Präzise Probiotika-Therapie: one size fits all passt eben gar nicht

Probiotika sind lebende, ursprünglich aus dem Darm isolierte Mikroorganismen, die kultiviert werden, um sie an ihren ursprünglichen Wirkungsort zurückzubringen, wo man von ihnen erwartet, dass sie dort Gutes tun.

Konventionelle Probiotika enthalten oft eine Mischung aus verschiedenen Arten dder Gattungen Lactobacillus und Bifidobacterium. Die lassen sich gut kultivieren, gelten als ungefährlich und natürlich auch nützlich und werden nach den Gießkannenprinzip verabreicht bzw. eingenommen. Macht das Sinn? Wahrscheinlich nicht viel.

Die Wirksamkeit konventioneller Probiotika ist sehr unterschiedlich und hängt von vielen individuellen oder auch populationsbedingten Faktoren ab. Bei manchen Personen wirken sie sehr gut, bei anderen gar nicht oder sogar nachteilig.

Wirtsgenetik, Gesundheitszustand, Ernährung oder die individuellen Eigenschaften des Darm-Mikrobioms haben einen großen Einfluss darauf, wie sich Probiotika auswirken.

Dazu kommt, dass spezielle probiotische Eigenschaften von Bakterien tatsächlich vom Stamm abhängen. Hier ist jetzt nicht die ganz grobe phylogenetische Einheit gemeint (phylum im Englischen), sondern besondere Fähigkeiten von bestimmten Untergruppen einer Art (strain im Englischen). Ruminococcus torques wäre ein Beispiel dafür, der mal gut, mal böse ist, je nachdem, ob er ein bestimmtes Gen besitzt oder nicht.

Prädiktive Medizin und personalisierte Probiotika

Die Wissenschaft hat das Problem erkannt, und setzt auf personalisierte Probiotika, die exakt auf die Bedürfnisse der Anwender abgestimmt sind. Das beinhaltet, dass Unterschiede zwischen den einzelnen Individuen nicht mehr als lästiges Hintergrundrauschen angesehen werden, während man nach einem repräsentativen Durchschnittsmikrobiom sucht.

Prädiktive Medizin zielt darauf ab, die Wahrscheinlichkeit, mit der eine bestimmte Erkrankung bei einem Individuum auftritt, vorherzusagen, bevor Symptome auftreten. Im Bereich der Mikrobiomforschung sucht man nach bestimmten Merkmalskombinationen von Wirt und Symbionten, die den Ausgang einer Probiotikaeinnahme sicher vorhersehen. Dabei stützt man sich auf molekulare und mikrobielle Biomarker.

Kennt man die spezifischen Wechselwirkungen zwischen dem Wirt, seinem Mikrobiom und dem Probiotikum wahrscheinlich auftreten werden, ist es möglich, ganz individuelle, personalisierte Probiotikastrategien zu entwickeln.

Warum wirken Probiotika so unterschiedlich?

Das Ergebnis einer Therapie mit konventionellen Probiotika hängt von einem komplexen Zusammenspiel vieler Faktoren ab, die sich in der ganz persönlichen Mikrobenlandschaft und deren Eigenschaften spiegeln. Persönliche genetische und gesundheitliche Faktoren, Umweltbedingungen, ethnische Zugehörigkeit und natürlich die Zusammensetzung des Darm-Mikrobioms spielen eine große Rolle. Deswegen sind die Ergebnisse nur sehr schwer vorhersehbar. Vermutlich ist das auch ein Grund für die nur sehr schwer reproduzierbaren und oft widersprüchlichen Ergebnisse in der Mikrobiomforschung.

Was genau macht also den Unterschied? Isst der eine lieber Hühnchen als Schweineschnitzel? Brät er es in Butter oder Olivenöl?Ist er schlank und sportlich oder eher moppelig? Eskimo oder Hamburger? All das spielt mit.

Ernährung

Sowohl lang- als auch kurzfristige Ernährungsumstellungen verändern das Mikrobiom. Klar – wer gefüttert wird, freut und teilt sich und ist in der aktuellen Gesellschaft stärker repräsentiert. Wird jemand anderes gefüttert, wächst dessen Population und die guten Zeiten des anderen sind vorbei.

Ballaststoffe füttern unter anderem Bifidobacterium und Lactobacillus. Die produzieren kurzkettige Fettsäuren. Die stärken die Darmbarriere und erschweren die Kolonisierung durch Pathogene, indem sie den pH niedrig halten. Gesättigtes Fett schafft eine Umgebung, die für die guten Darmbakterien eher ungünstig ist, weil sie Entzündungen fördern und den Stoffwechsel der Gallensäuren durcheinander bringen. Pflanzliche Polyphenole dagegen fördern gute Darmbakterien.

