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Die Rolle präbiotischer Ballaststoffe im Glukosestoffwechsel

Aufgrund ihrer gelbildenden Eigenschaften verlangsamen lösliche Ballaststoffe die Aufspaltung und Aufnahme von Kohlenhydraten im Dünndarm. Dadurch steigt der Blutzuckerspiegel nach den Mahlzeiten moderater an und schwankt weniger stark. Bei der Fermentation löslicher Ballaststoffe im Dickdarm entstehen kurzkettige Fettsäuren, die den Glukosestoffwechsel auch über hormonelle Signalwege beeinflussen können, indem sie die Produktion des Hormons GLP-1 anregen.

GLP-1, also das glucagonähnliche Peptid-1, ist ein Hormon, das von L-Zellen im Dünndarm als Reaktion auf die Nahrungsaufnahme gebildet wird. Es reguliert die Insulinantwort nach dem Essen und das Sättigungsgefühl und unterstützt dadurch indirekt einen normalen Glukosestoffwechsel. GLP-1 stimuliert die Insulinfreisetzung, wenn der Blutzuckerspiegel nach einer Mahlzeit ansteigt, und hemmt zugleich die Glucagonproduktion, wodurch die Glukoseproduktion der Leber verlangsamt wird.

1. Teilhydrolysiertes Guarkernmehl (Cyamopsis tetragonoloba)
Teilhydrolysiertes Guarkernmehl, kurz PHGG, ist ein wasserlöslicher Ballaststoff, der unverdaut in den Dickdarm gelangt und dort von nützlichen Darmbakterien fermentiert wird. Dabei entstehen kurzkettige Fettsäuren, sogenannte SCFAs, wie Acetat und Butyrat, die für den Schutz der Darmwand und die Erhaltung des Gleichgewichts der Darmflora essenziell sind.

Eine 9-wöchige klinische Humanstudie, die PAGODA-Studie, untersuchte die präbiotischen Wirkungen von PHGG bei gesunden Erwachsenen. Die Teilnehmenden erhielten täglich 5–15 g PHGG. Die Studie ergab, dass PHGG die Zusammensetzung der Darmmikrobiota signifikant veränderte, indem es den Anteil nützlicher SCFA-produzierender Bakterien erhöhte und gleichzeitig die Butyrat- und Acetatwerte steigen ließ. Auch Stuhlfrequenz und Stuhlkonsistenz veränderten sich während der Studie günstig, ohne dass schwerwiegende Nebenwirkungen auftraten.
Quelle: PubMed Central – Reider SJ et al.: Die präbiotischen Wirkungen von teilhydrolysiertem Guarkernmehl auf die Zusammensetzung und Funktion der menschlichen Mikrobiota (PAGODA-Studie)

2. Akazienfaser (Acacia senegal)
Akazienfaser, auch als Gummi arabicum bekannt, ist ein sanfter, langsam fermentierbarer, wasserlöslicher Ballaststoff. Sie wird im Dickdarm schrittweise von nützlichen Bakterien abgebaut. Dadurch stellt sie der Darmmikrobiota über einen längeren Abschnitt des Dickdarms hinweg eine gleichmäßige Nahrungsquelle bereit und verursacht seltener Blähungen als viele schnell fermentierbare Ballaststoffe. In einer klinischen Humanstudie erhielten Erwachsene ein präbiotisches Nahrungsergänzungsmittel auf Basis von Acacia senegal. Dabei wurden hormonelle und metabolische Marker sowie die präbiotischen Wirkungen bewertet. Die Supplementierung verbesserte metabolische und lipidbezogene Parameter und zeigte zugleich eine präbiotische Wirkung: Durch die Fermentation entstanden SCFAs, die eine wichtige Energiequelle für Dickdarmzellen darstellen und zur Erhaltung der Gesundheit der Darmwand beitragen. Humanstudien weisen darauf hin, dass Akazienfaser die Zusammensetzung des Darmmikrobioms moduliert, den Anteil nützlicher Bakterien erhöht und die SCFA-Produktion steigert.
Quelle: PubMed Central – Akazienfaser oder probiotische und präbiotische Nahrungsergänzungsmittel zur Linderung gastrointestinaler Symptome bei Patienten mit obstipationsdominantem Reizdarmsyndrom

