Eine vorübergehende medikamentöse Schmerzunterdrückung kann langfristig zu schwerwiegenden Gewebeschäden führen, die häufig mit einer Chronifizierung von Entzündungsprozessen und assoziierten Schmerzen einhergehen [5]. Dabei spielt das Darmmikrobiom eine grundlegende Rolle bei der Modulation chronischer Entzündungen und kann Schmerzprozesse auf epigenetischer Ebene beeinflussen [6]. Das menschliche Darmmikrobiom ist ein empfindliches Ökosystem von mehr als 100 Billionen Mikroorganismen, die in einer einzigartigen Symbiose mit dem menschlichen Körper in reziproker Wechselwirkung die Funktionsfähigkeit von Organen einschließlich des Immun- und Hormonsystems und damit das langfristige Wohlbefinden des Menschen gewährleisten [7]. Die Darmbarriere ist nicht nur eine grundlegende anatomische Voraussetzung für die kontinuierliche Aufnahme von Nährstoffen und Vitaminen, sondern sie bildet auch die Grundlage für die physiologische Modulation der Darmmikrobiom-Schmerz-Achse, die über verschiedene Mechanismen, einschließlich der Modulation des Vagotonus und der Nozizeption im Rückenmark, die Schmerzwahrnehmung wesentlich beeinflusst [6]. Eine erhöhte Permeabilität der Darmbarriere korreliert mit einer verminderten Expression von Tight-Junction-Proteinen der Darmepithelzellen [7] und führt zu einem vermehrten Übertritt von pro-inflammatorischen Mediatoren wie Lipopolysacchariden (LPS), Trimethylamin-­­N-oxid (TMAO) [8] oder Histamin [9] in die systemische Zirkulation und damit zu einer Schmerzverstärkung [10] (Abb. 1). Interessanterweise können auch Wettkampfsportler von einer erhöhten Darmpermeabilität betroffen sein [8], wodurch die Bedeutung der prophylaktischen Förderung eines gesunden Darmmi­krobioms und dessen Einfluss über die Darmmikrobiom-Schmerz-Achse in der Sportmedizin deutlich wird. 

Hierbei spielt v.a. die Anpassung bestimmter biologischer, psychischer und sozialer Lebensstilfaktoren eine Rolle. Einer der am leichtesten zu beeinflussenden Faktoren ist die tägliche Ernährung, die sich direkt auf die Produzenten von kurzkettigen Fettsäuren (SCFA) auswirken kann, die u.a. von einer ausreichenden Zufuhr unverdaulicher, fermentierbarer Kohlenhydrate abhängig sind [11]. Klinische Evidenz aus prospektiven Kohortenstudien bestätigte eine Korrelation zwischen dem Verzehr präbiotisch wirksamer Ballaststoffe und einer Reduktion der symptomatischen Osteoarthrose [12], was die Bedeutung einer ausreichend ballaststoffreichen Ernährung in Bezug auf die Darmmikrobiom-Schmerz-Achse belegt (Abb. 1). 

Auch der regelmäßige Verzehr von industriellen Energydrinks (36) oder hochverarbeiteten Lebensmitteln [13], die häufig verschiedene Zusatzstoffe [14], künstliche Süßstoffe [15] sowie einem erhöhten Anteil an einfachen Kohlenhydraten [16] und mehrfach gesättigten Fetten [17] enthalten, von denen bereits jeder Bestandteil mit einer Dysbiose in Verbindung gebracht wird (Abb. 1), erfordert gerade bei Schmerzpatienten eine kontrollierte und ausgewogene Ernährung auf der Basis möglichst naturbelassener Lebensmittel. Ebenso gibt es Hinweise darauf, dass zu hohe Proteingehalte in hochverarbeiteten Post-Workout-Drinks mit ungünstigen zellulären Prozessen wie einer verminderten Mitophagie durch eine verstärkte Aktivierung des Signalwegs mechanistic Target of Rapamycin (mTOR) verbunden sind [18]. Der Zeitpunkt und die tägliche Kalorienmenge scheinen ebenfalls einen Einfluss auf die Darmmikrobiom-Schmerz-Achse zu haben, da ein Zusammenhang zwischen Intervallfasten oder Kalorienrestriktion mit einer Reduktion chronischer muskuloskelettaler Schmerzen besteht [19]. Darüber hinaus können biologische Faktoren wie ein Vitamin-D-Mangel, der bei Sportlern häufig diagnostiziert wird [20], mit einer Dysbiose einhergehen, was mit einer veränderten Nozizeption sowie Endocannabinoid-Expression verbunden sein kann [21].

