Unser zweites Gehirn

Leider gibt es viele Artikel, die den Mythos aufrechterhalten, dass Männer und Frauen anhand ihrer Gehirnstruktur sowie ihrer Intelligenz und anderer geistiger Merkmale leicht zu unterscheiden sind^1,2. Dieser Mythos beruht zum Teil auf reduktionistischem Denken und der Vorstellung, dass wir Maschinen sind, die bei der Empfängnis durch die Gene, die wir von unseren Eltern erben, fest verdrahtet werden^3,4. Das heißt, viele Menschen glauben, dass die DNA, die wir von unseren Eltern erben, der Bauplan für das Leben ist⁵. Es beruht zum Teil auch auf dem Mythos, dass alle unsere Entscheidungen vom Gehirn in unserem Schädel getroffen werden.

Dies steht im Gegensatz zum Systemdenken, das anerkennt, dass der menschliche Körper ein Ökosystem ist, das nicht nur menschliche Zellen, sondern auch Bakterien enthält⁶. Die meisten dieser Bakterien befinden sich im Darm und enthalten etwa 100 Mal mehr proteinkodierende DNA als unsere menschlichen Zellen⁷. Das Darmmikrobiom erstreckt sich von der Speiseröhre bis zum unteren Teil des Darms⁶. Diese Darmbakterien interagieren mit dem zentralen, autonomen und peripheren Nervensystem (ZNS, ANS bzw. PNS) als Teil der Mikrobiota-Darm-Hirn-Achse. Die Interaktionen verlaufen in beide Richtungen in einem bidirektionalen Kommunikationsnetz. Dieses Netzwerk verbindet die emotionalen und kognitiven Zentren des Gehirns mit den Funktionen des Darms über das neuronale, endokrine und immunologische System⁶. Unser Darmmikrobiom beeinflusst also unser Verhalten, unsere Gesundheit, unsere Intelligenz und unsere Gefühle.

Die Zusammensetzung der Bakterien in unserem Darm ist nicht fest verdrahtet. Sie hängt davon ab, was unsere Mütter essen, wenn wir im Mutterleib sind, und was wir nach der Geburt essen, sowie von unserer Exposition gegenüber Antibiotika. Unsere Intelligenz und unser Verhalten können sich durch Training, Erziehung, Umweltgifte und sogar unsere Ernährung (die unser Darmmikrobiom beeinflusst) verändern. Es ist also lächerlich zu behaupten, dass unsere Gehirne fest verdrahtet sind oder sich von Natur aus zwischen Männern und Frauen unterscheiden. Wir haben Neuronen nicht nur im Gehirn in unserem Schädel, sondern auch in unserem Darm. Das Darmmikrobiom ist nicht fest verdrahtet (ebenso wenig wie das Gehirn oder irgendein anderer Teil des Körpers, wenn man die Epigenetik berücksichtigt).

Es gibt auch Neuronen im Darm oder im enterischen System. Dies wird als enterisches Nervensystem (ENS) bezeichnet. Das ENS ist ein separater Zweig des ANS⁸. Es ist über die gesamte Länge des Magen-Darm-Trakts (MDT) vorhanden. Der MDT wird von einem Netz von 200-600 Millionen Neuronen dicht innerviert. Diese Neuronen innervieren alle Regionen des MDT. Das ENS beeinflusst die Physiologie und Funktion des MDT und kommuniziert mit dem ZNS sowohl über parasympathische als auch über sympathisch-vagale Bahnen⁸. Manchmal wird das ENS als unser zweites Gehirn bezeichnet, weil es viele Arten von Neuronen und Gliazellen enthält, die in komplexen Schaltkreisen miteinander verbunden sind, ähnlich wie das Gehirn in unserem Schädel⁹. Das ENS reguliert viele Systeme im Darm und koordiniert die Verdauungs- und Abwehrfunktionen des Darms. Defekte in seiner Entwicklung in utero und/oder Folgeschäden nach der Geburt können Erbrechen, Bauchschmerzen, Verstopfung, Reizdarmsyndrom, Morbus Hirschsprung, Wachstumsstörungen und frühen Tod verursachen. Gleichzeitig kann das ENS nach der Geburt und im Erwachsenenalter neue Neuronen produzieren und so unsere Gesundheit und unser Verhalten ein Leben lang beeinflussen¹⁰.

