Das Glutenmanifest: Alles, was du über Gluten wissen musst

Das Glutenmanifest: Alles, was du über Gluten wissen musst

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Von Brad Dieter |

Kurzgefasst: Der rapide Anstieg von Leuten, die sich glutenfrei ernähren, stimmt nicht mit der Zahl an Personen überein, die tatsächlich an einer Zöliakie leiden. Gluten („Klebereiweiß“) wird von den Bakterien in deinem Verdauungstrakt verstoffwechselt – und die Art und Anzahl deiner Bakterien hat einen großen Einfluss darauf, ob du Symptome in Zusammenhang mit der Einnahme von Gluten bekommst oder eben nicht.

Das einzige Ziel dieses Artikels besteht darin dir die Rolle von Gluten in deiner Ernährung aufzuzeigen, indem wir gemeinsam durch dieses Thema gehen, die biologischen Daten und plausible Mechanismen diskutieren und dir helfen das ganze Bild zu sehen. Dann kannst du ganz pragmatisch an die Aspekte einer glutenfreien Diät gehen (falls du dies immer noch wünscht).

Das Glutenmanifest: Alles, was du über Gluten wissen musst

Über Gluten – Teil 1: Die Tragweite des Themas

Innerhalb der letzten Jahre stieg das Interesse an Gluten und an glutenfreien Ernährungsformen. Unten siehst du, dass sehr viel von diesem Interesse darin begründet liegt, dass Ernährungsstile, wie z.B. die Paleo Diet, oder Artikel/Bücher innerhalb der Presse, wie z.B. „Wheat Belly“, popularisiert wurden. Dies führte begleitend zu einem ebenso stark ansteigendem Interesse an einem pathologischen Zustand, den man Zöliakie (Glutenunverträglichkeit) nennt.

Das Glutenmanifest: Alles, was du über Gluten wissen musst

Der Hype um Gluten erreichte 2014 seinen Zenit im Web. Das Thema wird allerdings auch heute noch heiß diskutiert. (Bildquelle: Brad Dieter / ScienceDrivenNutrition.com)

Als Krankheit tritt die Zöliakie eher mittelmäßig häufig auf und betrifft schätzungsweise 0,5-1% der Bevölkerung. Im Folgenden beziehe ich mich zwar größtenteils auf den U.S. amerikanischen Raum, allerdings lassen sich die Zahlen entsprechend auch auf Europa übertragen.

Betroffen ist also einer von 133 Amerikanern. In den USA sind es also insgesamt etwa 2-3 Millionen, die zu den Leidtragenden gehören. Zusätzlich zu denen mit Zöliakie, gibt es auch noch Leute, die sensitiv auf Gluten reagieren – dieses Phänomen ist auch bekannt als „non-celiac gluten sensitivity“ (NGCS), also „Nicht-Zöliakie Gluten-Sensibilität“.

In der Literatur findet man Daten von etwa 5-9%* der Leute, die sensitiv auf Gluten reagieren, ohne dabei an einer Zöliakie zu leiden. Symptome  sind u.a. ein Gefühl des „benebelt seins“, Depression, ADHS-Verhalten, Bauchschmerzen, Blähungen, Durchfall, Verstopfung, Kopfschmerzen, Knochen oder Gelenksschmerz sowie permanente Müdigkeit.

*Ich würde sagen, diese Nummer ist künstlich erhöht. Die Daten, die den Prozentbereich zeigen, sind von Studien, bei denen sich viele Patienten selbstselektiert haben. Es ist sehr wahrscheinlich, dass die tatsächliche Zahl von NCGS geringer ist, vielleicht 2-4% der Gesamtpopulation. Dennoch, es soll nicht vom eigentlichen Punkt ablenken.

Wenn man die gesamte amerikanische Bevölkerung von 318 Millionen hernimmt und wir die Zahlen runterbrechen auf Leute mit und ohne Zöliakie sowie diejenigen, die sensitiv auf das Glutenprotein reagieren, dann sieht man einfach, wie viele Leute tatsächlich eine glutenfreie Diät einhalten sollten (Tabelle 1)

Was ist eine Zöliake und was Glutenüberempfindlichkeit?

Zöliakie & Glutensensibilität: Wie viele Menschen sind betroffen; Daten basieren auf der U.S. Bevölkerung (Bildquelle: Brad Dieter / ScienceDrivenNutrition.com)

Wenn du die Zahlen ansiehst und die Explosion des Interesses an Gluten und glutenfreien Diäten seit 2009 darüberlegst (siehe Bild 1), dann erkennt man ganz klar, dass die Erhöhung des Interesses am ehesten durch die Popularisierung von Nahrungsformen wie Paleo und der Populärpresse („Wheat Belly“)erklärt werden kannm, anstatt eines kometenhaften Anstiegs an Zöliakie.

Es gibt eine klare Dichotomie zwischen dem Interesse und der Umsetzung von glutenfreien Diäten sowie der medizinischen Notwendigkeit. Das liegt höchstwahrscheinlich daran, dass die Wenigsten genau verstehen, was Gluten eigentlich ist und wie es mit Gewichtszunahme und Erkrankungen zusammenhängt. Eine Kombination von Leuten, die diesen Wahn mitmachen und denen, die nicht wirklich wissen worüber sie reden.

Das Thema ist ziemlich komplex und muss im Detail angesehen werden. Am Ende dieses Artikels sollten wir die folgenden Fragen beantworten können: Was für einen Einfluss macht Gluten und solltest du eine glutenfreie Diät machen?

Was ist eine Zöliake und was Glutenüberempfindlichkeit?

Zöliake ist eine lebenslange glutensensitivie Autoimmunerkrankungn des Dünndarms, basierend auf der Präsenz des genetischen Faktors „Human Leukozyt Antigen (HLA) DQ2/8“, mit einer positiven Biopsie und Serumantikörpern, wenn man Gluten über die Nahrung zu sich nimmt [1].