3. Açaí-Beerenextrakt (Euterpe oleracea)
Die amazonische Açaí-Beere ist eine polyphenol- und ballaststoffreiche „Superfrucht“. Ein erheblicher Teil dieser Verbindungen gelangt unverändert in den Dickdarm, wo sie von Darmbakterien fermentiert werden und präbiotikaähnliche Wirkungen entfalten. Eine In-vitro-Studie mit menschlichen Stuhlproben untersuchte einen synbiotischen Açaí-Saft, der Gluco-Oligosaccharide, Dextran und einen Bifidobacterium breve-Stamm enthielt. Während der Fermentation erhöhte die Açaí-basierte Zubereitung die mikrobielle Vielfalt, steigerte die Produktion von Acetat und Propionat und erhöhte die Häufigkeit von Bacteroides-Arten, zum Beispiel B. thetaiotaomicron und B. uniformis, die eine Schlüsselrolle beim Abbau komplexer Kohlenhydrate spielen.
Quelle: MDPI – Veränderungen der menschlichen Dickdarmmikrobiota durch synbiotischen Açaí-Saft mit Gluco-Oligosacchariden, Dextran und Bifidobacterium breve

4. Rote-Bete-Pulver (Beta vulgaris L.)
Rote Bete enthält von Natur aus Pektin und aus Pektin abgeleitete Oligosaccharide, die im Dickdarm fermentiert werden und nützlichen Bakterien als Nahrung dienen, wodurch sie als präbiotische Ballaststoffe wirken. Die bei der Fermentation entstehenden SCFAs, insbesondere Acetat, helfen, die Integrität der Darmwand zu erhalten. Laut einer umfassenden Literaturübersicht modulieren Pektine die menschliche Darmflora, indem sie das Wachstum von Faecalibacterium prausnitzii, Ruminococcaceae und anderen mit Gesundheit assoziierten Bakterien fördern und zugleich die SCFA-Produktion erhöhen.
Quelle: PubMed Central – Untersuchung der Fähigkeit von Pektinen, die menschliche Darmmikrobiota zu modulieren mithilfe von In-vitro-Fermentation: eine systematische Übersicht

Eine weitere Übersichtsarbeit hebt Rote Bete ausdrücklich als Pflanze hervor, deren Pektin-Oligosaccharide eine bifidogene, also Bifidobacterium-fördernde Wirkung entfalten und den Stoffwechsel probiotischer Bakterien anregen.
Quelle: Taylor & Francis – Eine Übersicht über die bioaktiven Verbindungen in Roter Bete, mit besonderem Schwerpunkt auf ihren vorteilhaften Wirkungen auf die Darmmikrobiota und die gastrointestinale Gesundheit

5. Bimuno® (Galacto-Oligosaccharid, GOS)
Bimuno® ist eine spezielle Galacto-Oligosaccharid-Mischung (GOS) mit einer Struktur, die den präbiotischen Oligosacchariden in der Muttermilch ähnelt. Diese Kohlenhydrate werden im Dünndarm nicht verdaut, sondern im Dickdarm von nützlichen Bakterien, insbesondere Bifidobakterien, fermentiert. Deshalb werden sie als bifidogenes Präbiotikum bezeichnet. Eine aktuelle humane Ex-vivo-Studie untersuchte die Wirkungen von Bimuno® GOS in ultraniedrigen Dosierungen von 0,5–3,65 g pro Tag. Bereits bei einer Dosierung von nur 0,5 g zeigte sich eine signifikante Zunahme der Häufigkeit von Bifidobacterium adolescentis, B. longum und B. bifidum, während die Acetat- und Butyratwerte anstiegen und die Gasbildung nur moderat zunahm.
Quelle: PubMed Central – Galacto-Oligosaccharide entfalten bereits in ultraniedriger Dosierung eine bifidogene Wirkung