Es gibt weiterhin zunehmend Hinweise darauf, dass Nikotin und übermäßiger Alkoholkonsum [22] sowie auch zahlreiche monotargetale Medikamente mit Veränderungen des Darmmikrobioms assoziiert sind, einschließlich Schmerz-medikationen wie nichtsteroidale Antirheumatika (NSAR) [23] und Opioide [24] (Abb. 1). Evidenzen weisen zudem darauf hin, dass oftmals mit NSAR kombinierte Medikamentenklassen, einschließlich Protonenpumpeninhibitoren (PPI) [25] und Antidepressiva [26], Dysbiose fördern. Paradoxerweise deuten Daten darauf hin, dass Sportler oftmals eigenverantwortlich regelmäßig NSAR einnehmen [5] und diese partiell als prophylaktische Maßnahme nutzen [27], was auf einen enormen internen Leistungsdruck hinweist. Dies ist langfristig ein Risikofaktor, da erhöhte Stresshormonspiegel, wie z.B. Cortisol, mit einer Dysregulation der Hypothalamus-Hypophysen-Nebennierenrinden-Achse (HPA) in Verbindung gebracht werden und eine Dysbiose begünstigen [8].

Ziel einer langfristigen Strategie zur Erhaltung eines physiologischen Darmmikrobioms sollte die Anpassung bio-psycho-sozialer Risikofaktoren sein, um die Darmmikrobiom-Schmerz-Achse frühzeitig zu modulieren. Insbesondere bei jungen Sportlern sollte hierbei eine nachhaltige Strategie angestrebt werden. Ein vielversprechender Ansatz ist der prophylaktische und co-therapeutische Einsatz von natürlichen Polyphenolen wie Resveratrol und Curcumin, die sich neben epigenetisch analgetischen, antiphlogistischen und regenerierenden Effekten auch durch eine aktive Förderung eines physiologischen Darmmikrobioms auszeichnen.

Darmmikrobiom-Stabilisierung und Schmerzmodulation durch Polyphenole

Resveratrol ist eines der bisher meistuntersuchten Polyphenole und u. a. in der Schale roter Beeren wie Blaubeeren und Weintrauben enthalten [7]. Curcumin (Diferulomethane) ist ebenfalls ein etabliertes Polyphenol und natürlicher Bestandteil der Kurkumawurzel (Curcuma longa), die in Pulverform traditionell ein fester Bestandteil der indischen Kultur ist und seit Jahrhunderten in verschiedenen Bereichen auch medizinisch eingesetzt wird [28]. Einschränkend wird häufig die geringe Bioverfügbarkeit dieser beiden Polyphenole angeführt [29, 30], die derzeit durch pharmazeutisch hergestellte Nanopartikel zu umgehen versucht wird [31]. Dabei wird jedoch häufig nicht berücksichtigt, dass Resveratrol sowie Curcumin eine wesentliche anabole Funktion in Bezug auf eine intakte Darmbarriere besitzen [7, 32] und darüber hinaus über präbiotische Eigenschaften die Zusammensetzung des Darmmikrobioms modulieren [7, 33], was im Mittelpunkt jeder therapeutischen Maßnahme stehen sollte. Resveratrol [34] und Curcumin [35] modulieren beide wissenschaftlich anerkannt nuclear factor kappa B (NF-kB), den zentralen Transkriptionsfaktor entzündlicher Prozesse, auf epigenetischer Ebene und tragen so zur Reduktion von Schmerzen bei. 

Modulation von Bio-Psycho-Sozial-induzierten Schmerzen durch die Polyphenol-Darmmikrobiom-Achse 

Das biopsychosoziale Modell von Engel [36] wird für die Behandlung chronischer Schmerzen zunehmend anerkannt, was sich auch auf nationaler Ebene darin widerspiegelt, dass die aktualisierte S-1 Leitlinie der Deutschen Gesellschaft für Allgemeinmedizin und Familienmedizin (DEGAM) dieses Modell zur Behandlung chronischer Schmerzen mit einer anhaltenden Dauer von mehr als 3 Monaten empfiehlt [37]. In der Sportmedizin hat sich zudem gezeigt, dass bio-psycho-soziale Faktoren einen wesentlichen Einfluss auf das Verletzungsrisiko und die Regeneration haben können [38], wodurch auch die prophylaktische medizinische Betreuung von Athleten auf der Grundlage dieses Modells unterstützt wird. Trotz dieses personalisierten multi-modalen Ansatzes fehlt auf biologischer Ebene häufig noch die Berücksichtigung des Darmmikrobioms als wichtige Möglichkeit der Schmerzmodulation, wodurch auch die psychischen und sozialen Komponenten wesentlich mitbeeinflusst werden können. Auch die multifunktional wirkenden Polyphenole Resveratrol und Curcumin, die zusätzlich zu ihrer präbiotischen Eigenschaft auch analgetisch und antiphlogistisch modulierend wirken, werden in der Praxis noch nicht flächendeckend eingesetzt (Abb. 2). 