Üblicherweise tritt Zöliakie in einer frühen Kindheitsphase mit schweren Symptomen auf, wie  z.B. chronischem Durchfall und Bauschmerzen. Bei vielen Patienten treten die Symptome aber auch erst zu einem späteren Zeitpunkt auf – nämlich dann, wenn die Symptome Müdigkeit, Durchfall, Gewichtsverlust durch Malabsorption, Blutarmut und neurologische Symptome herbeigeführt werden [2].

Zöliakie

Interessanterweise tritt Zöliake nicht bei der Geburt auf, sondern wird durch irgendetwas „getriggert“, also ausgelöst. Die Entstehung von Zöliakie benötigt also die genetische Prädisposition (spezifischer HLA Haplotyp) und einen externen Trigger (manchmal Gluten) oder sogar virale Infekte oder andere Gewebeschäden des Darms.

Glutensensitivität

Eine Glutenüberempfindlichkeit (Glutensensitivität) hat ähnliche Symptome bei Kontakt mit Gluten ohne das Vorhandensein des genetischen Faktors Human Leukozyt Antigen (HLA) DQ 2/8 und ohne serologischer Antikörper, wenn man Gluten zu sich nimmt.

Glutenallergie

Eine Gluten (oder Weizen)-Allergie äußert sich anders, als eine Zöliake oder Glutenüberempfindlichkeit und ist eine Immunreaktion, bei der der Körper IgE Antikörper gegen Gluten und Weizenproteinen bildet.

Was ist Gluten?

Gluten wird oft als einzelnes Protein angesehen – in Wahrheit ist es aber eine Mixtur von Proteinen, welche in Weizen und anderen evolutionär entstandenen Körnern vorkommen. Es ist ein Gemisch aus Prolaminen wie Giadin, Glutenin, Hordeinen, Secalinen und Aveninen.

Gluten, wie es ursprünglich gesehen wurde, ist eine Kombination von Gliadin und Glutenin-Protein. Im Moment scheint Gliadin das Protein zu sein, welches mit Zöliake und Glutenüberempfindlichkeit assoziiert wird.

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Teil 2: Harte Fakten: Mechanismen der Glutenüberempfindlichkeit

Zöliakie ist ziemlich straight-forward: Der Körper produziert eine Immunantwort bei der Einnahme von Gluten, welche die Magenschleimhaut durchlässiger macht. Dies führt zur Atrophie und Abflachung der Zellen, die deinen Verdauungstrakt umgeben. Wenn man Gluten weglässt, dann werden die meisten Symptome verschwinden.

Glutenüberempfindlichkeit ist ein weit komplizierteres Thema mit vielen Nuancen, da es auch Vorteile dieser Erkrankung zu geben scheint. Eine der Haupthypothesen postuliert die erhöhte intestinale Permeabilität durch den Gliadin-CXCrR-Zonulin-Mechanismus.

Kurzgefasst: Gliadin, ein Gluten-Protein, interagiert mit dem CXCR3-Rezeptor in den intestinalen Zellen, setzt ein Protein namens Zonulin frei und dieses erhöht die intestinale Permeabilität. Diese Permeabilität ist für die Symptome verantwortlich.

Es gibt in vitro- und Tierstudien, die diesen Mechanismus im Detail betrachten [3][4]. In ex-vivo Zwölffingerdarm Biopsien von Menschen mit Zöliakie, remittierter Zöliakie, Glutenüberempfindlichkeit und einer Kontrollgruppe, gab es eine erhöhte intestinale Permeabilität nach der Gabe von Gliadin. Nach dem Kontakt mit Gliadin hatten die Patienten mit Zöliakie und Glutenüberempfindlichkeit eine höhere intestinale Permeabilität als in Patienten mit Zöliakie in Remission [5] (siehe Bild 2).

Diese Daten scheinen zu zeigen, dass beim Kontakt mit Gliadin jeder von ihnen eine erhöhte intestinale Permeabilität aufweist, wobei diejenigen mit aktiver Zöliakie und Glutensensibilität eine größere Reaktion zeigen, als diejenigen ohne Zöliakie oder jene in Remission. Ob dies zu gesundheitlichen Ergebnissen führt ist ungewiss.

Teil 2: Harte Fakten: Mechanismen der Glutenüberempfindlichkeit

Kommen Patienten mit diagnostizierter Zöliakie (ACD) oder Glutensensibilität (GS) in Kontakt, erhöht sich die Permeabilität (=Durchlässigkeit) des Darms. (Bildquelle: Hollon, J., et al., 2015)

Die Übeltäter

Einer der kritischen Aspekte der Zöliakie und Glutensensibilität sind die Antigene/problematischen Proteine/problematischen Verbindungen selbst. Es gibt zwei Hauptforschungspunkte, die als Übeltäter identifiziert wurden: Glutenproteine (hauptsächlich Gliadin) und FODMAPS.

Gluten-Proteine

Lass uns für diesen Artikel (um die Idee dahinter zu verstehen) folgende Annahme machen: Glutenüberempfindlichkeit ist ein Resultat von unverdauten Gluten-Proteinen, welche im Verdauungstrakt eine pathologische Reaktion hervorrufen. Es gibt eine alternative Hypothese, welche nur FODMAPS ist, aber bleiben wir zuerst bei Gluten.

Diese Annahme ist auch die am weitesten Verbreitete und Akzeptierte. Ich würde sagen, diese Hypothese anzunehmen ist sehr großzügig, aber ich denke für diesen Artikel können wir diese so annehmen und erörtern die Hauptkonzepte, warum ich denke, dass es ein Teil der ganzen Story ist – aber nicht die Gesamte.

Gluten-Proteine, hauptsächlich Gliadin, werden oft als „unverdaubar“ angesehen, da ihre Struktur reich an Prolin ist. Das erlaubt ihnen ihre „Boshaftigkeit“ im Verdauungstrakt mit unterschiedlicher Stärke, basierend auf genetischen und anderen Faktoren, auszuspielen. Es sieht so aus, dass Gluten-Proteine von Menschen verdaut werden können – interessanterweise in gesunden und in Personen mit Zöliakie [6][7]. Das widerlegt nicht ganz die Idee, dass geringe Teile des Proteins unverdaulich sind und negative Effekte auf den menschlichen Verdauungsapparat haben können. Dennoch zeigt es, dass Gluten-Proteine verdaut werden können.