Viele der enterischen Neuronen leiten sensorische Informationen aus dem Darm an das ZNS weiter. Enterische Gliazellen sind ebenfalls wichtig für das ENS⁹. Wie die Gliazellen im ZNS wurden auch die enterischen Gliazellen ursprünglich nur als unterstützende Zellen angesehen, doch inzwischen ist bekannt, dass sie aktiv am ENS beteiligt sind. Sie verbinden enterische Nerven, enteroendokrine Zellen, Immunzellen und Epithelzellen. Enterische Gliazellen sind auch ein Bindeglied zwischen dem Nerven- und dem Immunsystem und spielen eine wichtige Rolle bei gastrointestinalen Störungen⁹.

Außerdem enthält die Plazenta Bakterien, die den Darm des Fötus besiedeln6. Dadurch wird ein Darmmikrobiom aufgebaut, das für die gesunde Entwicklung des Gehirns und des Immunsystems des Babys wichtig ist8,¹¹. Nach der Geburt kann das Stillen dem Baby helfen, ein gesundes Mikrobiom zu entwickeln. Die Bakterien im Darm produzieren kurzkettige Fettsäuren, die zur Krebsprävention beitragen¹². Das Darmmikrobiom wurde also nicht nur als zweites Gehirn, sondern auch als unser persönlicher Onkologe und als wesentlicher Teil unseres neuroendokrinen Immunsystems (oder Netzwerks) beschrieben^13,14.

Bakterien im Darm aktivieren auch den Vagusnerv¹⁵. Er ist der zehnte Hirnnerv. Er innerviert den Pharynx, den Larynx und die viszeralen Organe. Er ist die wichtigste afferente Verbindung vom Darm zum Gehirn. Der Vagusnerv kann Gesundheit und Verhalten beeinflussen. Dazu gehören Lethargie, Depression, Angstzustände, Appetitlosigkeit und Schläfrigkeit. All diese Faktoren können sich auf die Intelligenz, die Aggressivität und die Kommunikationsfähigkeit einer Person auswirken (von denen einige behaupten, sie seien bei Männern und Frauen unterschiedlich). Außerdem wirkt sich das Darmmikrobiom auf das ENS sowie auf das Gehirn und das Verhalten aus. So kann zum Beispiel die Fehlregulation von Entzündungen, die bei schweren depressiven Störungen auftritt, (zumindest teilweise) durch ein Ungleichgewicht im Darmmikrobiom verursacht werden. Dies ist eine Erweiterung der Hygienehypothese. Sie besagt, dass die starke Zunahme von neurodegenerativen Erkrankungen, Autoimmunerkrankungen und Allergien zum Teil auf die großflächige Ausrottung von Bakterien in sauberen, modernen Innenräumen zurückzuführen ist¹⁵. Natürlich können Depressionen, Autoimmunerkrankungen und Allergien auch die Intelligenz, Aggressivität und Kommunikationsfähigkeit eines Menschen beeinträchtigen. Eine Dysbiose in der Darm-Mikrobiota-Darm-Hirn-Achse spielt eine wichtige Rolle bei abweichendem Sozialverhalten sowie bei der Entstehung verschiedener neurodegenerativer Erkrankungen, darunter Angstzustände, Depressionen, Autismus und die Parkinson-Krankheit^16-22. Neurodegenerative Erkrankungen können sich durchaus auf die Intelligenz und die Emotionen eines Menschen auswirken, die nicht in unseren Genen verankert sind. Das Darmmikrobiom und das ENS spielen auch eine wichtige Rolle bei der Aufrechterhaltung der Homöostase und der Energieproduktion sowie bei der Beeinflussung von Fettleibigkeit^23-25. Infolgedessen ist das ENS auch ein wichtiger Faktor bei Diabetes, Entzündungskrankheiten, Darmkrebs, chronischen Nierenerkrankungen, Atherosklerose und Herzerkrankungen^26-28. Die menschliche Darmmikrobiota produziert auch Melatonin, das dazu beiträgt, dass der Darm eine zirkadiane Rhythmik aufweist (der 24-Stunden-Zyklus, der den Schlaf und viele physiologische Prozesse beeinflusst)²⁹.

