Darmmikrobiom bestimmt die Wirkung von Sport bei Prädiabetes

Fällt bei Blutuntersuchungen ein abnorm erhöhter Nüchternblutzucker auf und zeigt der Patient beim Glucose-Toleranztest eine gestörte Zuckeraufnahme, ohne dass die Grenzwerte für Diabetes erreicht werden, wird häufig ein Prädiabetes diagnostiziert. Ärzte raten dann zu einer Ernährungsumstellung, Gewichtsreduktion und mehr körperlicher Aktivität. Leider spricht etwa ein Drittel der Patienten (sog. Non-Responder) nicht auf die Therapie an, in einigen Fällen scheint vermehrte Bewegung sogar zu schaden. Eine chinesisch-deutsche Kooperation von Systembiologen konnte nun in einer aufwendigen Studie (1) zeigen, dass die Zusammensetzung des Darmmikrobioms eine entscheidende Rolle dabei spielt, ob Sport tatsächlich vor Typ-II-Diabetes schützen kann.

Für ihre Studie rekrutierten die Forscher 39 übergewichtige chinesische Männer mit Prädiabetes und randomisierten sie in eine Gruppe mit und eine Gruppe ohne zwölfwöchiges Training. Während sich in der 20-köpfigen Interventionsgruppe bei allen die positiven Effekte von Sport auf Körpergewicht, Blutfettwerte und Herz-Lungen-Gesundheit zeigten, verbesserten sich die Diabetes-Parameter für Insulinresistenz und Zuckerstoffwechsel nur bei 14 der 20 Testpersonen.

Mikrobiom-Unterschiede bei Respondern und Non-Respondern

Durch Untersuchungen von Stuhlproben konnten die Forscher zeigen, dass sich die sportinduzierten Veränderungen des Darmmikrobioms zwischen Respondern und Non-Respondern unterschieden. Sowohl die Zusammensetzung der Bakterienfamilien als auch deren Stoffwechselaktivität differierten. Responder hatten mehr Bakterien im Darm, die kurze Fettsäuren synthetisierten und verzweigte Aminosäuren abbauten.

Um den kausalen Zusammenhang zwischen Darmmikrobiom und der Entwicklung von Diabetes Typ II nachzuweisen, transplantierten die Forscher das Mikrobiom von je zwei menschlichen Respondern und Non-Respondern in zuvor antibiotisch behandelte übergewichtige Mäuse. Nur diejenigen Tiere, die das Mikrobiom von Respondern erhalten hatten, zeigten anschließend einen positiv veränderten Zuckerstoffwechsel und eine verbesserte Insulintoleranz.

In einem dritten Schritt konnten die Wissenschaftler mittels eines Machine-Learning-Verfahrens auf Grundlage des vorhandenen Mikrobioms bei 30 weiteren Testpersonen den Effekt von Sport richtig vorhersagen. Von ihren Erkenntnissen erhoffen sich die Forscher in Zukunft bessere Möglichkeiten zur Therapieplanung, weisen aber auch darauf hin, dass sich aufgrund der kleinen Stichprobe noch keine globalen Aussagen treffen lassen.

■ Hutterer C

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