Stärken Darmbakterien des Genus Veillonella das Durchhaltevermögen von Marathonläufern?

  • Nature Medicine

  • von Michael Simm
  • Studien – kurz & knapp
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Kernbotschaften

Forscher der Universität Harvard haben in mehreren Versuchen gezeigt, dass bei Extremsportlern der Anteil von Bakterien aus der Gattung Veillonella im Darm nach dem Wettbewerb deutlich höher ist, als zuvor. Im Mausversuch ergab ein Bakterientransfer eine Leistungssteigerung um 13 %. Dies wird dadurch erklärt, dass Veillonella Laktat gegenüber anderen Arten besonders gründlich zu Acetat und Propionat verstoffwechselt, was die Ausdauersportler vor schneller Ermüdung bewahren könnte.

Hintergrund

Die Gesamtheit der mikrobiellen Darmbewohner (Mikrobiom) und deren Zusammensetzung kann offenbar die Entstehung und den Verlauf verschiedener Krankheiten sowie die Psyche beeinflussen. Auch bei Sportlern hat man das Mikrobiom untersucht und dort eine distinkte Zusammensetzung der Mikroflora gefunden, unter anderem mit einem erhöhten Anteil von Bakterien der Gattungen Veilonella, Bactroides, Prevotella, Methanobrevibacter und Ackermansiae.

Design

Ziel dieser Forschungsarbeit war es, Darmbakterien zu identifizieren, deren Gegenwart mit der Leistungsfähigkeit und Erholung von Sportlern zusammenhängt. Dazu wurden 15 Personen rekrutiert, die im Jahr 2015 am Boston Marathon teilgenommen hatten, und diesen 10 Kontrollen mit eher sitzender Lebensweise gegenübergestellt. Die Bestimmung der Bakterien erfolgte durch Sequenzierung der 16S ribosomalen RNA aus Stuhlproben, die bis zu einer Woche vor und nach dem Marathon annähernd täglich genommen wurden.

Ergebnisse

  • Auf höherer taxonomischer Ebene gab es die größten Unterschiede in der Häufigkeit vor dem Rennen gegenüber nach dem Rennen bei der Gattung Veillonella (P = 0,02).
  • Veillonella war bei Läufern häufiger als bei Nicht-Läufern, der Unterschied war allerdings nicht signifikant.
  • Der mögliche Nutzen von Veillonella für die Leistungsfähigkeit wurde im Mausmodell getestet. Dazu wurden direkt von einem der Läufer isolierte Bakterien den Tieren per Schlundsonde verabreicht, und diese 5 Stunden später in ein Laufrad gesetzt, wo sie bis zur Erschöpfung rennen mussten. Mit Veillonella beimpfte Tiere hatten dabei 13 % längere Laufzeiten als solche, die zur Kontrolle Lactobacillus bulgaricus bekommen hatten (P = 0,02). Inflammatorische Zytokine waren nach der Laufrad-Übung unter der Veillonella-Behandlung signifikant reduziert.
  • In einer unabhängigen Kohorte von 87 Sportlern (Ultramarathonläufer und Qualifikanten für olympische Ruderwettbewerbe) wurde die Auffälligkeit in der taxonomischen Häufigkeitsverteilung bezüglich Veillonella reproduziert. Bei diesen Leistungssportlern wurde auch eine Analyse von 2,3 Millionen Genen der mikrobiellen Darmbewohner durchgeführt, die ergab, dass bestimmte Genfamilien vor und nach dem Sportereignis unterschiedlich häufig repräsentiert waren (P = 0,00147). Alle diese Genfamilien repräsentieren einem bestimmten Stoffwechselweg, bei dem Laktat zu Propionat abgebaut wird. Dass Veillonella starke Produzenten der kurzkettigen Fettsäuren Acetat und Propionat sind, bestätigten die Forscher überdies an 3 Isolaten ihrer Versuchspersonen. Außerdem haben sie im Tierversuch mittels radioaktiver Markierungen gezeigt, dass Laktat auch tatsächlich von der Blutbahn in das Darmlumen übergeht, und - in einem separaten Experiment – dass die Infusion von Propionat in den Darm bei Mäusen die Leistung im Laufrad verbessert.

Klinische Bedeutung

Die Untersuchungen und Experimente der Harvard-Forscher haben wohl keine unmittelbare klinische Bedeutung, dürften jedoch von Leistungssportlern und Trainern aufmerksam zur Kenntnis genommen werden. Das Model der Forscher besagt nämlich, dass systemisches Laktat während starker Anstrengung die Darmbarriere überqueren kann, dort von Veillonella zu Propionat verstoffwechselt wird, welches wieder in die Zirkulation gelangt und der Leistungssteigerung dient. Veillonella wäre demnach kein normaler Darmbewohner sondern ein echter Symbiont.

Finanzierung: Harvard University und zahlreiche Forschungsstipendien, u.a. der National Institutes of Health und der National Science Foundation.