Es kann an der Menge der Proteine, die verdaut werden, liegen. Und  auch daran, wie wieviel tatsächlich in den Verdauungstrakt gelangt, wie die Immunantwort, wenn denn eine erfolgt, aussieht. Dennoch werden wir im Folgenden sehen, dass die eigentliche Verdauung des Glutens schon Probleme verursacht.

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Das Mikrobiom: Die Schnittstelle Mensch zu Umwelt

Gluten und das Mikrobiom

“Approximately 95% of the patients inherit the alleles encoding for the HLA-DQ2 and HLA-DQ8 molecules, but only a small percentage develops CD (8). Studies of identical twins have also shown that one twin did not develop CD in 25% of the cases studied (9), supporting the role played by environmental factors in the aetiology of this disorder.”Fasano, A., 2016

Übersetzung:

„Ungefähr 95% der Patienten haben das Allele (Anm.: Variante eines Gens) für HLA-DQ2 und HLA-DQ8 Moleküle, aber nur ein kleiner Teil davon entwickelt Zöliake (8). Studien an identischen Zwillingen haben auch gezeigt, dass in 25% einer Zöliake nicht entwickelt (9), was sich unterstützend darauf auswirkt, dass Umweltfaktoren in die Ätiologie dieser Erkrankung eine Rolle spielen.“

Zusätzlich zur persönlichen Variabilität der Menge von Pepsin und Trypsin, welches produziert wird und der Verdauung dieser Enzyme, spielt das Mikrobiom eine substantielle Rolle in der Verdauung von Gluten.

Trotz der oben genannten Studien ist eine Mischung von unverdauten Proteinen und Peptiden verfügbar für den bakteriellen Stoffwechsel im Gastrointestinaltrakt. Da das Mikrobiom ein integraler Bestandteil der Verbindung zwischen dem Inneren unseres Körpers und dem Äußeren (der Umwelt) ist – auch bekannt als der Verdauungstrakt – ist es wahrscheinlich, dass das Mikrobiom eine wichtige Rolle bei Zöliakie und Glutenüberempfindlichkeit spielt.

Es gibt tatsächlich mehrere Studien, die zeigen, dass der menschliche Darm eine große Anzahl an Bakterien besitzt, die fähig sind Gluten-Proteine und Peptide als Nährstoffe zu verwenden, in dem sie die Proteine für deren eigenen Stoffwechsel verarbeiten [10][11][12]..

Jetzt ist es verführerisch zu folgendem Schluss zu kommen: Personen mit mehr Bakterien, welche Gluten vollständig verdauen können, haben weniger glutenbasierte Proteine im Darm – und daher eine geringere Wahrscheinlichkeit eine Zöliake oder Glutenüberempfindlichkeit zu entwickeln. Das ist die natürliche Hypothese, welche aus den oben genannten Daten entsteht.

Glücklicherweise ist die Wissenschaft niemals straight-forward und immer interessanter, als wir zunächst denken. In einem spannenden Experiment hat sich eine Gruppe Wissenschaftler ein paar Personen mit und ohne Zöliake angesehen. Man zeigte, dass die Bakterien und Enzyme, die Gluten verarbeiten können, nur bei denen mit Zöliakie vorhanden waren [113]. Daher wird Gliadin-Proteolyse (Zerlegung von Gliadin) nicht die Lösung sein, aber der Ursprung von Zöliakie.

Eine der Erklärungen der Studie ist, dass die Art von Bakterien, die sich von Gluten ernähren, die Mukosa (Darmoberfläche) des Darms schädigen. Da beide Hypothesen triftige Argumente liefern, können wir die Daten also von zwei Perspektiven aus ansehen:

  • Die Verdauung von Gluten durch Bakterien trägt einen Teil zu Zöliakie und Glutenüberempfindlichkeit bei, da diese Bakterien Gluten metabolisieren und deshalb die Mukosa schädigen und in weiterer Folge die Integrität der Barriere im Darm stört
  • Die Verdauung von Gluten durch Bakterien verringert die Menge an reaktiven Peptiden im Verdauungssystem und erhöht Gliadin, welches die Permeabilität des Darms erhöht

Oberflächlich betrachtet scheinen sich diese beiden Ideen auszuschließen, aber eventuell tun sie das nicht, da die Art und Menge der Bakterien im Darm entscheiden, welches dieser Szenarien auftritt.

Wenn du zufrieden bist mit der oberflächlichen Ansicht, dann kannst du zum letzten Teil „Was soll man über Gluten denken“ springen. Wenn du eine bessere, tiefergehende Antwort haben möchtest, dann müssen wir tiefer ins Thema einsteigen. Obwohl es komplex ist, wird dir das viel Nachforschung ersparen. Also gehen wir rein.

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Teil 3: Richtig harte Fakten: Ein tiefer Einblick ins Mikrobiom und Gluten

Die Verdauungsenzyme von Säugetieren sind nur teilweise dazu fähig Gluten zu spalten. Fragmente von unverdautem Gluten führen zu schädlichen Reaktionen in Zöliakie Patienten [14]. Die wichtigsten Proteasen wie Pepsin, Trypsin, Chymotrypsin, Carboxipeptidase A und B, Elastase und Enterozytenmembranen des Dünndarms können bestimmte immunogene Glutenpetide nicht spalten, da ihnen Post-Proline Spaltungsspezifität fehlt [14].

Zum Beispiel: Das 33-mer Peptide, welches von α-Gliadin stammt, ist resistent gegenüber menschlichen Proteasen und kann auch CD4+ T-Zellen in der Lamina Propria der HLA-DQ2 positiven Zöliake stimulieren [15].

Aus diesem Grund wird oft angenommen – und auch fanatisch von manchen „Gruppen“ verteidigt – dass Menschen Gluten nicht verdauen können. Die Argumentation? Deshalb sollte kein Mensch (mit oder ohne Zöliake) glutenhaltige Nahrungsmittel, wie Weizen, zu sich nehmen.

Für diese Personen endet die Story hier, aber es steckt noch mehr dahinter (aber du gehörst sicher nicht dazu, oder?)

