Um den Bluthochdruck zu senken, empfiehlt der Arzt Probiotika statt Betablocker. Und bei einer Arterienverkalkung wird nicht etwa ein Stent gesetzt, sondern der Patient erhält eine Stuhltransplantation. Noch sind solche Therapieformen, die darauf abzielen, das Mikrobiom zu verändern, um Herz-Kreislauf-Probleme zu beseitigen, nicht viel mehr als Hypothesen. Dass ein Zusammenhang zwischen den Billionen Mikroben im Darm und unserer Herzgesundheit besteht, ist aber kein Hirngespinst: »Wir wissen, dass das Mikrobiom bei nahezu allen Erkrankungen, so auch bei Herz-Kreislauf-Erkrankungen, eine Rolle spielt«, sagt Stephan Rosshart. Der Mediziner leitet die Mikrobiomische Abteilung des Uniklinikums Erlangen. »Für viele Erkrankungen ist sein Einfluss bereits belegt – etwa für entzündliche oder degenerative Erkrankungen des zentralen Nervensystems wie multiple Sklerose und Alzheimer. Wir wissen, dass die Darm-Hirn-Achse existiert und dass im Darm mikrobielle Stoffe, zum Beispiel so genannte Metabolite, produziert werden, die Entzündungen eindämmen«, sagt der Mediziner. »Auch bei Krebs, Allergien, Autoimmun- und Infektionserkrankungen wie Influenza oder einer Sepsis spielen Mikroorganismen eine entscheidende Rolle.« Zudem gibt es Hinweise darauf, dass das Mikrobiom unsere psychische Gesundheit und sogar unsere Persönlichkeit beeinflusst. Doch wie ist diese weit reichende Wirkung möglich? Und was weiß man über den Einfluss der Mikroben auf unser Herz?

»Wir wissen, dass das Mikrobiom bei nahezu allen Erkrankungen eine Rolle spielt, so auch bei Herz-Kreislauf-Erkrankungen«Stephan Rosshart, Mediziner

Mächtige Mikroben

Der Mensch und sein Darmmikrobiom kooperieren als eine Art Superorganismus: Die Mikroorganismen helfen etwa dabei, das Essen zu verdauen und vor Infektionen zu schützen. Gleichzeitig stellen sie eine riesige Stoffwechselfabrik dar. Durch sie entstehen unzählige Verbindungen, die nicht nur ihr eigenes Überleben sichern, sondern auch Vorgänge in unserem Körper beeinflussen. Sie senden ihre Botschaften in Form von Molekülen durch die Darmwand ins Blut und damit durch den ganzen Organismus – unter anderem ans Herz.

Diese Darm-Herz-Achse stellt keine Einbahnstraße dar: »Es ist ein Hin und Her«, sagt die Medizinerin Daniela Krause. »Einerseits können die Bakterien beeinflussen, was in unserem Blut fließt. Andererseits kann sich das Herz – wenn es zum Beispiel nicht richtig pumpt und der Blutfluss im Darm verlangsamt ist – auch auf die Darmbakterien auswirken«, sagt die Direktorin des Instituts für Transfusionsmedizin der Universitätsmedizin Mainz. Sie erforscht mit ihrem Team, über welche Mechanismen die Darmbakterien die Herz-Kreislauf-Gesundheit beeinflussen können und wie Mikroben etwa die Bildung von Blutzellen im Knochenmark anregen. »Manche Metabolite des Darmmikrobioms signalisieren dem Blut bildenden Knochenmark: Du musst jetzt Immunzellen wie weiße Blutkörperchen losschicken, um die Entzündung in den Blutgefäßen zu bekämpfen«, sagt Krause. »Doch warum machen sich die Immunzellen aus dem Knochenmark auf den Weg? Welche Bakterien sorgen dafür, dass weniger Entzündungszellen aus dem Knochenmark in die Blutgefäße wandern?«