Biologisch targetierbare Faktoren der Schmerzentstehung umfassen im Wesentlichen die Modulation des NF-kB-Signalweges, die Aufrechterhaltung der Darmbarriere bei gleichzeitiger Förderung eines physiologischen Darmmikrobioms mit Erhöhung von SCFA sowie die Modulation des Vagotonus (Abb. 2). Resveratrol [39] und Curcumin [40] können epigenetisch den NF-kB-Signalweg und NF-kB-regulierte Expression von Cyclooxygenasen (COX) durch Modulation der IkBα-Kinase beeinflussen. Erste klinische Studienergebnisse bestätigen eine mit subjektiven Skalen messbare Schmerzmodulation durch Resveratrol und Curcumin bei Patienten mit Osteoporose sowie chronisch-entzündlichen Gelenkerkrankungen einschließlich Arthrose und ankylosierender Spondylitis [41, 42]. Resveratrol hat sich auch als co-therapeutische Maßnahme mit synergistischer analgetischer Wirkung in Kombination mit Meloxicam bewährt und als sinnvolle unterstützende Komponente bei der Verordnung von NSAR bestätigt [43]. Dies ist insbesondere deshalb zu empfehlen, weil dadurch negative Begleiterscheinungen einschließlich gastrointestinaler Nebenwirkungen einschließlich Dysbiose durch NSAR prophylaktisch abgeschwächt werden. Erste präklinische Studienergebnisse bestätigen in diesem Zusammenhang eine analgetische Wirkung von Resveratrol über die Polyphenol-Darmmikrobiom-Achse, da die Reduktion der Entzündungswerte mit einer Zunahme von Lactobazillen und Bifidobakterien korrelierte [44]. Curcumin zeigte in klinischen Studien eine Reduktion der WOMAC- und Knee Injury and Osteoarthritis Outcome (KOOS)-Scores, wobei die analgetische Effektivität bei Osteoarthritis-Patienten mit der von Ibuprofen [42] und Diclofenac [45] vergleichbar war. Beide Studien zeigten auch einen signifikanten Vorteil von Curcumin gegenüber Ibuprofen [42] und Diclofenac [45] in Bezug auf die Reduktion von gastrointestinalen Nebenwirkungen, was durch die regenerative Wirkung von Curcumin auf Darmepithelzellen in Kombination mit prä­biotischen Effekten begründet werden kann. Der Einsatz von Curcumin vermeidet somit die zusätzliche Verschreibung von PPI, die zusätzliche Nebenwirkungen auf das Darmmikrobiom haben können [45]. Vielmehr zeigt Curcumin tendenziell günstige gastrointestinale Effekte, darunter eine anti-ulceröse Wirkung sowie einen positiven gewichtsreduzierenden Effekt [45] und eine Reduktion distaler Ödeme [46]. Weitere klinische Studienergebnisse deuten darauf hin, dass Curcumin in Kombination mit Amoxicillin und NSAR synergistisch akute postoperative Schmerzen reduzieren kann [47]. Dies unterstützend, lieferten präklinische Studien mit Curcumin als Monotherapie ähnliche Hinweise.

Präklinische Daten deuten weiterhin darauf hin, dass Curcumin Arthritis über die Modulation des Vagotonus abmildern könnte, da eine Curcumin-Supplementierung die neuronale Erregbarkeit des Vagusnervs deutlich erhöht [49] (Abb. 2). Zusätzlich zu chronisch-entzündlichen Gelenkschmerzen und postoperativen Schmerzen wurde Curcumin klinisch auch bei akuten Muskelbelastungen einschließlich Muskelkatersymptomen [50] eingesetzt, was zu weniger Schmerzen und einer höheren Muskelleistung [51], weniger Muskelverletzungen sowie einer schnelleren Rückkehr zum Training [52] führte und für einen prophylaktischen Einsatz von Curcumin bei Profisportlern spricht. Insgesamt weisen sowohl Resveratrol als auch Curcumin eine mit Ibuprofen und Diclofenac vergleichbare Analgesie auf, wobei beide Polyphenole epigenetische, NF-kB-assoziierte Entzündungen regulieren und auch die Darmmikrobiom-Schmerz-Achse modulieren (Abb. 2). 

