Inulin und Präbiotika – womit füttert man die guten Bakterien?

Ziel der Studie: Fruktane vom Inulintyp (ITF), darunter kurzkettige Fructooligosaccharide (scFOS), Oligofruktose und Inulin, sind häufig verwendete Ballaststoffe. Sie gelten weithin als präbiotisch, weil sie von der Darmmikrobiota gezielt genutzt werden können und dadurch einen gesundheitlichen Nutzen bewirken.

Ergebnisse: Die in die vorliegende Übersichtsarbeit aufgenommenen Studien legen nahe, dass ITF eine präbiotische Wirkung auf die Darmmikrobiota haben und die Häufigkeit von Bifidobacterium, Lactobacillus und Faecalibacterium prausnitzii erhöhen. Zu den berichteten gesundheitlichen Vorteilen nach der Einnahme von ITF gehören eine verbesserte Darmbarriere, eine erleichterte Darmentleerung, eine erhöhte Insulinempfindlichkeit, niedrigere Triglyzeridwerte und ein verbessertes Lipidprofil, eine erhöhte Aufnahme von Kalzium und Magnesium sowie ein gesteigertes Sättigungsgefühl. Zwar gibt es Hinweise darauf, dass die Wirkung von ITF je nach Kettenlänge unterschiedlich ist, doch mangelt es an direkten Vergleichen und detaillierten Beschreibungen der physikalisch-chemischen Eigenschaften. Daher lassen sich aus klinischen Studien am Menschen nur begrenzt Schlussfolgerungen ziehen.

Ziel der Studie: Im Vergleich zu gesunden Menschen weist die Darmmikrobiota bei Typ-2-Diabetes mehrere ungünstige Merkmale auf, die die Glukoseregulation beeinträchtigen können. Ziel dieser Studie war es, die präbiotische Wirkung von Inulinfruktanen auf die Stuhlmikrobiota und kurzkettige Fettsäuren (SCFA) bei Menschen mit Typ-2-Diabetes zu untersuchen.

Ergebnisse: Die Behandlung mit Inulinfruktanen führte zu moderaten Veränderungen der Zusammensetzung der Stuhlmikrobiota (1,5 %, p = 0,045). Am stärksten war die bifidogene Wirkung: Der größte positive Effekt zeigte sich bei den operativen taxonomischen Einheiten (OTUs) von Bifidobacterium adolescentis, gefolgt von den OTUs von Bacteroides. Nach dem Verzehr des Präbiotikums wurden im Vergleich zu Placebo deutlich höhere Konzentrationen der gesamten SCFA, von Essigsäure und Propionsäure im Stuhl festgestellt. Die präbiotischen Ballaststoffe beeinflussten weder die Konzentration von Buttersäure noch die gesamte mikrobielle Vielfalt. Eine sechswöchige Ergänzung mit Inulinfruktanen hatte eine signifikante bifidogene Wirkung und erhöhte die Konzentration von SCFA im Stuhl, ohne die mikrobielle Vielfalt im Stuhl zu verändern. Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass Inulinfruktane die Zusammensetzung der Darmmikrobiota bei Typ-2-Diabetes moderat verbessern und die mikrobielle Fermentation steigern können.

Ziel der Studie: Eine durch Veränderungen der Wechselwirkungen zwischen Wirt und Mikroben verursachte Darmdysbiose könnte die durch Adipositas bedingte systemische Entzündung verschlimmern. Eine Veränderung der Darmmikrobiota durch die Einnahme des Präbiotikums Inulin könnte Stoffwechselstörungen umkehren und Adipositas verbessern. Ziel dieser Studie war es festzustellen, ob eine Inulinsupplementierung die Darmmikrobiota und die funktionellen Stoffwechselwege der Mikroben bei Kindern mit Adipositas verbessert.

Ergebnisse: Untersucht wurden 143 Kinder, für die Profile zur Häufigkeit taxonomischer Gruppen und funktioneller Stoffwechselwege vorlagen. In der Inulingruppe wurde ein deutlicher Anstieg der Alpha-Diversität beobachtet. Im Vergleich zu den anderen Gruppen erhöhte Inulin die Häufigkeit von Bifidobacterium, Blautia und Megasphaera sowie mehreren butyratbildenden Bakterien deutlich, darunter Agathobacter, Eubacterium coprostanoligenes und Subdoligranulum. In der Inulingruppe gab es deutliche Unterschiede bei den funktionellen Stoffwechselwegen des Proteasoms und des Riboflavinstoffwechsels. Diese Veränderungen standen ausschließlich in der Inulingruppe mit klinischen und Stoffwechselergebnissen in Zusammenhang. Die Inulinsupplementierung förderte die Vielfalt der Darmbakterien deutlich und verbesserte die Darmdysbiose bei Kindern mit Adipositas. Die Veränderung funktioneller Stoffwechselwege durch Inulin deutet darauf hin, dass es günstige Wechselwirkungen zwischen der Darmmikrobiota und der Physiologie des Wirts fördern kann.

Ziel der Studie: Entgegen der lange geltenden Voraussetzung, dass Präbiotika gezielte, also bifidogene Wirkungen hervorrufen müssen, legen neuere Ergebnisse nahe, dass präbiotische Interventionen Veränderungen in der gesamten mikrobiellen Gemeinschaft bewirken. Eine umfassende Beschreibung dieses Prozesses fehlt jedoch weiterhin.