Die Darmmikrobiota und das ENS können als entero-endokrines Organ betrachtet werden, das über viel mehr Zellen und proteinkodierende DNA verfügt als der Rest des menschlichen Körpers^30-32. Er ist Teil des MDT, des größten endokrinen Organs im menschlichen Körper. Der MDT ist auch ein Knotenpunkt im Kommunikationsnetz des menschlichen Körpers. Es enthält die höchste Konzentration von Immunzellen im Körper. Es handelt sich um ein Netzwerk aus 200-600 Millionen Neuronen und Billionen von Viren, Bakterien, Archaeen und Eukarya, aus denen sich die menschliche Darmmikrobiota zusammensetzt³³. Das Darmmikrobiom trägt zur Regulierung der Darmfunktion bei und interagiert mit dem Rest des Körpers, um eine gute Gesundheit zu erhalten. Die Darmmikrobiota wurde als Leiter der Kommunikation zwischen dem Immunsystem und dem neuroendokrinen Netzwerk bezeichnet¹². Das heißt, die Mikrobiota produziert und sezerniert Hormone, reagiert auf Hormone, die von menschlichen eukaryotischen Zellen sezerniert werden, und reguliert deren Expression34. Viele der Biosynthesewege, die neuroendokrine Hormone produzieren, finden sich sowohl in Bakterien als auch in menschlichen eukaryotischen Zellen. Die Darmmikrobiota produziert also Neurohormone, die als Reaktion auf einen neuronalen Input ausgeschüttet werden, und reagiert darauf. Die Mikrobiota kann das Verhalten durch Neurohormone wie Serotonin, Dopamin und Noradrenalin modulieren. Gleichzeitig können diese Neurohormone das Wachstum, die Motilität, die Biofilmbildung und/oder die Virulenz von Bakterien verändern. Serotonin ist zwar ein wichtiger Neurotransmitter im Gehirn, befindet sich aber zu 90 % in den Därmen. Es ist ein wichtiges Signalmolekül sowohl im Darm als auch im Gehirn. Außerdem arbeiten die Mikrobiota, Hormone und die menschlichen eukaryotischen Zellen zusammen, um ein gesundes Immunsystem aufrechtzuerhalten. Ernährung, Bewegung, Stimmung, allgemeiner Gesundheitszustand, Stress und Geschlecht können die Konzentrationen von Hormonen verändern, die das Darmmikrobiom beeinflussen können. Aber auch das Gegenteil ist der Fall. Eine gesunde Darmmikrobiota kann dazu beitragen, dass eine Person ruhig bleibt, weil die Bakterien die Konzentrationen von Stresshormonen (Corticosteron und adrenocorticotropes Hormon, ACTH) beeinflussen. Andererseits kann eine Dysbiose im Darmmikrobiom zu Autoimmunkrankheiten, einschließlich Typ-1-Diabetes, beitragen^30-32. Diese Form der Kommunikation zwischen den Organismen wurde als mikrobielle Endokrinologie bezeichnet³². So kann beispielsweise die stressbedingte Ausscheidung von Neurohormonen die Expression von Genen in pathogenen Bakterien im Darm verändern³². Hormone und Neurotransmitter wirken sich auf viele Aspekte des Verhaltens aus, das nicht nur im Gehirn im Schädel fest verdrahtet ist. Unsere Gesundheit und unser Verhalten hängen zum Teil auch vom Darmmikrobiom ab - unserem zweiten Gehirn. Folglich werden unser Verhalten und unsere geistigen Fähigkeiten durch unseren Lebensstil, unsere Ernährung und den Kontakt mit Antibiotika beeinflusst. Sie sind nicht durch die Gene, die wir bei der Empfängnis erben, fest verdrahtet.

Das ENS bildet also ein komplexes, neuronales Netz³⁵. Das Darmmikrobiom wird als der Geppetto des Gehirns bezeichnet, weil es die neuronalen Funktionen und das menschliche Verhalten steuert (oder als Puppenspieler fungiert). Tatsächlich beeinflusst das Gehirn den Bauch genauso stark. Dennoch hat der Ausdruck "mit dem Bauch denken" eine neue Bedeutung bekommen. Außerdem ist der Satz "Du bist, was du isst" bedeutsamer als früher angenommen. Das heißt, dass unsere Ernährung einen großen Einfluss auf die Zusammensetzung der Mikroben in unserem Darm hat, die unsere Gefühle und unser Verhalten maßgeblich prägen. Dies beginnt unsere Vorstellung davon zu verändern, was es heißt, ein Mensch zu sein³⁵. Die moderne Neurowissenschaft versucht auch, unsere Vorstellung vom Menschsein zu verändern, indem sie die Mythen des Neurosexismus bekämpft². Unsere Gehirne, unsere Intelligenz, unsere Fähigkeiten und unsere Gesundheit verändern sich ständig. Selbst wenn in einer Studie ein statistisch signifikanter Unterschied zwischen den Gehirnen von Männern und Frauen oder ihren Fähigkeiten festgestellt würde, bedeutet dies nicht, dass die Unterschiede auf die Genetik zurückzuführen sind. Von dem Tag an, an dem wir geboren werden, werden wir mit Stereotypen und sozialer Konditionierung bombardiert. Das Geschlecht ist ein soziales Konstrukt, auch wenn es das Geschlecht nicht ist. Dennoch kann eine geschlechtsspezifische Welt ein geschlechtsspezifisches Gehirn hervorbringen2. Gleichzeitig können wir durch Training und soziale Interaktionen neue Fähigkeiten erwerben, unsere Einstellungen ändern und intelligenter werden. Wir sind nicht fest verdrahtet. Eine Mutter, die ihre Jungen verteidigt, kann viel aggressiver sein als ein Mann. Auch Männer sind nicht fest verdrahtet. Wir müssen nicht sexistisch sein. Wir können uns bewusst dafür entscheiden, die Rechte der Frauen als Menschenrechte anzuerkennen und uns entsprechend zu verhalten.