Psychische Faktoren & Sozialverhalten

Psychische Faktoren wie Angst und Depression sind häufige Begleiterscheinungen chronischer Schmerzen, die über Metabolite des Darmmikrobioms und über chronische Entzündungsprozesse auch die endokrine Funktion des Darms wesentlich beeinflussen können [62]. Die Modulation der Darmmikrobiom-Gehirn-Achse ist daher ein zentraler Ansatzpunkt für die Therapie von begleitenden Depressionen und Angstzuständen bei chronischen Schmerzpatienten, was sich klinisch dadurch bestätigt, dass Probiotika und Ernährungsumstellungen bei depressiven und gesunden Probanden mit Veränderungen des Darmmikrobioms und einer Reduktion depressiver Symptome bzw. einer Verbesserung der mentalen Stimmungslage korrelieren [63]. Des Weiteren ist belegt, dass Depressionen und Angstzustände durch Curcumin moduliert werden können [31], was in präklinischen Studien mit dem Einfluss auf bestimmte Darmbakterien in Verbindung gebracht werden konnte [64]. Resveratrol kann ängstliches Verhalten ebenfalls abschwächen, indem neuronale Entzündungsprozesse moduliert und die Autophagie in Neuronen des Hippocampus stimuliert werden [65]. Insgesamt ist die Berücksichtigung psychischer Faktoren und die Behandlung ursächlicher Entzündungsprozesse, inklusive pathologischen Veränderungen des Darmmikrobioms, die insbesondere bei chronischen Schmerzpatienten im Rahmen einer Schmerzmedikation zusätzlich auftreten können, von entscheidender Bedeutung, um auch soziale Risikofaktoren prophylaktisch beeinflussen zu können.

Eine Veränderung des Sozialverhaltens kann aufgrund psychischer Faktoren entstehen und mit verminderter körperlicher Aktivität, veränderter Ernährung und erhöhtem Medikamentenkonsum, wie Schmerzmitteln, oder erhöhtem Nikotin- und Alkoholkonsum verbunden sein [66]. Diese Faktoren korrelieren mit der Entstehung einer intestinalen Dysbiose und fördern chronische Entzündungsprozesse, weshalb es hierdurch auf epigenetischer Ebene zur Schmerzverstärkung kommen kann. Ein zentraler Ansatz ist auch hier, neben einem stabilen sozialen Umfeld und der Unterstützung bei der Aufrechterhaltung anti-inflammatorischer Lebensstil-Gewohnheiten [67], der Einsatz von Polyphenolen, insbesondere auch dann, wenn mangels Patientenbereitschaft nicht alle Maßnahmen umgesetzt werden können. Der Einsatz von Resveratrol und Curcumin kann zusätzliche Entzündungsprozesse zumindest teilweise kompensieren und den Schmerz modulieren, was mit einem geringeren Einsatz von Schmerzmedikamenten einhergehen könnte [46]. In Bezug auf die Ernährung bestätigen klinische Daten, dass eine natürliche, polyphenolreiche Ernährung mit einer Verringerung der Schmerzschwere bei Patienten mit Osteoarthritis einhergeht [68], was in einer longitudinalen Kohortenstudie bestätigt wurde [69]. Die kürzlich aktualisierte S2k-Leitlinie Gonarthrose (Version 4.0), die als Grundlage für die neue S3 Leitlinie „Prävention und Therapie der Gonarthrose“ dient, empfiehlt erstmals Kurkuma und Curcuminoidhaltige Phytotherapie zur Behandlung von Gonarthrose-Symptomen einschließlich Knieschmerzen und -funktion und unterstreicht damit die klinische Handlungsevidenz [70]. Abschließend ist es von zentraler Bedeutung, dass die Patienten trotz Schmerzen möglichst eine tägliche Bewegungsroutine aufbauen, da es Hinweise auf einen Zusammenhang zwischen Bewegungsmangel und Dysbiose gibt, die auch mit der verminderten Darmmotilität bei Inaktivität zusammenhängt [71]. Dies ist auch bei der Anwendung von Resveratrol und Curcumin zu beachten, da Osteozyten des Knochengewebes aufgrund ihrer Mechanosensitivität auf diesen Reiz angewiesen sind und das Knochengewebe bei körperlicher Inaktivität trotz Polyphenolen kontinuierlich abgebaut würde [72].

