HMO und Bifidobakterien – Interaktive Partner für eine optimale Entwicklung

Effekte von B. infantis

B. infantis ist besonders gut an das Milieu im Säuglingsdarm angepasst. Die Bakterienspezies besitzt eine besonders effiziente Fähigkeit, viele verschiedene Humane Milch-Oligosaccharide (HMO) in der Muttermilch abzubauen. Dies verschafft ihm einen Wettbewerbsvorteil gegenüber
anderen Bakterien: Seine Vermehrung wird gefördert, während andere Bakterien, also auch Krankheitserreger, verdrängt werden.² Beim Abbau der HMO entstehen kurzkettige Fettsäuren (SCFAs), z. B. Acetat, und Indoleacetat (IAA). Acetat unterstützt als Energiequelle das Wachstum und die Funktion der Darmzellen. Es kann von anderen Mitgliedern des Darmmikrobioms verstoffwechselt werden.² IAA weist entzündungshemmende und immunmodulatorische Eigenschaften auf und fördert die Integrität der Darmbarriere. Beide Verbindungen tragen so zu einem ausgewogenen Darmmikrobiom bei und verbessern die Immunreaktion.¹

Abb. 1: Veränderung des Darmmilieus durch die Wirkung von HMO auf verschiedene Komponenten. (Adaptiert nach Sprenger 2016)³

Effekte der HMO

Das Vorkommen spezifischer HMO in der Muttermilch wirkt sich positiv auf die Entwicklung der Säuglinge aus. In verschiedenen Beobachtungsstudien konnte ein Zusammenhang zwischen HMO und einem reduzierten Risiko für Infektionen, Allergien und nekrotisierender Enterokolitis oder Sepsis bei Frühgeborenen gezeigt werden.^4,5 Einige HMO tragen zusätzlich zur neurologischen und kognitiven Entwicklung der Kinder bei.^4,5 

HMO haben einen präbiotischen Effekt auf das Immunsystem:
 

• Erhöhte Produktion kurzkettiger Fettsäuren durch Zunahme an Bifidobakterien.⁶

HMO haben direkte Effekte auf das Immunsystem^3,5:

• Adhäsive antimikrobielle Wirkung: Durch Bindung an Erreger wird deren Adhäsion an Darmepithelzellen
  und die resultierende Einleitung der Entzündungsreaktion gehemmt.
• Direkter Effekt auf Darmepithelzellen: Durch Veränderung der Glykanstrukuren auf der Zelloberfläche wird das Andocken der Erreger erschwert.
• Modulation der Zytokinproduktion
• Makrophagenstimulation
• Reduktion der Leukozytenpassage
• Aktivierung der Immunantwort

Etwa 1 % der HMO gelangt in den Blutkreislauf, nachweisbar im Urin. Dort können die HMO vermutlich auch Immunzellen hinter der intestinalen
Epithelbarriere beeinflussen.

Synergetischer Effekt von Bifidobacterium infantis und HMO

Sowohl B. infantis als auch HMO wirken sich also positiv auf das Darmmikrobiom von Säuglingen aus. Es besteht eine symbiotische Beziehung und der Kombinationseffekt von B. infantis (probiotisch) und HMO (präbiotisch) übersteigt die Summe der Einzeleffekte (synergetisch). In einer ex vivo Studie zur Acetatproduktion von B. infantis in Kombination mit verschiedenen HMO konnte dieser synergetische Effekt bereits nachgewiesen werden.⁷ Der Reifungsverlauf des Darmmikrobioms bei Säuglingen spielt eine entscheidende Rolle für die Entwicklung eines stabilen und widerstandsfähigen Mikrobioms. Die Dominanz von Bifidobakterien im frühen Leben, die von HMO in der Muttermilch genährt werden, ist wichtig für diese Entwicklung. Eine zu schnelle Diversifizierung und Reifung des Mikrobioms von Säuglingen ist dagegen mit einem höheren Risiko für gesundheitliche Probleme im frühen und späteren Lebensalter verbunden.¹ Weitere Forschung ist notwendig, um den synergetischen Effekt zwischen HMO und Bifidobakterien im Mikrobiom besser zu verstehen, damit auch Säuglinge, die nicht gestillt werden, von diesem Effekt profitieren können.

Der synergetische Effekt zwischen B. infantis und den HMO ist maßgeblich für die Ausbildung eines stabilen Darmmikrobioms und die Immunreifung bei gestillten Säuglingen verantwortlich. Dies unterstreicht die Bedeutung des Stillens und die der altersspezifischen mikrobiellen Besiedelung für die Darmgesundheit.¹