Der Artikel des nächsten Monats befasst sich mit dem Mythos der geschlechtsspezifischen Unterschiede im Gehirn, der in dem Buch "The Gendered Brain" von Gina Rippon elegant und gründlich beschrieben wurde². Bei der Geburt ist das Gehirn genauso wenig geschlechtsspezifisch wie die Lunge oder die Nieren. Umweltschützer zu sein, bedeutet auch, Feminist zu sein. Die gleichen sexistischen Einstellungen, die Frauen als Ware behandeln, behandeln auch die Umwelt als eine Ware, die benutzt und oft missbraucht wird. Eines der wichtigsten Dinge, die wir tun können, um den globalen Klimawandel umzukehren, besteht darin, Mädchen die gleichen Bildungschancen zu geben wie Jungen, Frauen eine Berufsausbildung und gleichen Lohn für gleiche Arbeit³⁶.

Anmerkiungen

¹ Gaarder, J. Sophie’s World. Farrar, Straus, Giroux. New York, 1994.
² Rippon, G. The Gendered Brain. Penguin Books, New York, 2019.
³ Goldman, B. Two Minds. The Cognitive Differences between Men and Women. Stanford Medicine, 2017.
⁴ Plomin, R. Blueprint. How DNA Makes Us Who We Are. MIT Press, Cambridge, MA, 2018.
⁵ Gaughan, R. Why Is DNA the Blueprint of Life?. Leaf Group Media, May, 2019.
⁶ Smith, R.E. The Deep Ecology of the Human Body. EC Microbiology. Volume 9.6, pp. 224-230, 2017.
⁷ Gilbert, J-A. et al. Current Understanding of the Human Microbiome. Nature Medicine, Volume 24, pp. 392-400, 2018.
⁸ Heitjtz RD. Fetal, Neonatal, and Infant Microbiome: Perturbations and Subsequent Effects on Brain Development and Behavior. Seminars in Fetal Neonatal & Medicine. Volume 21, pp. 410-417, 2016.
⁹ Sharkey, K.A. Emerging Roles for Enteric Glia in Gastrointestinal Disorders. Journal of Clinical Investigations, Volume 125, pages 918-925, 2015.
¹⁰ O’Mahoney, S.M. et al. Serotonin, Tryptophan Metabolism and the Brain-Gut-Microbiome Axis. Behavioural Brain Research, Volume 277, pages 32-48, 2015.
¹¹ Bominguez-Bello, M.G. et al. Role of the Microbiome in Human Development. Gut, Volume 68, pp. 1108-1114, 2019.
¹² Davies, W. The Microbiome - Your Inner Oncologist. Ecancer News, 2016, June 17.
¹³ Aidy, S.L. et al. Gut Microbiota: The Conductor in the Orchestra of Immune–Neuroendocrine Communication. Clinical Therapeutics, Volume 37, pp. 954-976, 2015.
¹⁴ Avetisyan, M. et al. Building a Second Brain in the Bowel. Journal of Clinical Investigations, Volume 125, pages 899-907, 2015.
¹⁵ Forsythe, P. et al. Vagal Pathways for Microbiome-Brain-Gut Axis Communication, in M. Lyte and J.F. Cryan (eds.), Microbial Endocrinology: The Microbiota-Gut-Brain Axis in Health and Disease, Advances in Experimental Medicine and Biology, Springer, New York, 2014.
¹⁶ Maranduba, C. et al. Intestinal Microbiota As Modulators of the Immune System and Neuroimmune System: Impact on the Host Health and Homeostasis. Journal of Immunology Research, Volume 2015, Article ID 931574, 2015.
¹⁷ Parashar, A.; Udayabanu, M. Gut Microbiota Regulates Key Modulators of Social Behavior. European Neuropsychopharmacology, Volume 26, pp. 78-91, 2016.
¹⁸ Anderson, G; Maes, M. The Gut–Brain Axis: The Role of Melatonin in Linking Psychiatric, Inflammatory and Neurodegenerative Conditions. Advances in Internal Medicine, Volume 2, pp. 31-37, 2015.