Fazit

Ein intaktes Darmmikrobiom spielt eine zentrale Rolle bei der Modulation von Entzündungen und Schmerzprozessen, die sowohl für Patienten mit chronischen Schmerzen als auch für Sportler relevant sind. Sportmediziner sollten daher die Stärkung des Darmmikrobioms als wichtigen Aspekt in der Schmerztherapie berücksichtigen, insbesondere zur Prävention und Behandlung von muskuloskelettalen Beschwerden. Eine ausgewogene Ernährung, reich an präbiotischen Ballaststoffen und natürlichen Polyphenolen wie Resveratrol und Curcumin, kann Entzündungen verringern und das Darmmikrobiom stabilisieren. Insgesamt zählt die Förderung von Lifestyle-Kompetenzen unter Berücksichtigung biologischer, psychischer und sozialer Faktoren zu den zentralen Elementen eines nachhaltigen Schmerzmanagements im Sport.

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Besonders beachtenswert ist die entzündungshemmende Wirkung und die damit verbundene Stärkung der Darmbarriere sowie des Immunsystems von Resveratrol und Curcumin, die durch erste klinische Studien belegt wurde und damit auch für Sportler als prophylaktische Anwendung zur Risiko­minimierung typischer Verletzungen unerlässlich ist.

Darmmikrobiom

Das menschliche Darmmikrobiom umfasst schätzungsweise mehr als 100 Billionen Mikroben mit etwa 35.000 verschiedenen Bakterienarten, die in natürlicher Symbiose mit dem gesamten menschlichen Organismus im Einklang leben [1]. Bei gesunden Individuen beherbergt das Kolon mit etwa 1.012 Zellen/Gramm die überwiegende Mehrheit des Darmmikrobioms, während der Dünndarm nur etwa 103-107 Zellen/Gramm und eine geringere Vielfalt aufweist [2, 3]. Dies lässt sich dadurch erklären, dass das Darmmikrobiom optimal an die Funktion der verschiedenen Darmabschnitte adaptiert ist [3]. So gibt es eine Vielzahl von nützlichen Bakterien, darunter Bacteroidetes, Firmicutes, Actinobacteria, Proteobacteria, Fusobacteria und Verrucomicrobia, die Teil eines gesunden Darmmikrobioms darstellen [1]. Die Mundhöhle ist ebenfalls Teil des Verdauungssystems und beherbergt eine Vielzahl von Mikroben, die in ihrer Gesamtheit als orales Mikrobiom bezeichnet werden [4]. Insgesamt ist die genaue Zusammensetzung und Vielfalt des Darmmikrobioms individuell variabel und hängt von einer Vielzahl intrinsischer (Entzündungsstatus, Hormonspiegel einschließlich Cortisol [5] und reproduktiver Hormone [6]…) und extrinsischer Faktoren (Ernährung [7], Bewegung [8], Medikamente [9]…) ab.

Ernährungsweise und körperliche Aktivität

Zu einer ausgewogenen vielfältigen täglichen Ernährungsweise, die maßgeblich zu einem intakten Darmmikrobiom beiträgt, gehören neben ausreichend Mikro- und Makronährstoffen und Vitamin D [10] auch Ballaststoffe und natürliche Polyphenole [11]. Zudem kann der Zeitpunkt der Nahrungsaufnahme einen entscheidenden Einfluss auf die Zusammensetzung des Darmmikrobioms, vor allem auf epigenetischer Ebene haben [12]. Insbesondere weisen Studien darauf hin, dass die Anpassung an den zirkadianen Rhythmus mit einer verbesserten Nährstoffmetabolisierung, einer Modulation der Entzündung und einer Verbesserung des Immunsystems einhergeht [12]. Hinsichtlich des positiven Zusammenhangs zwischen körperlicher Aktivität und der Zusammensetzung des Darmmikrobioms belegen Studien, dass sportlich aktive Personen im Vergleich zu Personen, die sich wenig bewegen, häufig ein vielfältigeres Darmmikrobiom aufweisen, das mit höheren Werten an kurzkettigen Fettsäuren assoziiert ist [13]. Kurzkettige Fettsäuren wirken einerseits anti-entzündlich im Darm und zugleich über den Blutkreislauf in allen Geweben, wie beispielsweise in Knochen und Muskeln [14]. Die anabole Wirkung basiert dabei auf epigenetischen Modulationen [15], welche die Gewebsregeneration fördern [16]. Für Athleten von Bedeutung ist die Erkenntnis, dass ein gesundes und vielfältiges Darmmikrobiom interessanterweise die Endocannabinoid-Metabolite im Darm während des Trainings positiv moduliert, was mit erhöhten Dopaminspiegeln korreliert [17]. Das Darmmikrobiom ist also selbst ein bedeutender Faktor für optimale Leistungsfähigkeit und Motivation [17]. Zusammenfassend lässt sich konstatieren, dass ein intaktes Darmmikrobiom Folge von verschiedensten beeinflussbaren Faktoren ist. Die Beachtung dieser Faktoren ist insbesondere für Athleten von wesentlicher Bedeutung, da das Mikrobiom nicht nur für eine optimale Makro- und Mikronährstoffaufnahme (Ballaststoffe, Polyphenole usw.) unerlässlich ist, sondern auch wesentlich zu einem starken Immunsystem und der intrinsischen Regeneration von Organsystemen inklusive dem muskuloskelettalen System auf epigenetischer Ebene beiträgt.

