Mikrobiomforschung: Warum gesunde Ernährung bei jedem anders wirkt

Forschende des Exzellenzclusters „Balance of the Microverse“ an der Friedrich-Schiller-Universität Jena und dem Leibniz-Institut für Naturstoff-Forschung und Infektionsbiologie (Leibniz-HKI) haben gemeinsam mit internationalen Partnern einen Mechanismus entschlüsselt, der bestimmt, wie unser Darmmikrobiom gesunde Pflanzenstoffe verarbeitet. Es zeigte sich, das „chemische Kochbuch“ der Darmbakterien ist bei jedem Menschen unterschiedlich – und bei chronischen Erkrankungen oft gestört [1].

Viele gesunde Pflanzenstoffe, etwa aus Beeren, Nüssen oder Gemüse, sind nicht sofort in der Form wirksam, wie wir sie essen. Sie müssen erst durch die unzähligen Mikroorganismen im Darm chemisch umgewandelt werden – eine Art „zweite Verdauung“. Die internationale Forschungsgruppe konnte 775 verschiedene Phytonährstoffe und deren Umwandlung durch die Enzyme der Darmbakterien systematisch kartieren. Dabei zeigte sich, dass im Schnitt 70 % aller Enzyme des menschlichen Mikrobioms potenziell an dieser Verarbeitung beteiligt sind.

Doch die Studie zeigte auch, dass das „chemische Kochbuch“ der Darmbakterien extrem individuell ist. Ob eine bestimmte Person einen gesunden Pflanzenstoff optimal in seine wirksame Form umwandeln kann, hängt davon ab, welche spezifischen Enzyme ihre Darmflora besitzt. Diese Fähigkeit unterscheidet sich nicht nur von Mensch zu Mensch, sondern auch je nach geografischer Herkunft und Ernährungsgewohnheiten.

Prof. Dr. Gianni Panagiotou, Prof. für „Microbiome Dynamics“ an der Friedrich-Schiller-Universität Jena und am Leibniz-HKI, betont die Bedeutung der multidisziplinären Zusammenarbeit: „Unsere Ergebnisse zeigen, wie entscheidend die Funktion des Mikrobioms für die Wirkungen einer gesunden Ernährung ist. Nur durch die Zusammenarbeit zwischen Bioinformatikern, Chemikern, Spezialisten für Krankheitsmodelle und Mikrobiologen konnten wir die gesamte Vielfalt und Dynamik der Darmbakterien erfassen.“

Die Forschenden nutzten Künstliche Intelligenz, um die Enzymprofile von Gesunden und Kranken zu vergleichen, darunter Patient*innen mit entzündlichen Darmerkrankungen, Darmkrebs oder nicht-alkoholischer Fettleber.

Das Ergebnis: Bei Patient*innen mit diesen chronischen Erkrankungen war das Potenzial des Mikrobioms, gesunde Lebensmittel zu verarbeiten, deutlich reduziert.

Die KI-Modelle konnten anhand der Mengen bestimmter bakterieller Enzyme mit hoher Genauigkeit vorhersagen, ob ein Mensch gesund oder krank war. Beispielsweise zeigte sich bei Patient*innen mit Darmkrebs, dass ein wichtiges Enzym für die Verarbeitung eines gesunden Pflanzenstoffs fehlte, das bei Gesunden vermehrt vorhanden war. Diese verminderte Umwandlungsfähigkeit könnte erklären, warum allgemeine Diätempfehlungen bei chronisch Kranken oft nicht die erwartete Wirkung zeigen.

Um diese komplexen Zusammenhänge zu entschlüsseln, nutzte das Team eine Kombination aus Bioinformatik und dem Abgleich von über 5500 menschlichen Darmmikrobiomen aus aller Welt. Anschließend wurden vielversprechende Bakterienstämme im Labor getestet, um die vorhergesagten Umwandlungsreaktionen experimentell zu bestätigen.

Die Analyse des individuellen Mikrobioms könnte es bald ermöglichen, präzise, personalisierte Ernährungspläne zu erstellen. Ziel ist es, dem Mikrobiom entweder die richtigen Nährstoffe zu liefern oder es gezielt mit Probiotika zu „impfen“, die genau die Enzyme besitzen, die zur optimalen Verarbeitung gesunder Pflanzenstoffe fehlen.

Literatur

1. Zhang Lu, et al.: Gut microbiome- -mediated transformation of dietary phytonutrients is associated with health outcomes. Nature Microbiology 2025.

Quelle: Friedrich-Schiller-Universität Jena, Pressemeldungvom 03.12.2025

Diesen Artikel finden Sie auch in ERNÄHRUNGS UMSCHAU 1/2026 auf den Seiten M10 bis M11.