Ergebnisse: Obwohl sich die Stoffwechselprodukte im Stuhl durch den Verzehr von Inulin nicht deutlich veränderten, stellten unsere Analysen einen mäßigen Effekt auf die Zusammensetzung der gesamten Mikrobiota fest. Außerdem wurden spezifische, durch Inulin ausgelöste Veränderungen der relativen Häufigkeit von Anaerostipes, Bilophila und Bifidobacterium festgestellt. Die beobachtete Abnahme der Bilophila-Häufigkeit nach dem Verzehr von Inulin war sowohl mit weicherem Stuhl als auch mit einer günstigen Veränderung der verstopfungsspezifischen Lebensqualität verbunden. Eine Analyse der Wirkung einer Ernährungsintervention mit präbiotischen Inulinfruktanen auf das gesamte Ökosystem der Dickdarmmikrobiota ergab, dass der Effekt insbesondere mit drei Gattungen verbunden ist. Eine davon, Bilophila, stellt ein vielversprechendes neues Ziel für mechanistische Forschung dar.

Ziel der Studie: Die Veränderung der Darmmikrobiota durch Präbiotika ist eine vielversprechende Strategie zur Behandlung von Stoffwechselerkrankungen. Die klinischen Auswirkungen auf den Glukosestoffwechsel in verschiedenen Bevölkerungsgruppen sind jedoch noch unklar. In dieser Studie untersuchten wir in einer randomisierten, doppelblinden Studie die Wirkung von Inulin und Fructooligosacchariden (FOS) auf den Glukosestoffwechsel bei Erwachsenen mit Übergewicht/Adipositas und bei gesunden Erwachsenen.

Ergebnisse: Placebo hatte keine Auswirkungen auf den Glukosestoffwechsel oder die Darmmikrobiota. Bei Menschen mit Übergewicht/Adipositas senkte Inulin während des oralen Glukosetoleranztests (OGTT) den Glukosespiegel nach 1 Stunde (Cohen's d = 0,71, p = 0,041) und 2 Stunden (Cohen's d = 0,73, p = 0,028) deutlich, erhöhte das Nüchterninsulin (Cohen's d = 0,70, p = 0,008) und senkte den Homocysteinspiegel (HCY) (Cohen's d = 0,76, p = 0,014). Diese Effekte wurden bei gesunden Menschen nicht beobachtet. FOS senkte zwar den HCY-Spiegel deutlich (Cohen's d = 0,72, p = 0,023), verbesserte aber die Glukosewerte in keiner der beiden Gruppen. Inulin verringerte außerdem die Häufigkeit von Ruminococcus um 72,0 % (von 1,661 % ± 1,501 % auf 0,465 % ± 0,594 %), was positiv mit besseren Glukosewerten zusammenhing. Nach der Einnahme von Inulin sanken die Propionatwerte sowohl bei Teilnehmenden mit Übergewicht/Adipositas (Cohen's d = 0,89, p = 0,014) als auch bei gesunden Teilnehmenden (Cohen's d = 1,19, p = 0,020) deutlich.

Ziel der Studie: Das Präbiotikum Inulin verbessert Stoffwechselstörungen im Zusammenhang mit Adipositas, seine klinische Wirksamkeit unterscheidet sich jedoch deutlich von Person zu Person. Die entscheidenden Mikroben, die Wechselwirkungen zwischen den Arten und die nachgeschalteten Wirkungswege, die für diese unterschiedlichen Reaktionen verantwortlich sind, sind noch nicht ausreichend erforscht.

Ergebnisse: Butyrat schützte, indem es die Darmbarriere stärkte, die GLP-1/PYY-Ausschüttung aktivierte und Entzündungen im Fettgewebe unterdrückte. Wir beschreiben eine neue antagonistische Achse aus D. desulfuricans, H2S, R. intestinalis und Butyrat, die die unterschiedlichen Reaktionen auf Inulin mechanistisch erklärt. Dies liefert eine mechanistische Grundlage für personalisierte Ernährung und unterstützt die Entwicklung eines klinisch anwendbaren Vorhersageindex sowie einer gezielten Interventionsstrategie.

Ziel der Studie: Schnell fermentierbare präbiotische Substrate nehmen in der menschlichen Ernährung eine widersprüchliche Stellung ein. In der Mikrobiom- und Lebensmittelproduktforschung werden unverdauliche Kohlenhydrate mit niedrigem Molekulargewicht wie Inulin, Fructooligosaccharide und Galactooligosaccharide Lebensmitteln und Nahrungsergänzungsmitteln zugesetzt, um bifidogene, stoffwechselbezogene und Magen-Darm-bezogene Vorteile zu fördern.

Ergebnisse: Schnell fermentierbare Substrate können bei Menschen, die sie vertragen, günstige mikrobielle und metabolische Reaktionen unterstützen. Bei empfindlichen Personen können sie jedoch zur Gasbildung, zu osmotischen Effekten, zur Dehnung des Darmlumens, zur Entstehung von Beschwerden oder sogar zur Aktivierung des Immunsystems beitragen. Künftige Forschung sollte die Wirksamkeit von Präbiotika nicht mehr hauptsächlich daran messen, ob bestimmte Bakteriengruppen zunehmen. Stattdessen sollte jedes Substrat in Dosis-Wirkungs-Studien geprüft werden, um sowohl die vorteilhaften als auch die noch verträglichen Dosisgrenzen bei gesunden Menschen und klinisch relevanten Gruppen festzustellen. Künftige Studien sollten Präbiotika außerdem im Zusammenhang mit dem Wirt und dessen Lebensraum untersuchen. Dabei sollte geprüft werden, ob der Nutzen weniger davon abhängt, die mikrobielle Aktivität zu maximieren, und mehr davon, ein kontrolliertes, räumlich begrenztes und klinisch gut verträgliches Mikrobiom aufrechtzuerhalten.