Eine weitere In-vitro-Fermentationsstudie bestätigte, dass Bimuno® eine signifikante präbiotische Aktivität besitzt, indem es die Bifidobakterienpopulationen erhöht und ein günstiges SCFA-Profil fördert.
Quelle: Cambridge University Press – Die Fermentationseigenschaften und potenzielle präbiotische Aktivität von Bimuno® Galacto-Oligosaccharid auf In-vitro-Parameter der Darmmikrobiota

In einer klinischen Humanstudie wurde gezeigt, dass Bimuno® (Galacto-Oligosaccharid) nach dreiwöchiger Einnahme die morgendliche Stresshormonreaktion des Körpers, die sogenannte Cortisol-Aufwachreaktion, reduziert. Das bedeutet nicht, dass die Cortisolwerte allgemein niedriger waren, sondern dass der Körper weniger stark auf Stress reagierte. Auf Grundlage der Forschung kann Bimuno® helfen, Stressreaktionen zu lindern und über seine Wirkung auf den Darm das emotionale Gleichgewicht zu unterstützen.
Quelle: PubMed Central – Präbiotische Einnahme reduziert die Cortisol-Aufwachreaktion und verändert emotionale Verzerrungen bei gesunden Freiwilligen

6. Traubenkernextrakt (Vitis vinifera-Samenextrakt)
Traubenkernextrakt ist reich an Polyphenolen, insbesondere Proanthocyanidinen. Ein großer Teil davon gelangt unverändert in den Dickdarm, wo diese Verbindungen von Darmbakterien abgebaut werden und dadurch die Zusammensetzung des Darmmikrobioms beeinflussen. In einer Tierstudie erhielten adipöse Mäuse Traubenkern- und Traubenschalenextrakt. Anschließend wurden Darmflora und Stoffwechsel untersucht. Die Supplementierung stellte die mit Adipositas verbundene Störung der Darmflora, also Dysbiose, teilweise wieder her, erhöhte die mikrobielle Vielfalt, reduzierte die Häufigkeit bestimmter potenziell schädlicher Bakterien und verbesserte metabolische Parameter, darunter Fettgewebe, Entzündungsmarker und Lipidprofil. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass aus Traubenkernen gewonnene Polyphenole als präbiotikaähnliche Modulatoren des Darmmikrobioms wirken.
Quelle: Springer Nature – Traubenkern- und Traubenschalenextrakt, ein potenzielles Präbiotikum mit Anti-Adipositas-Wirkungen durch Modulation der Darmmikrobiota

7. Ingwer (Zingiber officinale)
Ingwer ist traditionell als verdauungsunterstützende Pflanze bekannt. In den letzten Jahren wurde jedoch auch gezeigt, dass er die Zusammensetzung der Darmflora günstig beeinflusst. Die Wurzel enthält Ballaststoffe und bioaktive Verbindungen, sogenannte Gingerole und Shogaole, die mit Darmbakterien interagieren. In einer randomisierten kontrollierten Studie mit 123 gesunden Erwachsenen nahmen die Teilnehmenden über einen kurzen Zeitraum frischen Ingwersaft zu sich. Die Forschenden stellten fest, dass der Ingwerkonsum:

• die Vielfalt des Darmmikrobioms erhöhte
• die Häufigkeit bestimmter mit Entzündungen assoziierter Bakteriengruppen verringerte, zum Beispiel einiger Ruminococcus-Arten
• zugleich das Vorkommen von Faecalibacterium erhöhte, das als nützlich gilt.

Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass Ingwer präbiotikaähnliche, mikrobiommodulierende Wirkungen besitzt.
Quelle: Frontiers – Die Wirkung von Veränderungen der Darmmikrobiota als Reaktion auf die kurzfristige Einnahme von Ingwersaft auf die menschliche Gesundheit