Stress-induzierte Dysbiose bei Athleten und ihre Folgen

Athleten verzichten in der Regel auf entzündungsfördernde Substanzen wie Alkohol und Nikotin und scheinen dennoch bei sportlicher Höchstleistung, von enormen körperlichen und mentale Stressreaktionen betroffen zu sein, die chronische Entzündungsprozesse im Zusammenhang mit dem Darmmikrobiom, inklusive Dysbiose, verursachen [13]. Hierdurch kann es zur Abnahme von Butyrat-produzierenden Spezies und Zunahme von Bakterien, die entzündungsfördernde Substanzen wie Lipopolysaccharide oder Trimethylamine-N-oxid (TMAO) produzieren, kommen, was mit einem erhöhten Risiko für atherothrombotische kardiovaskuläre Erkrankungen korreliert [18] (Abb. 1). So wurde ein verringertes Vorkommen von Turicibacter spp. und erhöhtes Vorkommen von Ruminococcus gnavus in Korrelation mit körperlicher Überbelastung berichtet [8]. Als primäre Folge einer intestinalen Dysbiose wird die Epigenetik der angrenzenden Darmepithelzellen durch die Aktivierung des entzündungsfördernden Transkiptionsfaktors nuclear factor-kappa B (NF-κB) und entzündungsfördernden Signalwegen beeinflusst, was zu einer Herunterregulierung von Transkriptionsfaktoren führt, die an der Aufrechterhaltung der Darmbarriere beteiligt sind [19]. Dies führt zu einer erhöhten Durchlässigkeit der Darmwand, die häufig als „Leaky Gut“-Syndrom bezeichnet wird [11] und auf Dauer mit einem Mangel an Mikronährstoffen, wie Mineralien und Vitaminen einhergeht, da diese nicht ausreichend über die Darmepithelzellen aufgenommen werden können. Symptomatisch kann sich dies in verschiedenen Nahrungsmittelunverträglichkeiten äußern, die auch bei Athleten bekannt sind [20]. Verstärkend wirken hierbei eine zu hohe Zufuhr von Eiweiß [21], ein zu hoher Anteil an einfachen Kohlenhydraten [22] und verschiedenen Zusatz-, sowie Aroma- und Süßstoffen [23], wie sie in den meisten industriell hergestellten Produkten enthalten sind (Abb. 1). Klinisch wurde nachgewiesen, dass ein großer Anteil an einfachen Kohlenhydraten innerhalb von vier Tagen mit einer gravierenden Veränderung des Darmmikrobioms korreliert [24]. Insbesondere Einzelsportler, die häufiger als Mannschaftssportler Energy Drinks mit hohem Gehalt an einfachen Kohlenhydraten und Zusatzstoffen konsumieren, sind diesem Risiko folglich ausgesetzt (Abb. 1). Klinisch wurde dies bei mehr als 60 % der Einzelsportler bestätigt und es wurde eine Korrelation zwischen dem Konsum industriell hergestellter Energy Drinks, oraler Dysbiose, Plaque, Zahnerosion und Bruxismus gefunden [25]. Eine Dysregulation des oralen Mikrobioms scheint laut aktuellen Studien bei Athleten im Vergleich zur Allgemeinbevölkerung häufiger zu sein, was sich durch erhöhte Prävalenz von Spezies wie Streptococcus genus zeigte [4]. Auch wenn Individualsportler am häufigsten betroffen sind, betrifft dies insgesamt mehr als 75 % aller Athleten aus Individual- und Teamsportarten [25] (Abb. 1).