Das gastrointestinale Mikrobiom und die intestinale Dysbiose bei Zöliakie

Der schnelle Anstieg an Erkrankungen kann nie alleine durch genetische Änderungen erklärt werden [16].

Zum Beispiel: Die Zöliake verdoppelte sich seit 1974, was die genetische Komponente als Ursache der erhöhten Prävalenz ausschließen kann [17]. Änderungen im Verdauungsmikrobiom können eine erhöhte Immunstimulation auslösen, epitheliale Dysfunktion und erhöhte mukosale Durchlässigkeit [18][19] und gehen der Entwicklung von Autoimmunerkrankungen voran, insbesondere den Nahrungsbedingten [20].

Keine glutenverarbeitenden Proteasen werden natürlich im oberen Gastrointestinaltrakt des Menschen vorhanden. Diese Protease sind durch den Reichtum an Bakterien im Mund-Rachenraum und Zwölffingerdarm produziert [14][21]22]. Es wurde im menschlichen Verdauungstrakt beobachtet, dass eine große Variation an Bakterien also fähig ist Gluten zu verdauen und die Nährstoffe zu nutzen [23]. Gluten kann demnach von Pepsin und Trypsin bei physiologischen Bedingungen verdaut werden [24].

Intestinale Dysbiose wurde bei Zöliakie Patienten entdeckt. Diese Dysbiose ist charakterisiert durch erhöhte Gram-negative Bakterien und einer reduzierten Anzahl an Bifidobakterien [25]. Faktoren, wie das Füttern von Milch, Dauer des Stillens und gastrointestinale Infekte, wurden dafür verantwortlich gemacht, dass sie die Komposition der Darmflora beeinflussen – was wiederum Einfluss auf Zöliake hat [26][27]28].

Obwohl die Aufnahme von Gluten ein notweniger Trigger für die Entwicklung von Zöliakie ist, kann Gluten Reaktivität nicht das Fernbleiben der Erkrankung bei den meisten Personen mit HLA-DQ2 und -DQ8 Phänotypen erklären, was nahelegt, dass das gastrointestinale Mikrobiom eine Rolle spielt [25]. Die Überwucherung von potentiell pathogenen Bakterien und Infektion könnten zur Pathogenese von Zöliakie beitragen.

In einer Studie an sterilen Ratten hat sich eindeutig gezeigt, dass die Mikrobiomkomposition (E. coli CBL2 und Shigella CBD 8) Enterobakterien isoliert von Zöliakie Patienten) beim Wechsel von Toleranz zu entzündlicher Autoimmunantwort von Gluten eine Rolle spielt, indem es zu einer Änderung der Permeabilität der intestinalen Mukosa beiträgt [29]. Die Enterobakterien verschlimmerten die Effekte von Zöliakie und trugen zur Reduktion von Goblet Zellen bei und induzierten eine starke Schleimproduktion.

Eine andere Studie beobachtete eine spezielle „Mikrobielle Signatur“ in Personen, welche genetisch zu Zöliakie tendieren [30]. Die Menge und Qualität des zugeführten Gluten, gemeinsam mit dem Muster der Kindesernährung und dem Alter, wann Gluten in die Ernährung übernommen wurde, zeigte das Risiko der Entwicklung der Zöliakie. Kinder, die genetisch prädisponiert waren, welche früh mit Gluten in Kontakt kamen, entwickelten eine Immunantwort auf Gluten und entwickelten Zöliakie öfter als diejenigen, die erst nach 12 Monaten mit Gluten in Kontakt kamen [30].

Eine schlechtere Entwicklung der Darmflora wurde festgestellt in den ersten 2 Lebensjahren bei Kindern, welche das Risiko für Zöliakie hatten durch das Fehlen von Bakterien und einer hohen Anzahl an Firmicutes (Anm.: Bakterienstamm), eine Charakteristik, die mit 24 Monaten erhalten bleibt [31].

Der frühe Kontakt mit Gluten und der noch unterentwickelte Gastrointestinaltrakt bzw. Darmflora könnte der Auslöser oder Beschleuniger sein, der diese Autoimmunerkrankung auslöst. Daher ist das Mikrobiom dieser Kinder und von Kindern mit gesunden Müttern anders [32] – und diese Komposition ist auch anders, als bei gesunden Erwachsenen [31][33][34[35][36][37][38]. Eine Studie beobachtete eine signifikant höhere Anzahl an Gramnegativen und potentiell entzündungsfördernden Bakterien, welche mit Zöliakie in Verbindung zu bringen sind [36], und eine andere Studie zeigte erhöhte Levels von SCFA und Ethan-, Valerian- und Buttersäuren [38].

Es konnte gezeigt werden, dass Bakterienstämme, welche zu den Bifidobakterien und Bacteroiden fragilis gehören, Gliadin-derivate Peptide verdauen können [39][40].

Wie bereits vorhin erwähnt, mehren sich die Beweise, dass die Mundhöhle mit Mikroorganismen bevölkert ist, welche Proteasen produzieren können, die in der Lage sind Peptide zu hydrolysieren, die reich an Prolinen und Glutamin-Resten sind [14][33][41]. Eine andere Studie beschrieb eine fäkale Glutenaktivität, welche von dem mit der Ernährung zugeführten Gluten höchstwahrscheinlich von bakteriellem Metabolismus kommt [42]. Von 144 Bakterienstämmen, die mit dem Metabolismus der Glutenproteine im menschlichen Verdauungssystem in Verbindung zu bringen ist, sind 73% Firmicutes, 15% Actinobakterien, 12% Proteobakterien (Gramnegative Bakterien) (23).

Firmicutes waren hauptsächlich der Gattungen Lactobazillus, Streptococcus und Clostridium. Einige Lactobazillus Stämme haben die Möglichkeit die 33-mer Peptide komplett zu hydrolysieren und es ist bekannt, dass eine glutenfreie Ernährung bei gesunden und Patienten mit Zöliakie die Lactobazillus Population signifikant ändert [43][44].

