Butyrat, Propionat und Acetat: Gemeinsamkeiten und Unterschiede der wichtigsten SCFA
Butyrat, Propionat und Acetat: Gemeinsamkeiten und Unterschiede der wichtigsten SCFA
SCFA steht für Short Chain Fatty Acids, auf Deutsch „kurzkettige Fettsäuren“. Es handelt sich dabei um organische Säuren. Darmbakterien bilden sie im Dickdarm bei der Fermentation von unverdaulichen Nahrungsfasern wie Ballaststoffen und resistenter Stärke. Butyrat, Propionat und Acetat sind die drei wichtigsten Vertreter dieser Gruppe. Chemisch sind sie eng verwandt, im Körper übernehmen sie aber sehr unterschiedliche Aufgaben.
Was sind Butyrat, Propionat und Acetat und wie entstehen sie?
Eine Übersichtsarbeit im Fachjournal Cell wertete zahlreiche Studien zur Produktion von SCFA im Darm aus.1 Sie zeigt, dass die drei SCFA im Dickdarm in einem festen Verhältnis vorliegen, das sich in mehreren unabhängigen Untersuchungen bestätigt hat. Acetat macht dabei rund 60 Prozent aus, Propionat und Butyrat jeweils rund 20 Prozent. Butyrat ist damit die seltenste der drei SCFA und wirkt trotzdem oft am stärksten auf die Darmschleimhaut.
Die Fermentation von Ballaststoffen ist nicht bei jedem Menschen gleich effizient, weil sie von den vorhandenen Bakterienarten im individuellen Mikrobiom abhängt. Zwei Menschen mit derselben Ballaststoffzufuhr können deshalb unterschiedlich viel Butyrat bilden. Genau dieser Punkt wird im Abschnitt zu Präzisions-Mikroorganismen wichtig.
Was unterscheidet Butyrat, Propionat und Acetat in ihrer Wirkung?
Jede der drei SCFA übernimmt im Körper eine eigene Aufgabe:
- Energiequelle für den Darm: Butyrat dient den Darmzellen als wichtigste Energiequelle und trägt so zur Stabilität der Darmschleimhaut bei.
- Barriere- und Immunschutz: Alle drei SCFA wirken auf Immunzellen, Butyrat zeigt dabei in vielen Studien den stärksten Effekt auf die Darmbarriere.
- Systemische Wirkung: Propionat gelangt vor allem in die Leber, Acetat erreicht den gesamten Körper über den Blutkreislauf und ist genauso wie Butyrat an der Regulation von Sättigungshormonen beteiligt.
Warum gilt Butyrat als Schlüsselspieler unter den SCFA?
Butyrat hat einen Mechanismus, den die anderen beiden SCFA nicht im selben Ausmaß zeigen. Es hemmt Histondeacetylasen (HDAC), das sind Enzyme, die sonst schützende Gene stilllegen. Löst Butyrat diese Bremse, werden Gene aktiv, die die Darmschleimhaut schützen und Entzündungen dämpfen.1 Somit ist Butyrat ein essenzieller Metabolit für die Darmbarriere.
Das Problem an dieser Stelle: Wie viel Butyrat im Darm entsteht, hängt von der individuellen Ballaststoffzufuhr und von den vorhandenen Bakterienarten im Darm ab. Fehlen die passenden Bakterienstämme, bleibt die Butyratproduktion niedrig, selbst bei ausreichender Ballaststoffzufuhr. Genau hier setzen Präzisions-Mikroorganismen an. Über Studien wurde ein Bakterienstamm identifiziert, der zuverlässig Butyrat produziert, vollkommen unabhängig von der individuellen Ernährung und Beschaffenheit des Mikrobioms. Also der Effekt tritt ein, unabhängig davon, welche anderen Bakterienarten sonst im Darm vorhanden sind.
Aktuelle Forschung und spannende Fakten
- Acetat, Propionat und Butyrat liegen im Dickdarm im Verhältnis von etwa 3:1:1 vor.1
- Butyrat ist die seltenste der drei SCFA, wirkt aber oft am stärksten auf die Darmbarriere.2
- Acetat, Propionat und Butyrat greifen unterschiedlich in den Stoffwechsel der Skelettmuskulatur ein4
- Präzisions-Mikroorganismen produzieren Butyrat unabhängig von Ballaststoffzufuhr und individuellem Mikrobiom.
Health Standard Solutions - Unser Ansatz
- „
Health Standard Solutions entwickelt Supplemente auf Basis von Präzisions-Mikroorganismen, die auf die eigenständige Produktion von zentralen Metaboliten, wie zum Beispiel Butyrat ausgelegt sind. Diese Produktion erfolgt stammspezifisch und unabhängig von der individuellen Zusammensetzung des bestehenden Mikrobioms und unabhängig von Ernährung und Substratangebot. Der Fokus liegt auf der Funktion einzelner Stämme, nicht auf einer möglichst großen Zahl unterschiedlicher Bakterienarten.
Zukunftsperspektive
Die Forschung zu SCFA bewegt sich zunehmend von allgemeinen Wirkungen hin zu stammspezifischen Fragestellungen. Diese Entwicklung unterstützt den Weg hin zu stammspezifisch wirkenden Präzisions-Mikroorganismen, weil deren Wirkmechanismus bereits auf der Ebene einzelner Metabolite ansetzt. Butyrat bleibt dabei die am besten erforschte SCFA für die Darmbarriere.
Quellen
1 McFarland LV. 2021. Efficacy of Single-Strain Probiotics Versus Multi-Strain Mixtures: Systematic Review of Strain and Disease Specificity. Dig Dis Sci 66(3):694-704. doi:10.1007/s10620-020-06244-z. PMID 32274669. Zurück
2 McFarland LV, Evans CT, Goldstein EJC. 2018. Strain-Specificity and Disease-Specificity of Probiotic Efficacy: A Systematic Review and Meta-Analysis. Front Med 5:124. doi:10.3389/fmed.2018.00124. Zurück
3 Sanders ME, Benson A, Lebeer S, Merenstein DJ, Klaenhammer TR. 2018. Shared mechanisms among probiotic taxa: implications for general probiotic claims. Curr Opin Biotechnol 49:207-216. doi:10.1016/j.copbio.2017.09.007. PMID 29128720. Zurück
4 Hill C, Guarner F, Reid G, Gibson GR, Merenstein DJ, Pot B, Morelli L, Canani RB, Flint HJ, Salminen S, Calder PC, Sanders ME. 2014. Expert consensus document: The International Scientific Association for Probiotics and Prebiotics consensus statement on the scope and appropriate use of the term probiotic. Nat Rev Gastroenterol Hepatol 11(8):506-514. doi:10.1038/nrgastro.2014.66. PMID 24912386. Zurück