichgewicht der Darmflora zu fördern. Es gibt auch Hinweise darauf, dass Myrrhe eine stabilisierende Wirkung direkt auf die Tight Junction ausübt und die Regeneration der Darmepithelzellen fördern kann.

• Kamille: Kamille ist eine bekannte Heilpflanze, die für ihre beruhigenden und entzündungshemmenden Eigenschaften geschätzt wird. Kamillentee wird oft zur Linderung von Verdauungsbeschwerden wie Magenkrämpfen, Blähungen und Durchfall verwendet. Kamille kann dazu beitragen, Entzündungen im Verdauungstrakt zu reduzieren und so indirekt die Darmbarriere zu beruhigen. Sie kann auch helfen, Stress abzubauen, was sich positiv auf die Darmgesundheit auswirken kann.

• Kaffeekohle: Kaffeekohle hat eine poröse Struktur. Sie wird zur Behandlung von Durchfall und zur Entgiftung eingesetzt und kann Giftstoffe sowie schädliche Substanzen im Verdauungstrakt binden und sie aus dem Körper entfernen. Dies kann dazu beitragen, die Belastung der Darmbarriere zu reduzieren und die Genesung zu unterstützen. Eine aktuellere Studie an der Universität Leipzig ergab darüber hinaus, dass Kaffeekohle die Darmbarrierefunktion vergleichbar steigern konnte wie die entzündungshemmende Referenzsubstanz Budesonid.

• Kurkuma (Curcumin): Kurkuma ist eine Gewürzpflanze, deren Hauptwirkstoff Curcumin entzündungshemmende und antioxidative Eigenschaften hat und dazu beitragen kann, die Darmbarriere zu schützen und Entzündungen im Darm zu reduzieren.

Literatur

• Michael Fried, Michael P. Manns, Gerhard Rogler: Magen-Darm-Trakt. Springer, Berlin und Heidelberg 2013.
• Jörg C. Hoffmann, Bodo Klump, Anton Kroesen, Britta Siegmund: Chronisch-entzündliche Darmerkrankungen in Klinik und Praxis. 3. Auflage. Springer, Berlin 2020. S. 54
• Bettine Ruehe: BASICS Gastroenterologie. Urban & Fischer, München und Jena 2005.
• Timothy C. Wang, Michael Camilleri (Hrsg.): Yamada’s Textbook of Gastroenterology. 7. Auflage. Wiley-Blackwell, Hoboken 2022. S. 93 ff.; 2931 ff.

Einzelnachweise

1. Fermín Sánchez de Medina et al.: Intestinal Inflammation and Mucosal Barrier Function. Inflammatory Bowel Diseases, Volume 20, Issue 12, Dezember 2014, S. 2394–2404. (doi:10.1097/MIB.0000000000000204)
2. Jerrold R. Turner: Intestinal mucosal barrier function in health and disease. Nature Reviews Immunology volume 9, S. 799–809 (2009). (doi:10.1038/nri2653)
3. Katherine R. Groschwitz, Simon P. Hogan: Intestinal Barrier Function: Molecular Regulation and Disease Pathogenesis. Journal of Allergy and Clinical Immunology, 2009 Jul; 124(1): 3–22. (doi:10.1016/j.jaci.2009.05.038)
4. Michael Camilleri: Leaky gut: mechanisms, measurement and clinical implications in humans. Gut. 2019 Aug; 68(8): 1516–1526. (doi:10.1136/gutjnl-2019-318427)
5. Daniel Hollander, Jonathan D Kaunitz: The "Leaky Gut": Tight Junctions but Loose Associations? Digestive Diseases and Sciences volume 65, S. 1277–1287 (2020). (doi:10.1007/s10620-019-05777-2)
6. Lei Yan, Chunhui Yang, Jianguo Tang: Disruption of the intestinal mucosal barrier in Candida albicans infections. Microbiological Research, 168 (2013) S. 389–395 (doi:10.1016/j.micres.2013.02.008)
7. Anthony K Akobeng Mamoun Elawad, Morris Gordon: Glutamine for induction of remission in Crohn's disease. Cochrane Database of Systematic Reviews, Februar 2016. (doi:10.1002/14651858.CD007348.pub2)
8. Rita Rosenthal et al.: Myrrh exerts barrier-stabilising and -protective effects in HT-29/B6 and Caco-2 intestinal epithelial cells. International Journal of Colorectal Disease 32, S. 623–634 (2017). (doi:10.1007/s00384-016-2736-x)
9. Laura Weber et al.: Anti-Inflammatory and Barrier-Stabilising Effects of Myrrh, Coffee Charcoal and Chamomile Flower Extract in a Co-Culture Cell Model of the Intestinal Mucosa. Biomolecules. 2020 Jul; 10(7): 1033. (doi:10.3390/biom10071033)