Vier verschiedene Bakterienstämme, welche zum Bifidobakterium gehören, können Gluten metabolisieren [23], und eine glutenfreie Diät scheint die Vielfalt und Menge der Bifidobakterien-Spezies zu reduzieren [43][44].

Ein spezifisches Gliadinase-Muster in Zwölffingerdarmproben von Zöliakie-Patienten wurde beschrieben [45], und Bifidobakterium-Spezies, wie B. longum, B. animalis und B. bifidum, aus menschlicher Herkunft ist in der Lage Gliadin-Peptide verdauen und die Entzüngungsreaktion von Gliadinen blockieren [49]. B. longum IATA-ES1 kann die immunogenen Peptide 33-mer hydrolysieren und eine Immunantwort modulieren [46].

Generell: Milchsäurebakterien (MB) sind 39% der Stämme, welche von menschlichen Fäkalien isoliert werden und diese Bakterien können auch Gluten metabolisieren [23]. Proteasen von MB spielen eine wichtige Rolle in der Verdauung von nicht-komplett hydrolysierten Proteinen im menschlichen Darm und können lange und mittelgroße Peptide – genauer gesagt welche von Milchproteinen kommen – verkürzen [23][47].

Eine große MB-Vielfalt wurde in Patienten mit behandelter Zöliakie und Kontrollprobanden (im Vergleich zu Leuten mit aktiver Zöliakie) gefunden, doch jene Spezies, die signifikanten Änderungen zeigten, waren nahrungszugehörige Bakterien [48]. Die Bakteroide-Vielfalt war größer in den Kontrollprobanden, als in Patienten mit aktiver und behandelter Zöliakie, aber Bacteroid dorei war häufiger in Patienten mit aktiver Zöliakie, als bei denen mit behandelter Zöliakie und Kindern als Kontrolle. Im Gegenzug war die Bifidobacteriumvielfalt höher in Patienten mit Zöliakie, als bei Kontrollen – spezifisch die Bifidobakterien adolescentis und Bifidobakterium animalis subsp lactis [48]. Weissella spp und Lactobacillus fermentum waren häufiger in Patienten mit behandelter Zöliakie, als in Kontrollen und Patienten mit aktiver Zöliakie.

Ein wichtiger Punkt ist, dass nicht alle Bakterien, die in den Glutenmetabolismus eingreifen, die Gesundheit fördern. Bakterielle Proteasen vom Staphylococcus epidermidis, Entercococcus faecalis, Escherichia colo, Clostridium perfringens und C. soredllii, sind mit entzündlicher Darmerkrankung in Verbindung zu bringen [23][49][50].

Die Bakteriengruppen, die zum Glutenmetabolismus gehören, welche in Patienten mit Zöliakie verändert sind, beinhalten Bifidobacterium, Lactobacillus, Bacteroides, Staphylococcus, Clostridium und Escherichia coli [25][34][51]. Bacteroides– [34][52] und Clostridium leptum-Gruppen sind häufiger in Fäkalien und Biopsien von Patienten mit Zöliakie, als in Kontrollen, zu finden – egal wie fortgeschritten die Erkankung ist.

  1. coli und Staphylococcus-Zahlen sind größer, aber diese Levels normalisierten sich nach der Behandlung mit GFD [33]. Bifidobakterium-Level sind geringer in Fäkalien (sowohl von Zöliakie Patienten und unbehandelten Zöliakiepatienten), was zeigt, dass Bifidobakterien gegen Zöliakie schützen oder Eigenschaften der Zöliakie die Bifidobakterium Kolonisierung beeinflussen [3]. In einer anderen Studie waren Clostridium histolyticum, C. lituseburense und Facealbacterium prausnitzii Gruppenproportionen verringert [51].

Mukosale Immunantwort durch IgA Sekretion errichtet eine erste Verteidigungslinie, welche verantwortlich ist für die Neutralisierung von Antigenen und Pathogenen. IgA, IgG und IgM-überzogenene Fäkalbakterien-Level waren signifikant geringer in unbehandelter und behandelter Zöliakie (im Vergleich zu Kontrollen) [52]. In diesen Patienten sind reduzierte IgA-überzogene Bakterien in Verbindung zu bringen mit intestinaler Dysbiose, welche das Vorhandensein eines Barrieren-Defektes andeutet, was die Darmflora nicht stabilisieren kann und hindert den Wirten vor der Invasion gefährlicher Antigene und Pathogene [51].

StammSpeziesGluten Hydrolyse
FirmicutesEnterococcus faecalis++
Lactobacillus mucosaeMCG1,2,3+
Lactobacillus gasseriMCG3+/−
Pediococcus acidilacticiMCG3++
Bacillus licheniformisMCG3++
Bacillus subtilisMCG1++
Bacillus pumilusMCG1++
Paenibacillus jamilaeMCG1++
Clostridium botulinum/sporogenesMCG2,3++
Clostridium perfringensMCG2,3++
Clostridium sordelliiMCG2++
Clostridium butyricum/beijerinckiiMCG2++
Propionibacterium acnesMCG3++
Stenotrophomonas maltophiliaMCG1+

Tabelle 3. Isolierte Bakterien von menschlichen Fäkalien (23).

Gliadin Proteolyse

Manche Autoren sind der Meinung, dass das Einbringen der Gliadin-Proteolyse in die menschlichen Gedärme nicht die Lösung, sondern die Auslöser der Zöliakie sind, da Gliadine zöliakie-spezifisch sind und nicht von Leukozyten stammen [46]. Gliadin-auflösende Protease-(Gliadinase)-Muster kann in nahezu allen Proben von Zöliakie Patienten, unabhängig der GFD Behandlung, gefunden werden und ist nahezu in allen nicht-Zöliakie Proben abwesend. Gliadinasen könnten eine bakterielle Herkunft innerhalb des Zwölffingerdarms von Patienten mit Zöliake haben.

Wie schon zuvor erwähnt: Bifidobakterium-Spezies kann Gliadin-Peptide verdauen [39]. Diese Gliadin-verdauenden Bakterien könnten einen „Missing Link“ Umweltfaktor in der Entstehung von Zöliakie darstellen und können abwesend (oder anwesend) mit geringerer Zahl im Zwölffingerdarm von nicht prädisponierten Leuten sein (im Vergleich zu denen die Zöliakie entwickeln) [45]. Die mögliche Rolle der Zwölffingerdarm Bakterien der Pathogenese der Zöliake wurde beschrieben in [36][52][53].