Neben einer entzündungsfördernden Ernährungsweise, kann Dysbiose auch infolge von intensivem und langanhaltendem Training entstehen, was mit Immunsuppression korreliert [8] (Abb. 1). Dies ist dadurch erklärbar, dass ein signifikanter Teil des Immunsystems im Darm lokalisiert ist und Dysbiose-induzierte Entzündungen über die Hochregulierung von NF-κB zur Dysregulation von Immunzellen führen [8]. Darüber hinaus wurde eine Vielzahl von Medikamenten mit signifikanten Veränderungen eines intakten Darmmikrobioms in Verbindung gebracht [9] (Abb. 1). Hierzu zählen nicht nur Antibiotika [26], sondern auch Schmerzmittel wie nichtsteroidale Antirheumatika (NSAR) [27], die von Sportlern bekanntermaßen oft in hohen Dunkelziffern eingenommen werden, um trotz Schmerzen auf dem Spielfeld Leistung zu bringen [28]. Eine chronische Dysbiose führt zur stetigen Zunahme der systemischen Entzündung durch erhöhte Zirkulation von entzündungsfördernden Metaboliten und Zytokinen und infolgedessen zu einer erheblichen Beeinträchtigung der Regeneration des muskuloskelettalen Systems [18]. Die hierdurch induzierte verstärkte NF-κB-Aktivierung in mesenchymalen Stammzellen sowie Zellen des Knochens, der Sehnen, des Knorpels und der Muskulatur, führt zur Dysregulation zahlreicher zellulärer Prozesse, wie Autophagie, Mitochondrienfunktion und Biosynthese von Proteinen der extrazellulären Matrix [29, 30]. Diese Achsen, die von einem veränderten proinflammatorischen Mikrobiom ausgehen, werden unter anderem als Darm-Gelenk-Achse [31] und Darm-Knochen-Achse [32] bezeichnet, die es auch zu anderen Organen einschließlich Gehirn, Leber, Herz, Lunge gibt, was die Bedeutung des Darmmikrobioms weiter hervorhebt [33]. Insgesamt lässt sich festhalten, dass die Begünstigung einer chronischen Dysbiose multifaktoriell bedingt ist und einen integrativen Ansatz in der Co-Therapie, v. a. aber in der proaktiven Prophylaxe, erfordert. Übergeordnetes Ziel sollte es sein, auch unter physischen und psychischen Stresssituationen, wie sie im Sportalltag häufig auftreten, ein physiologisches Darmmikrobiom anzustreben und langfristig zu erhalten.

Modulation des Darmmikrobioms und Förderung der Regeneration durch Polyphenole

Einen vielversprechenden Ansatz bieten die Eigenschaften natürlicher Polyphenole wie Resveratrol [34] und Curcumin [35], die typischerweise über die tägliche Ernährung mit Obst, Gemüse, Nüssen, Samen, diversen Kräutern und Gewürzen in den Speiseplan integriert werden können. Während Resveratrol vor allem in roten Beeren enthalten ist [34], ist Curcumin vor allem in der Kurkumawurzel enthalten [36]. Das Besondere an beiden Polyphenolen ist, dass sie durch ihre multifunktionelle Wirkweise über die Modulation von NF-kB das Ausmaß von Entzündungen beeinflussen können [37] (Abb. 2). Die regenerative Wirkung auf das muskuloskelettale System erklärt sich durch die bekannte aktivierende Wirkung auf Sirtuin-1, ein NAD-abhängiges Enzym aus der Gruppe der Deacetylasen, über das Transkriptionsfaktoren wie Scleraxis [38], Runx2 [39] und Sox9 [40] positiv moduliert werden können (Abb. 2). Auch auf direkter mesenchymaler Stammzellebene fördern beide Polyphenole sowohl Osteogenese, Chondro­genese und Tenogenese [41], wodurch mesenchymale Stammzellen epigenetisch so moduliert werden, dass sie sich weniger in Adipozyten differenzieren [42]. Zudem wirkt die entzündungsmodulierende Funktion beider Polyphenole Muskelkater entgegen, was auf die regenerative Wirkung hindeutet, einschließlich einer verbesserten Mitochondrien-Funktion und Modulation von Myokinen [43] (Abb. 2).

