Fermentationsgleichgewicht

Die fermentative Bilanz bewertet das Verhältnis zwischen den Stoffwechselwegen der saccharolytischen (mikrobielle Kohlenhydratdegradation) und proteolytischen (Proteindegradation) Fermentation im Darmmilieu. Ein gesundes Verdauungsökosystem erfordert, dass dieses Gleichgewicht die Saccharolyse stark begünstigt. Im Gegenteil, ein Überwiegen der proteolytischen Aktivität erhöht den kolonalen pH-Wert und fördert die Produktion und Akkumulation von Aminen und anderen potenziell toxischen Metaboliten.

Die Darmmikrobiota bezieht ihre Energie aus der Fermentation von Makronährstoffen, die den oberen Magen-Darm-Trakt erreichen. Die saccharolytische Fermentation konzentriert sich auf die Verarbeitung von Ballaststoffen und komplexen Kohlenhydraten (Präbiotika), was zur Produktion von kurzkettigen Fettsäuren (SCFA, wie Butyrat, Acetat und Propionat) führt. Diese Säuren sind für das intestinale Ökosystem von grundlegender Bedeutung: Sie dienen als Hauptenergiequelle für die Zellen der Darmwand (Kolonozyten) und senken den luminalen pH-Wert, wodurch ein saures Milieu geschaffen wird, das das Wachstum opportunistischer pathogener Bakterien hemmt.

Im Gegensatz dazu findet die proteolytische Fermentation (auch Fäulnis genannt) statt, wenn Mikroorganismen Proteine, Peptide und Aminosäuren abbauen, die den Dickdarm erreichen. Dieser Prozess erzeugt verzweigtkettige Fettsäuren, aber auch stickstoff- und schwefelhaltige Nebenprodukte, darunter Ammoniak, Phenole (wie p-Kresol), Indole und verschiedene biogene Amine (wie Putrescin und Cadaverin). Die ständige Freisetzung dieser Amine und von Ammoniak erhöht den pH-Wert des Dickdarms erheblich. Das Verhältnis zwischen saccharolytischer und proteolytischer Fermentation kann bestimmt werden und liefert eine Momentaufnahme des vorherrschenden Stoffwechsels im Darm des Patienten.

Der gastrointestinale und systemische Gesundheitszustand einer Person hängt stark davon ab, dass dieses Verhältnis zu einer saccharolytischen Fermentation tendiert. Eine durch Kohlenhydratabbau dominierte Balance schützt die Schleimhautbarriere, moduliert das lokale Immunsystem positiv und beugt Entzündungen vor.

Im Gegensatz dazu sind die gesundheitlichen Folgen negativ, wenn die proteolytische Aktivität stark zunimmt, oft aufgrund von übermäßig proteinreichen und ballaststoffarmen Diäten oder aufgrund von Malabsorptionsproblemen im Dünndarm. Die durch die ständige Freisetzung von Aminen und Ammoniak induzierte Erhöhung des pH-Wertes (Alkalinisierung) verändert die ökologische Nische und begünstigt Dysbiose. Ebenso üben die aus der Proteinfermentation stammenden Metaboliten eine direkte zytotoxische und proinflammatorische Wirkung auf das Darmepithel aus. Langfristig kann ein chronisches Ungleichgewicht zugunsten der Proteolyse als Risikofaktor für die Entwicklung von Darmpermeabilität, chronischen Entzündungen geringen Grades, entzündlichen Darmerkrankungen und einem erhöhten Risiko für kolorektale Karzinogenese wirken.

Die gesündeste mikrobielle Zusammensetzung umfasst das Übergewicht von Spezialisten für saccharolytische Fermentation, wie dem Stamm der Actinobacteria, und eine Minderheit von Spezialisten für proteolytische Fermentation wie Bacteroides, Propionibacterium, Streptococcus, Fusobacterium und Clostridium.

Der Algorithmus des Fermentationsgleichgewichts berechnet das Verhältnis zwischen den nachgewiesenen funktionellen Genen für beide Prozesse:

• Saccharolytische Wege: Häufigkeit von Genen, die für den Abbau von Stärke, Pektinen, Zellulose und anderen pflanzlichen Polysacchariden zuständig sind, zusammen mit den Wegen zur Synthese von Acetat, Propionat und Butyrat.
• Proteolytische Wege / Fäulnis: Häufigkeit von Genen, die am Katabolismus von aromatischen und schwefelhaltigen Aminosäuren, bakteriellen Desaminasen und Enzymen wie Tryptofanase, Tyrosin-Phenol-Lyase sowie den Wegen zur Synthese von p-Cresol und Schwefelwasserstoff beteiligt sind.

Ein Gleichgewicht mit saccharolytischer Dominanz zeigt ein "sauberes" Ökosystem an, mit ausreichend präbiotischem Substrat, um Ballaststoffe fermentierende und Butyrat produzierende Bakterien zu erhalten. Ein Gleichgewicht mit proteolytischer Dominanz spiegelt jedoch einen Zustand der Darmfäulnis wider. Die unmittelbare Strategie erfordert nicht unbedingt die Eliminierung von Proteinen, sondern die Verbesserung ihrer Verdauung (Kauen, Verdauungsenzyme, Betain-HCl) und, was am wichtigsten ist, die "Flutung" des Dickdarms mit präbiotischen Ballaststoffen (wie resistenter Stärke oder GOS). Bakterien ziehen es immer vor, Ballaststoffe anstelle von Proteinen zu fressen; wenn Sie ihnen genügend pflanzliche Ballaststoffe geben, werden sie den Fäulnisprozess fast sofort stoppen.