Länglich geformte Bakterien wurden oft mit der Mukosa von inaktiven und aktiven Zöliakie-Patienten in Verbindung gebracht, aber nicht bei Kontrollen [54]. Clostridium spp., Prevotella spp. und Actinomyces spp. wurden als die Hauptkomponenten – und wichtiger Risikofaktor – für Zöliakie identifiziert [54]. E. coli und Staphylococcus scheinten mit der aktiven Phase der Erkrankung in Verbindung gebracht worden zu sein und deren Vermehrung könnte eine sekundäre Konsequenz des entzündlichen Milieutriggers bei Gluteneinnahme sein [34]. Erhöhte Level von Staphylococcus in Zwölffingerdarmbiopsien wurden auch entdeckt [34][55].

In einer anderen Studie, legten erhöhte Konzentrationen von Staphylookkus und Enterobakterien in Säuglingen mit Allergien eine Verbindung zwischen diesen Bakteriengruppen und einer Immundysregulation nahe [56].

Im Falle der Zöliakie ist die mukosale Toleranz der Darmflora missreguliert – möglicherweise wegen einem höheren Prozentsatz an IgA-überzogenen Bifidobakterien, als IgA-überzogenen Bacteroides-Prevotella. Das führt zu einer erhöhten Interaktion zwischen dem Immunsystem des Darms und dieser Bakteriengruppe, was zu mukosaler Toleranz hoher Zahlen von Bifidobakterien beiträgt [52][57].

Die Reduktion in guten Grampositiven Bakterien könnte die Ansiedlung und Interaktion der gefährlichen Gramnegativen Bakterien in der Mukosa Oberfläche begünstigen und daher zu Glutenintoleranz beitragen [53].

Eine erhöhte Proportion von Bacteroides-Prevotella-Gruppen, in Verbindung mit einer schwachen IgA Verteidigungsantwort, könnte die rekursive Beziehung zwischen Bacteroides und entzündeter Darm-Mukosa in Zöliakie erklären [53][34][36]. Eine Studie beobachtete erhöhte Konzentrationen von absoluter SCFA und Ethan-, Pentan- und Buttersäure in Zöliakie Patienten [38].

Eine erhöhte Buttersäure Produktion könnte eine Gemeinsamkeit von Patienten und Verwandten sein [60], da Verwandte ersten Grades nur höhere Levels an Buttersäure, aber nicht an Ethan- und Pentansäure oder absoluter SCFA aufweisen [39].

Dünndarm-Bakterieller-Überwuchs oder SIBO (Small-intestinal bacterial overgrowth) ist meistens auch dafür bekannt Zöliakie-Patienten zu betreffen, mit Bleiben der gastrointestinalen Symptome nach Gluten-Entzug [25] und wurde in symptomatischen behandelten und unbehandelten Zöliakie Patienten gefunden [60]. Während erhöhte Zahlen an Enterobakterien und Staphylokokken sekundäre Konsequenzen der Erkrankung sein können, erhöhte Bacteroide Zahlen und virulente E. coli Klone sowie verringerte Bifidobakterien-Zahlen sind mit Zöliakie in Verbindung zu bringen – egal ob diese Symptome oder Entzündungen haben. Daher können sie eine prominentere Rolle in der Erkrankung spielen [25].

Die Glykokalyx (Anm. Schleimhülle) bzw. Mukosa-Schicht des Jejunums (Anm. Abschnitt des Dünndarms) hat einzigartige Kohlenhydratstrukturen, welche die Spezifität der bakteriellen Adhäsion modifizieren kann. Diese Strukturen sind verändert in Zöliakie Patienten [25][53][61], was nahelegt, das entweder ein spezielles Glykolysationsmuster in prädisponierten Personen die Adhäsion gefährlicher Bakterien begünstigt (was zur Pathogenese der Zöliakie beiträgt [25][53]) oder das Änderungen in der Zusammensetzung der Darmflora zu Änderungen des Glykolysationsmusters führt und deren verteidigende Rolle der mukösen Schicht gegen Infektionen und Zöliakie [25].

Ein tiefer Einblick ins Mikrobiom und Gluten

Schematische Darstellung der pathogenen Mechanismen der Zöliakie und Schlüsselpunkte der möglichen Interaktion des Mikrobioms und Bifidobakterien – Zur größeren Ansicht. (Bildquelle: Fernades-Feo, M., et al., 2013)

  1. (1) Expression von mucin-2 (MUC2) ist signifikant erhöht, möglicherweise als Antwort auf hohe IFN-γ Produktion durch intraepitheliale Lymphozyten und zweitens durch den Überwuchs von möglichen pathogenen Bakterien in Patienten mit aktiver Zöliakie; Das Glykolysationsmuster der mukösen Schicht ist auch modifiziert in aktiver und inaktiver Zöliakie und diese Aspekte können auch durch das Mikrobiom und die Prädisposition zur Zöliakie moduliert sein.
  2. (2) Expression von α-defensins HD-5 und HD-6 durch Paneth Zellen ist erhöht in Patienten mit aktiver Zöliakie, möglicherweise als Reaktion zur hohen IFN-γ Produktion durch intraepitheliale Lymphozyten und zweitens durch den Überwuchs von möglichen pathogenen Bakterien in Patienten mit aktiver Zöliakie.
  3. (4) Expression von TLR4 ist erhöht in Zöliakie Patienten und TLR Signale sind involviert in der Antwort zu Kommensalen und Pathogenen.
  4. (5) TLR 4 Signalisierung kann zu einem inaktiven Interferon Regulationsfaktor 3 (IRF 3) oder IRF 7 führen was zur Produktion von Typ I IFNs führt, welche IFN-γ stimulieren, bereits überproduziert in der abberanten Reaktion auf Gluten.
  5. (6) Zöliake Patienten zeigen erhöhte intestinale Permeabilität durch Änderungen in der Verteilung und Expression von „tight junction“ (TJ) und dessen assoziierten Proteinen.
  6. Spezifische Bifidobakterielle Stämme können eine protektive Rolle in der Pathogenese von Zöliakie, durch Erhöhung von TJ Expression der intestinalen epithelialen Zellen, spielen und reduzieren parazelluläre Permeabilität – und daher verhindern/limitieren sie Gliadin-Translokation zur Lamina Propria und die konsequente entzündliche Antwort; durch Regulierung des entzündlichen Effektes auf das veränderte Mikrobiom durch die Produktion von entzündungshemmenden Cytokinen (IL-10) und Reduktion von IFN- γ; durch Beitragen zur Hydrolysierung von Gliadin-Peptiden und daher reduzieren sie deren Toxizität auf epitheliale Zellen; und durch Erhöhung der Zahl von Goblet Zellen, welche Schleim produzieren und erhöhen die Produktion von Inhibitoren von Metalloproteasen (TIMP-1), welche gegen Gewebeschädigungen helfen

