Zonulin als Marker: Wie durchlässig ist deine Darmbarriere?

Auf deinem Laborbericht taucht ein Wert auf, den du nicht kennst? Zonulin.

Das Protein steuert die Durchlässigkeit der Darmschleimhaut und gilt deshalb als Marker für den Zustand der Darmbarriere. Die Darmbarriere entscheidet, welche Nährstoffe aufgenommen werden und welche Stoffe draußen bleiben. Erhöhte Zonulin-Werte stehen im Zusammenhang mit Verdauungsbeschwerden, Entzündungen und einer durchlässigen Darmwand, die unter dem Begriff „Leaky Gut“ diskutiert wird.

Darmepithelzellen (die Zellen der Darmschleimhaut) schütten Zonulin aus, sobald bestimmte Reize auf sie treffen. Als stärkste Auslöser nennt die Forschung zwei Reize¹:

• Kontakt mit Bakterien im Dünndarm, insbesondere bei fehlender oder gestörter Schleimschicht
• Kontakt mit Gliadin, einem Eiweißbestandteil des Glutens

Zonulin bindet an Rezeptoren auf der Zelloberfläche und löst dort eine Signalkaskade aus. Dabei zieht sich das Zytoskelett (das innere Stützgerüst der Zelle) zusammen, so dass sich die Tight Junctions öffnen. Tight Junctions sind Proteinverbindungen, die benachbarte Darmzellen gegeneinander abdichten. Stehen sie offen, können Moleküle zwischen dem Darmlumen (dem Innenraum des Darms) und der Blutbahn passieren.

Im gesunden Darm greifen mehrere Schutzschichten ineinander:

• Darmepithelzellen bilden einen geschlossenen Zellverband
• Die darüber liegende Mukusschicht (Schleimschicht) schützt tieferliegende Zellschichten
• Eine regulierte Zonulin-Ausschüttung erlaubt einen selektiven Stoffaustausch

Wiederholte oder verstärkte Zonulin-Aktivität steht im Zusammenhang mit einer erhöhten Durchlässigkeit der Darmwand. Die Forschung interessiert sich deshalb für Zonulin als Marker. Der Wert soll anzeigen, ob die Verbindungen zwischen den Darmzellen häufiger offen stehen als nötig.

Da Bakterien zu den stärksten Auslösern der Zonulin-Ausschüttung gehören, lässt sich Zonulin als Marker kaum ohne das Mikrobiom verstehen. Ein stabiles Mikrobiom steht im Zusammenhang mit intakten Tight Junctions und einer ausgewogenen Zonulin-Aktivität:

• Faecalibacterium prausnitzii gehört zu den bekannten Butyratbildnern des Dickdarms, Akkermansia muciniphila lebt direkt in der Schleimschicht. Die Forschung bringt beide Arten mit einer intakten Barriereschicht in Verbindung.
• Außerdem geht ein ausgeglichenes Mikrobiom mit einer moderaten Zonulin-Ausschüttung einher.
• Eine Dysbiose (ein Ungleichgewicht der Darmbakterien) steht dagegen im Zusammenhang mit überschießender Zonulin-Aktivität und dauerhaft geöffneten Tight Junctions.

Eine große Übersichtsarbeit fasste das bisherige Wissen zu Zonulin zusammen¹. Zwei Ergebnisse sind besonders interessant:

• Zonulin ist eine Vorstufe von Haptoglobin, einem bekannten Eiweiß im Blut.
• Menschen mit Zöliakie (einer durch Gluten ausgelösten Autoimmunerkrankung) oder mit Typ-1-Diabetes haben häufiger erhöhte Zonulin-Werte.

Eine Studie mit Blutproben von 376 Personen prüfte, was ein häufig genutzter Zonulin-Test tatsächlich misst². Der Test erfasste nicht Zonulin im engeren Sinn, sondern eng verwandte Eiweiße. Die Forschenden sprechen deshalb von einer Zonulin-Familie. Aussagekräftig wird Zonulin als Marker vor allem im Zusammenspiel mit weiteren Werten zum Mikrobiom und zur Entzündungsaktivität.

Außerdem rückt Butyrat in den Fokus, eine Fettsäure, die Darmbakterien bilden. In einer Laborstudie behandelten Forschende eine Zellschicht aus menschlichen Darmzellen mit Butyrat³. Die Verbindungen zwischen den Zellen schlossen sich dadurch schneller. Folglich ließ die Zellschicht weniger Stoffe durch.

Diese Ergebnisse stammen aus Zellkulturen und lassen sich nicht direkt auf den Menschen übertragen. Sie zeigen aber einen plausiblen Weg, wie Darmbakterien die Barriere beeinflussen können.

Die Forschung arbeitet daran, Zonulin und verwandte Proteine genauer voneinander zu unterscheiden. Damit wird Zonulin als Marker präziser und besser vergleichbar. Mikrobiom-Analysen für zu Hause verbinden schon heute Angaben zur Bakterienzusammensetzung mit weiteren Markern. Solche Kombinationen könnten künftig früher zeigen, ob die Darmflora oder die Darmbarriere aus dem Gleichgewicht geraten ist.

¹ Fasano A. 2011. Zonulin and Its Regulation of Intestinal Barrier Function: The Biological Door to Inflammation, Autoimmunity, and Cancer. Physiological Reviews 91(1): 151-175. DOI: 10.1152/physrev.00003.2008. Zurück

² Scheffler L, Crane A, Heyne H et al. 2018. Widely Used Commercial ELISA Does Not Detect Precursor of Haptoglobin2, but Recognizes Properdin as a Potential Second Member of the Zonulin Family. Frontiers in Endocrinology 9: 22. DOI: 10.3389/fendo.2018.00022. Zurück

³ Peng L, Li ZR, Green RS, Holzman IR, Lin J. 2009. Butyrate Enhances the Intestinal Barrier by Facilitating Tight Junction Assembly via Activation of AMP-Activated Protein Kinase in Caco-2 Cell Monolayers. The Journal of Nutrition 139(9): 1619-1625. DOI: 10.3945/jn.109.104638. Zurück

⁴ Vanuytsel T, van Wanrooy S, Vanheel H et al. 2014. Psychological stress and corticotropin-releasing hormone increase intestinal permeability in humans by a mast cell-dependent mechanism. Gut 63(8): 1293-1299. DOI: 10.1136/gutjnl-2013-305690. Zurück

⁵ Elamin E, Masclee A, Troost F, Pieters HJ, Keszthelyi D, Aleksa K et al. 2014. Ethanol Impairs Intestinal Barrier Function in Humans through Mitogen Activated Protein Kinase Signaling: A Combined In Vivo and In Vitro Approach. PLoS ONE 9(9): e107421. DOI: 10.1371/journal.pone.0107421. Zurück