Residente Mikrobiota

Jedes Mikrobiom ist individuell wie ein Fingerabdruck. Und wer sich schon in unserem Darm niedergelassen hat, entscheidet mit, wer sich neu ansiedeln darf. Kolonisationsresistenz nennt man das. Davon hängt es in großem Maße ab, ob Probiotika sich dauerhaft im Darm ansiedeln. (Das müssen sie aber gar nicht unbedingt. Oft reichen schon ihre Stoffwechselprodukte. Manche Probiotika werden sogar erst abgetötet, bevor sie verabreicht werden. Dann spricht man von Postbiotika.) Jedenfalls reagiert die Bakteriengesellschaft im Darm sehr individuell auf ein und dasselbe Probiotikum.

Medikamenteneinnahme

Nicht nur Antibiotika stören die Bakterienpopulation im Darm. Auch nicht-antibiotische Medikamente wirken sich auf Siedler und Durchreisende im Darm aus. Von nicht-steroidalen Antirheumatika (gängige Schmerzmittel) weiß man, dass sie die Darmbarriere schwächen. Und manchmal ist es umgekehrt und die Darmbakterien bearbeiten Medikamente und verändern, stärken oder schwächen dadurch ihre Wirksamkeit. Ein B. animalis Stamm verstärkt die Wirkung von Glibenclamid, einem Medikament gegen Diabetes. Manche Bakterien bearbeiten Medikamente gegen Parkinson und machen sie dadurch wirkungslos.

Eigenheiten des Wirts

Der ganz individuelle genetische Hintergrund des Wirtes spielt auch eine bedeutende Rolle, wenn es darum geht, ob Probiotika etwas ausrichten können oder nicht. Bestimmte Allele eines Gens können tatsächlich symbiontische Darmbakterien heranfüttern. Allele sind die Ausprägungen eines Gens. Wenn das Gen Kuchen heißt, sind Nusskuchen, Apfelkuchen oder Erdbeerkuchen die Allele. In diesem speziellen Fall geht es darum, dass ein Allel die Freisetzung von bestimmten HMOs (human milk oligosaccarides) ermöglicht. Die sind dann in der Milch und füttern die kindlichen Bifidobakterien. Oder simple Mutationen eines Rezeptors verändern die Affinität der bakteriellen Oberflächenstrukturen. Die Bakterien kleben dann besser oder schlechter.

Auch Alter und Geschlecht beeinflussen die Wirkung von Probiotika. Im Alter lässt die Prodktion von Geschlechtshormonen nach. Die modulieren aber sowohl Immunreaktionen als auch die Zusammensetzung des Darm-Mikrobioms. Weibliche Hormone stärken die Darmbarriere und päppeln nützliche Symbionten, wie etwa Lactobacillus.

Eigenheiten der Bakterien

Auch die Bakterien haben spezifische genetische Eigenschaften, die sich von Stamm (strain) zu Stamm unterscheiden. Da genügt es nicht, auf die Art zu vertrauen. Verschiedene Stämme können sich in der Art der Kolonisierung, Stoffwechsel oder immunmodulatorischen Eigenschaften unterscheiden. Wenn man eine L. reuteri prodentis aus einer Lutschtablette isoliert, darf man nicht unbedingt auf schöne Haare warten 😉 .

Das liegt daran, dass manche eben ein Gen haben, die anderen nicht. Zum Beispiel erlaubt ein bestimmtes Gencluster Bifidobacterium longum Arabinan zu verwerten und er gdeiht prächitig, wenn sein Wirt gerne Arabinogalactanhaltiges verspeist. Als Gegenleistung hilft er gegen Verstopfung. Ein bestimmter Stamm von B. bifidum stärkt dagegen das Immunsystem und ein B. longum Stamm wirkt sich auf die mentale Gesundheit aus.

Personalisierte Probiotika werden mit Bedacht und Weitsicht zusammengestellt

Die prädiktive Medizin kann anhand der mikrobiologischen Signaturen vorhersagen, welche Folgen die Einnahme eines bestimmten Probiotikums nach sich ziehen sollte. Es kommt eben darauf an, wie sich das Mikrobiom zu Beginn der Therapie zusammensetzt. Auch die Genetik und Lebensumstände des Wirts werden dabei mit einbezogen.

Man kann dadurch vorhersagen, ob das residente Mikrobiom den Probiotika die Ansiedlung ermöglichen wird, oder nicht, ob die Bakterien lebend und vital oder halbtot und inaktiv im Darm ankommen.

Man betrachtet auch die individuelle Struktur des Mikrobioms. Welche Kapazitäten sind vorhanden? Woran mangelt es möglicherweise?