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Defensine

Defensine sind Proteine, die zur Verteidigung des Wirtes beitragen. Expression von α-Defensinen HD-5 und HD-6 in Paneth Zellen sind außergewöhnlich hoch im menschlichen Dünndarm [62]. Diese Defensine haben eine antimikrobielle Aktivität und tragen dazu bei ein unwirtliches Milieu zu schaffen, das den Überwuchs von Bakterien und Infektionen verhindert [63].

In Zöliakie-Patienten ist eine erhöhte Expression der α-Defensine HD-5 und HD-6 eine sekundäre Konsequenz des entzündlichen Darmmilieus, was charakteristisch ist für diese Krankheit, welche einen Überwuchs mancher Bakterien (E. coli) hat, da die Expression sich normalisiert, wenn die Patienten sich glutenfrei ernähren [25].

β-Defensine sind induzierbare antimikrobielle Peptide, welche hauptsächlich in Epithelial Zellen produziert werden und sie spielen auch eine wichtige Rolle im angeborenen Immunsystem [64].

Hohe Zahlen (mehr als 4) von β-Defensinen waren unterrepräsentiert in Zöliakie-Patienten, was nahelegt, dass eine Erhöhte Zahl an β-Defensinen in Zöliakie einen Schutz bieten könnten – möglicherweise durch das Verhindern bakterieller Infiltration und dem Erhalt der Integrität des Darmepithels [25][64][65].

Therapie

Abgesehen von einer glutenfreien Diät, werden Gluten-verdauende Enzyme als verbundene Therapeutika für Zöliake verfolgt. Proline und Glutamin-spezifische Endopeptidasen von Bakterien, Pilzen und Gerste werden erforscht ([14][66][67][68][69][70][71][72]. Die Gluten-verdauenden Enzyme der Mundbakterien (meistens harmlose Bewohner) konnten isoliert und weiter entwickelt als Medikament oder Supplement werden [14]. Die Gluten-verdauenden Bakterien selbst konnten als Probiotika entwickelt werden um Gluten verdauen zu können.

B. longum IATA-ES1 ist kommerziell verfügbar in Nahrungsmitteln als probiotisches Bakterium für Patienten mit Zöliakie.

Zusammenfassung des Mikrobioms

Es scheint, als wäre eine große Anzahl an Bakterien fähig Gluten zu – mittels Gluten-verdauenden Proteasen – zu verdauen, welche natürlich im oberen menschlichen Gastrointestinaltrakt vorkommen (was dafür spricht, dass Menschen Gluten verdauen können).

Die Mundhöhle ist kolonisiert mit Mikroorganismen, welche Proteasen produzieren, die Peptide, welche reich an Prolinen und Glutaminresten (wie sie in Gluten.Proteinen) sind, zu finden und sie zu hydrolysieren. Es ist relativ klar, dass Bakteriengruppen, die mit dem Glutenmetabolismus in Verbindung zu bringen sind, in Zöliakie-Patienten verändert auftreten.

Intestinale Dysbiose ist vorhanden bei Zöliakie-Patienten, was durch vermehrte Gramnegative, andere potentiell entzündungsfördernde Bakterien und reduzierten Bifidobakterien charakterisiert ist. Dünndarm Bakterienüberwuchs (SIBO) und Infektionen wurden als Beitrag zur Pathogenese der Zöliakie mit dem Bleiben von gastrointestinalen Symptomen nach Glutenentzug angenommen. Pathogene Enterobakterien könnten eine Rolle spielen im „Schalten“ zwischen Toleranz und einer entzündlichen Immunantwort zu Gluten durch Änderung der Durchlässigkeit der intestinalen Mukosa.

Es scheint, dass ein Mangel an der Entwicklung von Darmbakterien, welche in den ersten 2 Lebensjahren beobachtet wird, in Säuglingen mit Risiko der Zöliakie und das der frühe Kontakt mit Gluten und der Mangel an einer ausgereiften Darmflora die Entwicklung der Autoimmunerkrankung triggern oder beschleunigen kann.

Weniger IgA-überzogene Bakterien sind in Verbindung zu bringen mit intestinaler Dysbiose, was die Existenz eines Barrieredefektes nahelegt, welche es nicht schafft die Darmflora zu stabilisieren und den Wirten von der Invasion von gefährlichen Antigenen und Pathogenen zu schützen.

Schlussendlich: Entweder Bifidobakterien können gegen Zöliakie schützen oder es sind angeborene Eigenschaften der Zöliakie, welche die Bifidobakterien-Kolonisierung beeinflussen.

Teil 4: Was soll man über Gluten denken?

Raus aus dem tiefen Loch und hinauf in die Wolken. Wenn du Leute befragst, was sie über Gluten denken, dann fällt die Antwort ins Spektrum zwischen „Gluten ist der Teufel“ und „Glutenfrei essen ist für Idioten“ (Ironischerweise wird eine vegetarische Proteinoption, welche komplett aus Gluten-Protein besteht, auch Seitan (Saytän) ausgesprochen -so wie das englische Worte für „Satan“).