¹⁹ Luna, R.A.; Foster, J.A. Gut Brain Axis: Diet Microbiota Interactions and Implications for Modulation of Anxiety and Depression. Current Opinions in Biotechnology, Volume 32, pp. 35-41, 2015.
²⁰ Ghaisas, S. et al. Gut Microbiome in Health and Disease: Linking the Microbiome–Gut–Brain Axis and Environmental Factors in the Pathogenesis of Systemic and Neurodegenerative Diseases. Pharmacology & Therapeutics, Volume 158, pp. 52-62, 2016.
²¹ Toh, M.C.; Allen-Vercoe, E.A. The Human Gut Microbiota with Reference to Autism Spectrum Disorder: Considering the Whole As More Than a Sum of Its Parts. Microbial Ecology in Health and Disease, Volume 26, Article 26309, 2015.
²² Li, Q.; Zhou, J-M. The Microbiota-Gut-Brain Axis and Its Potential Therapeutic Role in Autism Spectrum Disorder. Neuroscience, Volume 324, pp. 131-139, 2016.
²³ Bienenstock, J. et al. Microbiota and the Gut–Brain Axis. Nutrition Reviews, Volume 73, pages 28-31, 2015.
²⁴ Rosenbaum, M. et al. The Gut Microbiota in Human Energy Homeostasis and Obesity. Trends in Endocrinology & Metabolism, Volume 26, pp. 493-501, 2015.
²⁵ Bruce-Keller, A.J. et al. Obese-Type Gut Microbiota Induce Neurobehavioral Changes in the Absence of Obesity. Biological Psychiatry, Volume 77, pp. 607-615, 2015.
²⁶ Wu, H. et al. Linking Microbiota to Human Diseases: A systems biology perspective. Trends in Endocrinology and Metabolism, Volume 26, pp. 758-770, 2015.
²⁷ Petra, A.I. et al. Gut-Microbiota-Brain Axis and Its Effect on Neuropsychiatric Disorders with Suspected Immune Dysregulation. Clinical Therapeutics, Volume 37, pp. 984-995, 2015.
²⁸ Felice, V.D. et al. Microbiota-Gut-Brain Signalling in Parkinson's Disease: Implications for Non-Motor Symptoms. Parkinsonism & Relational Disorders, Volume 27, pp. 1-8, 2016.
²⁹ Paulose, J.K. et al. Human Gut Bacteria Are Sensitive to Melatonin and Express Endogenous Circadian Rhythmicity. PLoS One, Volume 2016, Article e0146643, 2016.
³⁰ Rosenbaum, M. et al. The Gut Microbiota in Human Energy Homeostasis and Obesity. Trends in Endocrinology & Metabolism, Volume 26, pp. 493-501, 2015.
³¹ Lyte, M. Microbial Endocrinology in the Microbiome-Gut-Brain Axis: How Bacterial Production and Utilization of Neurochemicals Influence Behavior. PLoS Pathogens, Volume 9, Article e1003726, 2013.
³² Neuman, H. et al. Microbial Endocrinology: The Interplay Between the Microbiota and the Endocrine System. FEMS Microbiology Reviews, Volume 39, pp. 509-521, 2015.
³³ Forsythe, P. et al. Moody microbes or fecal phrenology: what do we know about the microbiota-gut brain axis? BMC Medicine, Volume 14, Article 58, 2016.
³⁴ Dinan, T.G.; Cryan, J.F. Microbes, Immunity and Behavior. Neuropsychopharmacology, Volume 42, pages 178-192, 2017.
³⁵ Stilling, R.M. et al. The Brain’s Geppetto - Microbes as Puppeteers of Neural Function and Behaviour? Journal Neurovirol. Volume 22, pages 14-21, 2016.
³⁶ Hawken, P. Drawdown. The Most Comprehensive Plan Ever Proposed to Reverse Global Warming. Penguin Books, New York, p. 76-82, 2017.