Eine personalisierte Probiotikatherapie steht und fällt mit der Auswahl der Bakterienstämme und der Kompatibiltät in exakt dem ökologischen Umfeld jedes einzelnen Patienten.

Anhand der Zusammensetzung des Mikrobioms und der Ernährungsgewohnheiten des Wirts werden Profile erarbeitet, mit deren Hilfe man Stämme identifizieren kann, die sich in dem bestehenden Ökosystem optimale Leistungen bringen.

Personalisierte Probiotika, die es noch gar nicht gibt

Manche Stämme von Probiotika haben also wünschenswerte Eigenschaften. Aber kennen wir schon alle Stämme? Natürlich nicht. Und sicher gibt es da, wo die Sonne niemals scheint noch bakterielle Fertigkeiten, die uns sehr von Nutzen sein könnten. Also machen sich die Forschenden daran, diese ans Licht zu befördern.

Dazu verfolgen die zwei Strategien:

Sie suchen per Kultivierung nach einem exakt passenden Stamm, der genau das tut, was sie sich wünschen.

Oder sie helfen mit Gentechnik ein bisschen nach, wenn sie vielversprechende Naturtalente entdecken.

Kultivierungstechniken

Oft ist es schwer, Bakterien zu kultivieren, weil man nicht weiß, was sie zum Wachstum brauchen. Unser Darm ist aber ein wohlbekannter Lebensraum und es ist tatsächlich möglich, diese ökologische Nische im Labor nachzustellen. Mit modernen Labortechniken ist es dann möglich, präzise zu charakterisieren.

Zunächst bestimmt man durch vergleichende Mikrobiomanalyse ganzer Wirtspopulationen nach geeigneten Kandidaten. Diese Kandidaten werden dann näher charakterisiert, indem man ihre Genome und die Proteine, die sie daraus bilden, näher bestimmt. Daran kann man ablesen, was die Bakterien vermutlich zum Wachsen brauchen. Dann passt man die Kulturbedingungen an die Ansprüche der Kandidaten an. So ist es schon gelungen, auch anspruchsvolle Darmbakterien zu kultivieren.

Um die Bakterien zu isolieren und eine Reinkultur zu erhalten musste man sie in der Vergangenheit auf Nährstoffböden ausbringen und einzelne Kolonien „picken“ und untersuchen. Das ist mühsam und zeitraubend. Heute greift KI helfend ein und sortiert uninteressante Kolonien aus.

Einzelne Zellen können dann mit spektroskopischen Methoden analysiert werden. Man untersucht ihre Proteine und vergleicht sie mit einer Datenbank. Wer darin (noch) nicht vorkommt, dessen DNA wird sequenziert zur Artbestimmung sequenziert.

Gentechnik

Wenn man auf gentechnische Methoden zurückgreift, um den Bakterien neue Dinge beizubringen, handelt sich genau genommen nicht mehr um Probiotika, denn die sind per Definition aus dem Darm isoliert und kultiviert. Das sind dann schon Therapeutika, Medikamente, die gezielt gegen bestimmt Erkrankungen des Verdauungstraktes eingesetzt werden.

Ein uralter E.coli Stamm, Nissle 1917, dient dabei oft als Shuttle und bringt die modifizierten genetischen Eigenschaften an ihren Wirkungsort im Darm.

Im Prinzip ist das alles genial – aber auch ein alter Hut. Man nimmt ein Gen, das für eine bestimmte Funktion codiert, verpasst ihm einen passenden Anschaltknopf, und wenn im Darm „jemand“ draufdrückt wird das Protein gebildet. Das sind induzierbare Systeme, die auf verschiedene Im Darm vorhandene Substanzen reagieren. Man kann beispielsweise Gene mit verschiedenen Zuckerstoffen oder Gallensäuren anschalten, auch wenn ihr Produkt überhaupt gar nichts damit zu tun hat. Mit Milchsäurebakterien und Bacteroides arbeitet man an solchen Verfahren.

Selektionsdruck als Alternative

Gentechnik hat den Nachteil dass sie GVOs, genetisch veränderte Organismen hervorbringt. Die machen einige regulatorische Probleme und auch die Anwender begegnen der Gentechnik mit einiger Skepsis. Eine unkomplizierte Alternative ist daher natürlicher Selektionsdruck. Dabei nötigt man die Bakterien zu Mutationen, die sie gewünschten Eigenschaften hervorbringen. Mutationen passieren ständig. Wenn sie zufällig Überlebensvorteile mit sich bringen, reichern sich diese Mutanten an und man kann sie „ernten“.

Quelle:

Jiang Y, Jiang S, Wang Z, et al. Precise probiotic therapy: Advances, bottlenecks, and the road to microbiome-informed nutrition. Gut Microbes. 2026;18(1):2623359. doi:10.1080/19490976.2026.2623359

Bild KI