Zu verstehen, welche spezifischen Arten aus der Vielzahl der Darmbakterien bestimmte positive oder negative Effekte auf unser Herz-Kreislauf-System vermitteln, ist nicht so einfach. Bekannt ist: Menschen mit Herz-Kreislauf-Erkrankungen oder einem erhöhten Risiko dafür haben ein verändertes Mikrobiom im Vergleich zu gesunden Menschen. Ihre Bakteriengemeinschaft ist beispielsweise weniger divers oder setzt sich aus anderen Arten zusammen. Experten sind davon überzeugt, dass bei einem gestörten Gleichgewicht der bakteriellen Gemeinschaft, einer so genannten Dysbiose, die Menge an nützlichen Mikroben verringert ist und sich so pathogene Arten ansiedeln können, deren Stoffwechselprodukte gesundheitliche Probleme hervorrufen. Menschen mit einem diversen Mikrobiom sind hingegen robuster gegenüber Umwelteinflüssen und Krankheiten.

Ein wesentlicher Faktor dafür, wie sich das Darmmikrobiom zusammensetzt, ist die Ernährung: Menschen, die sich abwechslungsreich mit vielen Ballaststoffen aus Getreide, Gemüse und Obst ernähren, fördern damit die Vielfalt und Stabilität ihres Mikrobioms. Sie haben etwa mehr von jenen Bakterienarten, die aus Ballaststoffen kurzkettige Fettsäuren wie Propion- und Buttersäure herstellen können. Letztere stärken die Darmwand und das Immunsystem und haben auch positive Effekte auf die Herzgesundheit: Sie regulieren Blutdruck und Blutfette und schützen vor Entzündungen, die ein wesentlicher Risikofaktor für Herz-Kreislauf-Erkrankungen sind. Im Gegensatz dazu verwerten andere Mikroben eher Nährstoffe wie Cholin und Carnitin aus Fleisch, Ei und Milchprodukten, woraus das Stoffwechselprodukt Trimethylamin-N-Oxid, kurz TMAO, entsteht. TMAO löst Entzündungen in den Gefäßen aus und verschlimmert Herz-Kreislauf-Probleme. Kurzkettige Fettsäuren und TMAO gelten als zwei der wichtigsten mikrobiellen Stoffwechselprodukte, deren unausgewogenes Verhältnis mit Herz-Kreislauf-Erkrankungen einhergeht.

Dysbiose: Ursache oder Symptom von Herzproblemen?

Doch die meisten Zusammenhänge zwischen Mikrobiom und Herzgesundheit sind noch unzureichend verstanden. Die Frage ist dabei: Verursachen bestimmte Bakterien die Stoffwechselstörungen und Herzleiden oder ist womöglich andersherum ein verändertes Mikrobiom nur deren Folge? Viele der verfügbaren Studienergebnisse zu Herz-Kreislauf-Erkrankungen sind rein assoziativ. Das heißt, es sind im Wesentlichen Bestandsaufnahmen der vorhandenen Bakterien und ihrer Stoffwechselprodukte in Verbindung mit bestimmten Risikofaktoren oder Krankheiten des Herz-Kreislauf-Systems wie etwa Bluthochdruck oder Arterienverkalkung.

So zeigt beispielsweise eine Langzeitstudie mit 6700 Menschen, dass die Bakterien der Gattungen Enorma, Bifidobacterium und Eisenbergiella bei Patienten mit Vorhofflimmern besonders häufig vorkommen. Und ein Review verschiedener Studien, die das Mikrobiom von Patienten mit einer Herzinsuffizienz untersuchten, legt auch hier gewisse Zusammenhänge nahe: Betroffene hatten vermehrt das Bakterium Ruminococcus gnavus sowie Vertreter der Gattungen Escherichia, Shigella, Streptococcus, Veillonella und Actinobacteria im Darm. Hingegen enthält ihr Mikrobiom weniger Eubacterium, Prevotella, Faecalibacterium und Megamonas.

Anhand solcher Analysen lassen sich also zwar bestimmte Mikrobiomsignaturen für Stoffwechselstörungen oder andere Erkrankungen identifizieren und daraus Hypothesen ableiten. Doch um wirklich ursächliche und nicht nur zufällige Zusammenhänge festzustellen und den genauen Mechanismen dahinter auf die Spur zu kommen, müssen Forscherinnen und Forscher die Theorien in weiteren Experimenten an Tieren und Zellen sowie in Langzeitbeobachtungen und klinischen Studien beim Menschen überprüfen.