Um logisch über Gluten denken zu können, müssen wir unsere Gedanken, von wo wir kommen, trennen und den emotionalen Aspekt der Diskussion entfernen. Denk dran: Es ist okay falsch zu liegen und deine Meinung über ein Thema zu ändern. Mir persönlich passiert das manchmal wöchentlich. Aber lass uns zusammenfassen, was wir bis jetzt gelernt haben und zusätzliche Daten und Wege präsentieren, wie man über das Thema denken soll.

Wir müssen jetzt zusätzliche Daten diskutieren

Zuerst können wir analysieren wer von einer glutenfreien Ernährung profitiert.

Wenn wir die Leute aufteilen, basierend auf der Diagnose von Zöliakie vs. ohne Diagnose und basierend auf deren (nicht-) ansprechen auf Gluten, dann können wir 3 Gruppen bilden – basierend darauf ob es Beweise gibt, dass glutenfrei essen einen therapeutischen Wert hat (Tabelle 3).

Die Zahlen basieren immer noch auf der Amerikanischen Bevölkerung (318 Millionen). Europa/Deutschland hat natürlich andere Bevölkerungszahlen, aber du beherrscht ja den Dreisatz, insofern sollte das Umrechnen auch für dich möglich sein (Tipp: Deutschland hat knapp 80 Millionen Einwohner)

Was soll man über Gluten denken?

Wer profitiert von einer glutenfreien Ernährung? (Bildquelle: Brad Dieter / ScienceDrivenNutrition.com)

Jetzt können wir diese Gruppen mit den Daten von Tabelle 1 kombinieren und berechnen:

  1. Die Anzahl an Leuten, bei denen es Beweise gibt, dass sie glutenfrei essen sollen und
  2. Die Anzahl an Leuten, bei denen es keine Beweise gibt, dass sie glutenfrei essen sollen,

Anzahl an Leuten, bei denen es Beweise gibt, dass sie glutenfrei essen sollen: 24,478,050

Anzahl an Leuten, bei denen es keine Beweise gibt, dass sie glutenfrei essen sollen: 293,521,950

Diese Daten zeigen, dass ungefähr 25 Millionen Menschen (von insgesamt 319 Millionen) einen triftigen Grund hätten, um Gluten – basierend auf gesammelten Beweisen – zu vermeiden (das sind ~7,86 %; für Deutschland hieße das also: 6,28 Millionen Menschen).

Lasst uns jetzt die nächste logische Frage stellen: Bei wem ist es wahrscheinlich, dass er negative Effekte hat, wenn er Gluten weglässt (basierend auf der gleichen Kategorisierung) und berechnen:

  1. Die Anzahl an Leuten, die negative Effekte haben, wenn sie glutenfrei essen.

Anzahl an Personen, die negative Effekte haben, wenn sie glutenfrei essen: 0 (Bildquelle: Brad Dieter / ScienceDrivenNutrition.com)

Hier erkläre ich, wie ich das ganze Gluten Thema sehe: Zöliakie Patienten zeigen eine interessante Autoimmunerkrankung, bei der der Kontakt mit Gluten eine substantielle Verringerung der Gesundheit – sowohl akut, als auch chronisch – verursacht. Individuen ohne Zöliakie, welche dauernd und wiederholt negative Reaktionen auf Gluten haben (irgendwo entlang des Spektrums) werden einen Vorteil haben, wenn sie Gluten aus der Nahrung entfernen.

Obwohl es einige interessanten Hypothesen über den Effekt der Gluteneinnahme und chronischen Erkrankungen (z.B. Alzheimer) gibt, ist die Datenlage nicht substantiell genug um Richtlinien zu rechtfertigen, welche eine Restriktion von Gluten für Leute, die keine Zöliakie haben, und solchen, die keine negativen Reaktionen zeigen, zur Folge haben.

Ist dieser Anstieg an „Glutenwahn“ das schlimmste?

Vermutlich nicht. Es gibt vermutlich viele Leute, die ihre gastrointestinalen Probleme nicht auf Gluten schieben würden, wenn es nicht erst kürzlich die Konversation nicht am Esstisch, Bars (beim Trinken von glutenfreiem Bier natürlich) oder Umkleidekabinen gegeben hätte. Der Missbrauch des Marketings, um Profit aus dem Thema zu schlagen, ist ein Thema – aber was erwartet man auch, Marketing ruiniert alles.


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Über Brad Dieter

Brad Dieter (PhD) ist ein ausgebildeter Wissenschaftler, Ernährungscoach und Autor. Er ist der verantwortliche Editor von Science Driven Nutrition und strebt danach die Lücke zwischen Wissenschaft und Öffentlichkeit zu schließen. Sein Ziel besteht darin Informationen zum Thema Ernährung richtigzustellen und für jedermann leicht verfügbar zu machen.

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Quellen & Referenzen

Bildquelle Titelbild: Fotolia / bg-pictures


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  • DerModautaler

    Selbst “benebelt” nach glutenhaltigem Essen, finde ich das sehr interessant. Kommt noch die Tatsache hinzu, dass der Gluten-Anteil in Getreide aufgrund von Züchtung in den letzten Jahrzehnten dramatisch angestiegen ist (je nach Quelle auf das ca. 20-fache). Damit erklärt sich ggf. auch die steigende Zahl der Gluten-Empfindlichen. Ebenfalls kommt hinzu, dass wir mit Pflanzenschutzmittel-Resten (Wie wirkt denn Glyphosat z.B.? Es greift in die Proteinsynthese ein…) in Nahrung und Medikamenten fröhlich unsere Darmflora verändert haben, und schon wird das Bild vollständig… Danke für den Artikel!

  • DerModautaler

    Habe ich das richtig verstanden, dass der homo sapiens Gluten mit eigenen Enzymen NICHT verdauen/aufspalten kann, sondern auf seine Darmbakterien angewiesen ist?

    Also auch darauf angewiesen ist, eine “passende” Darmflora zu haben, da ansonsten Gluten eben nicht aufgespalten und “nebenwirkungsfrei” aufgenommen werden kann?

    Falls das so ist, scheint mir das ein gewagtes Pokerspiel zu sein…