Neueste Erkenntnisse weisen zudem auf eine modulierende Wirkung von Polyphenolen wie Resveratrol und Curcumin auf das Darmmikrobiom und die hiermit verbundene Stärkung der Darmbarriere hin, die durch erste klinische Studien bestätigt wurde (Tabelle). So korrelierte bereits eine zweimonatige polyphenolreiche Ernährung mit einer wesentlichen Zunahme an Butyrat-produzierenden Bakterien, was ebenfalls im Zusammenhang mit einer verbesserten Darmbarriere stand [11]. Zu den eingesetzten natürlichen Lebensmitteln gehörten u. a. Kakaopulver und Granatapfelsaft, die beide bekanntermaßen Resveratrol enthalten [34, 44]. Interessanterweise enthält Kakao [44] sowie auch entalkoholisierter und alkoholisierter Rotwein [45] einen großen Anteil von Piceid, einer Vorstufe von Resveratrol. Erkenntnisse aus in vitro Versuchen haben gezeigt, dass Piceid für die anti-entzündliche Wirkweise zunächst in Resveratrol durch bestimmte Darmbakterien metabolisiert werden muss [46]. Auch Resveratrol wird im Darm weiter verstoffwechselt, wobei Resveratrol-Metaboliten wie Lunularin und Dihydroresveratrol eine stärker anti-entzündliche Wirkungsweise aufzeigten als Resveratrol selbst [47]. Klinische Studienergebnisse deuten darauf hin, dass es verschiedene Metabotypen gibt und zwischen Lunularin-Metabotyp und Nicht-Lunularin-Metabotyp unterschieden werden sollte [48]. Unterschiede in Bezug auf interindividuelle Metabotypen wurden auch für Curcumin klinisch festgestellt [49]. Dies ist insofern von großer Bedeutung, als dass die Ergebnisse für eine individualisierte Ernährung sprechen, die auch die Metabolisierbarkeit von Polyphenolen wie Resveratrol und Curcumin berücksichtigt. Insgesamt unterstreichen die in der Tabelle aufgeführten klinischen Studienergebnisse die präbiotische Funktion von Polyphenolen wie Resveratrol und Curcumin sowohl bei gesunden Probanden als auch bei Übergewichtigen oder Patienten mit chronisch entzündlichen Erkrankungen. Da allen eine entzündungshemmende Wirkung gemeinsam ist, die auch für Sportler von essenzieller Bedeutung ist, sind ähnlich positive modulatorische Effekte auf das Darmmikrobiom bei Athleten zu erwarten.

Fazit

Natürliche Polyphenole wie Resveratrol und Curcumin können wesentlich zur Aufrechterhaltung und Modulation eines physiologischen Darmmikrobioms beitragen, indem sie Bakterienspezies fördern, die entzündungshemmende Substanzen wie kurzkettige Fettsäuren produzieren. Durch die multifunktionale Wirkungsweise der Polyphenole wird gleichzeitig eine ganzheitliche Regeneration auf epigenetischer Ebene unterstützt, sodass auch ein prophylaktischer Einsatz zur Risikominimierung von typischen Sportverletzungen wie Muskelfaserrissen, Gelenkschmerzen und Sehnenverletzungen, insbesondere in der Hochleistungs- und Regenerationsphase, empfehlenswert ist. Zu beachten ist, dass die natürliche Prophylaxe mit Polyphenolen sowohl eine regelmäßige bis tägliche Integration in den Ernährungsplan voraussetzt als auch die Vermeidung von hochverarbeiteten Lebensmitteln, einschließlich gängiger Sportler-Trinknahrung mit oftmals hohem Anteil an einfachen Kohlenhydraten, überhöhtem Eiweißgehalt, Zusatzstoffen und künstlichen Aromen.

Im Sinne eines ganzheitlichen Ansatzes sollten auch Taktiken zur mentalen und emotionalen Stressreduktion einen festen Platz im Alltag haben. Gerade für Profisportler ist dies von zentraler Bedeutung, da diese Faktoren das Mikrobiom und damit die physische und psychische Leistungsfähigkeit des Sportlers maßgeblich beeinflussen. Zudem ist zu beachten, dass die Versorgung mit Ballaststoffen für die Butyrat-produzierenden Bakterien ausreichend sein sollte und die Nahrungsmittel vollständig vom Athleten verdaut werden, was für eine Individualisierte Ernährung des Sportlers plädiert. Eine individualisierte, auf die jeweilige Trainingsphase (Trainingsphase, Wettkampfphase, Regenerationsphase) abgestimmte Ernährung sollte sich zudem an der Menge der Makronährstoffe orientieren, die vom Athleten tatsächlich verdaut werden kann.

Literatur