Das Labor von Christoph Reinhardt, einem Kooperationspartner von Krauses Team, nutzt für solche Untersuchungen steril gehaltene Labormäuse. Die Tiere werden in einer vollständig mikrobenfreien Umgebung geboren und aufgezogen und haben somit keine eigenen Mikroorganismen. »Wenn wir herausfinden können, wie diese speziellen Mäuse auf Bakterien reagieren, dann folgt die Frage: Ist das auch auf den Menschen übertragbar? Und dann könnte man hoffentlich irgendwann eine Therapie daraus entwickeln.«

Laut Stephan Rosshart gibt es derzeit kaum eine bessere Möglichkeit, um die Grundlagen zu erforschen. Allerdings lassen sich viele Daten, die an den steril gehaltenen Labormäusen gewonnen werden, nicht auf den Menschen übertragen. Das sieht er nicht nur in der unterschiedlichen Genetik von Maus und Mensch begründet, sondern auch in der Tatsache, dass das menschliche Immunsystem von Geburt an mit zahlreichen Mikroorganismen konfrontiert ist – im Gegensatz zu dem der keimarmen Labormaus.

Deshalb hat er für seine Forschung so genannte Wildlinge geschaffen: Labormäuse, die Mikroorganismen von Wildmäusen erhalten haben und dadurch ein reifes und trainiertes Immunsystem besitzen. »Wir sagen nicht, dass die konventionellen Labormäuse durch Wildlinge ersetzt werden sollen«, sagt Rosshart. »Es gibt Fragestellungen, da braucht es konventionelle Labormäuse mit untrainiertem Immunsystem. Doch andere Studien können davon profitieren, ein Modell mit reifem Immunsystem zu verwenden.«

Wie viel besser die Wildlingmaus im Vergleich zur konventionellen Labormaus ist, das müsse erst noch für verschiedene Krankheitssituationen untersucht werden. Rosshart studiert anhand der Wildlinge beispielsweise, wie genau das Mikrobiom die Arteriosklerose beeinflusst. Denn Arteriosklerose und all ihre schweren Folgen wie Herzinfarkt und Schlaganfall sind eng mit dem Immunsystem und somit auch mit dem Mikrobiom verknüpft. Hier könnten Wildlinge mit ihrem reifen und damit eher dem Menschen vergleichbaren Immunsystem ein besonders nützliches Forschungsmodell sein, so der Mediziner.

Stuhltransplantationen bei Herzkranken

Eine Methode hat sich in Studien mit herkömmlichen Labormäusen bereits als viel versprechend hinsichtlich der Herzgesundheit erwiesen. Diesen Ansatz will nun ein Forschungsteam am Universitätsspital Zürich erstmals bei herzkranken Menschen anwenden: die fäkale Mikrobiota-Transplantation, kurz FMT genannt. »Wir nehmen die Stuhlprobe eines gesunden Spenders und verabreichen sie via Darmspiegelung an Patienten mit koronarer Herzkrankheit«, sagt der Gastroenterologe Michael Scharl, der die Pilotstudie zusammen mit der Kardiologin Barbara Stähli plant. »Durch diese Stuhltransplantation verändern wir die Zusammensetzung der Darmbakterien insgesamt, um zu sehen, ob das einen positiven Effekt auf die Herzfunktion hat«, sagt Scharl. Wenn ja, sei das ein Hinweis auf einen ursächlichen Zusammenhang und eine Chance, an der Krankheitsentstehung anzusetzen. »Wir haben die Hoffnung, dass wir durch diese Forschung zum einen die Interaktionen besser verstehen und zum anderen eine Therapieoption entwickeln können, die kostengünstig und einfach anzuwenden ist sowie einen nachhaltigen Effekt auf arteriosklerotische Gefäßveränderungen haben könnte«, sagt Stähli. Die Pilotstudie soll im Lauf des Jahres 2024 starten.

»Von gezielten Mikrobiomtherapien liest man zwar im Internet oder sie kommen in Fernsehserien vor. Aber so weit sind wir heute noch nicht«Michael Scharl, Gastroenterologe

Gezielte Mikrobiomtherapien

Doch ihr Kollege Scharl dämpft auch die Erwartungen: »Von gezielten Mikrobiomtherapien liest man zwar im Internet oder sie kommen in Fernsehserien vor. Aber so weit sind wir heute noch nicht«, sagt der Mediziner. »In der klinischen Routine haben wir bisher kaum Anwendungen.« Denn dass eine solche FMT-Behandlung wirkt, wurde bislang nur bei Menschen gezeigt, die unter schlimmen Durchfallerkrankungen litten, da sie schwer mit dem Bakterium Clostridioides difficile infiziert waren.

Insgesamt sei aber noch zu wenig über die Funktionen der verschiedenen Mikroorganismen und ihre genauen Wirkmechanismen bekannt, sagt Scharl. »Bislang fehlen oftmals dezidierte Wirknachweise, beispielsweise für viele Probiotika. Und man kann auch nicht genau sagen: Das ist ein gesundes Mikrobiom, das ist ein krankes. Was man weiß, ist, dass ein eher gesundes Mikrobiom möglichst divers ist.«

Gezielte therapeutische Interventionen – sei es durch Ernährung, Probiotika, Präbiotika, Medikamente oder Stuhltransplantation – beruhen also bislang weiter nur auf Hypothesen. Derzeit erscheint es unwahrscheinlich, dass Forscherinnen und Forscher jemals ganz genau definieren können, was ein »gesundes Mikrobiom« ist oder welche Mikroben bei welchen Krankheiten involviert sind. Denn neben der offenen Frage nach Ursache oder Folge sieht sich die Wissenschaft mit der Tatsache konfrontiert, dass jeder Mensch ein ganz individuell zusammengesetztes Mikrobiom hat. Dieser mikrobielle Fingerabdruck hängt neben seiner Genetik zum Beispiel davon ab, wie er geboren wurde, was er isst, ob er raucht, auf dem Land oder in der Stadt lebt und Antibiotika oder andere Medikamente eingenommen hat. Das heißt, das Mikrobiom vermittelt nicht nur zwischen äußeren Einflüssen und der Physiologie des Menschen, sondern es wird gleichzeitig auch davon geprägt.

So könnte es zum Beispiel sein, dass mikrobielle Merkmale der Menschen mit Herzkrankheiten nicht auf Grund der Krankheit vorhanden sind, sondern weil die Betroffenen gleichzeitig medikamentös behandelt werden. Dass manche Medikamente positiv auf das Mikrobiom wirken, könnte sich medizinisch nutzen lassen: So zeigten Forscherinnen und Forscher der Charité, dass die gleichzeitige Einnahme von Betablockern und Diuretika bei Bluthochdruck mit einer steigenden Zahl von Bakterien der Gattung Roseburia einhergeht. Diese Mikroben bilden aus Ballaststoffen gesundheitsfördernde kurzkettige Fettsäuren.

Noch lassen sich anhand der wissenschaftlichen Datenlage keine spezifischen mikrobiombasierten Ansätze für Prävention und Therapie der Herzkrankheiten ableiten. Aber: »Wir haben die Methodik, die Modelle, die Algorithmen und die künstliche Intelligenz, um riesige Datenmengen zu verarbeiten«, sagt Rosshart. »Ich bin mir hundertprozentig sicher, dass in naher Zukunft Mikrobiomtherapien für zahlreiche Erkrankungen zur Verfügung stehen werden.«

Was bleibt bis dahin? »Sehr wichtig sind die Sachen, die wir alle kennen – und die manchmal im Alltag nicht ganz so einfach umzusetzen sind«, sagt Stähli. »Nicht rauchen, sich täglich bewegen, auf das Gewicht achten, gesunde Ernährung mit vielen Ballaststoffen. Und Risikofaktoren wie Blutdruck, Blutzuckerspiegel und Blutfettwerte müssen gut eingestellt sein.« Solche Empfehlungen umzusetzen ist gut fürs Herz – egal, ob und wie die Darmbakterien diese Wirkung vermitteln.