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Abb. 1: Muttermilch ist die optimale natürliche Nahrung für den rasch heranwachsenden Säugling, da sie die Ernährungsbedürfnisse ideal abdeckt.

Abb. 2: Prozentsatz von Milchproben mit Bifidusbakterien von Frauen aus sieben Ländern (ländliche Gebiete vs. städtische Gebiete). Modifiziert nach Sinkiewicz et al. 2008.

Abb. 3: Modell zur Übertragung von kommensalen Darmkeimen in die Muttermilch (modifiziert nach Martin et al. 2004)

 
Kinder- und Jugendheilkunde 24. Februar 2010

Muttermilch – eine natürliche Quelle von Pre- und Probiotika zur Stimulation der kindlichen Darmflora

Muttermilch ist als natürliches synbiotisches Lebensmittel zu betrachten.

Einleitung

Muttermilch ist die optimale natürliche Nahrung für den rasch heranwachsenden Säugling, da sie die Ernährungsbedürfnisse ideal abdeckt. Sie passt sich in ihrer Zusammensetzung während der Stillzeit den Ernährungsbedürfnissen des Säuglings kontinuierlich an und verändert auch während einer Stillmahlzeit ihre Zusammensetzung. Mit ihrer einzigartigen Zusammensetzung sorgt sie für ein optimales Wachstum und Gedeihen und schützt den Säugling vor Erkrankungen (Agostoni al. 2009). Darüber hinaus enthält sie unterschiedliche Substanzen, die die Ausprägung einer charakteristischen Darmflora beim jungen Säugling fördern (Hosea Blewett et al. 2008). Die Darmflora gestillter Säuglinge unterscheidet sich daher von der formulaernährter Säuglinge deutlich. So finden sich beispielsweise bei gestillten Kindern deutlich mehr Lactobazillen, während bei den formulaernährten Kindern Clostridien und Bacteroides vorherrschen (Harmsen et al. 2000).

In den letzten Jahren wurde mehr und mehr erkannt, wie wichtig die Darmflora auch für die Ausreifung des noch nicht voll entwickelten Immunsystems des Säuglings ist. Im Gegensatz zu pathogenen Keimen stimuliert die physiologische Darmflora die Entwicklung des Immunsystems ohne das Risiko einer Erkrankung. Dieser effektiven Unterstützung des Immunsystems ist es u.a. zu verdanken, dass gestillte Säuglinge einen „Nestschutz“ vor Infektionen besitzen (Howie et al. 1990, López-Alarcón et al. 1997).

Die kindliche Darmflora wird bereits pränatal beeinflusst

Bisher ging man davon aus, dass der Darm des Fetus steril ist und die Keimbesiedlung erst bei der Geburt durch die Vaginal- und Rektalflora der Mutter erfolgt. Neuere Studien weisen jedoch darauf hin, dass die Darmkolonisierung des Babys bereits vor der Geburt während der Schwangerschaft beginnen könnte. Im Tiermodell konnte gezeigt werden, dass Bakterien in der Lage sind, die Plazenta zu durchqueren und der Fetus mit diesen Bakterien in Kontakt kommt (Bakardjiev et al. 2006). Zwei andere Studien zeigen, dass die Mikrobiota der Mutter über die Plazenta an den Fetus weitergegeben werden (Jiménez et al. 2005 & 2008). Beide Besiedlungswege scheinen wichtig für den Aufbau einer physiologischen Darmflora und die Reifung des Immunsystems zu sein.

Kinder, die per Kaiserschnitt entbunden worden sind, entwickeln in den ersten Lebensmonaten eine andere Darmflora als es Kinder tun, die vaginal entbunden werden. Sectio geborenen Kindern fehlen offensichtlich die mütterlichen Keime des Geburtskanals, dafür müssen sie sich mit den unerwünschten Bakterien des Krankenhausumfeldes auseinandersetzen (Penders et al. 2006). Ähnlich ist die Situation bei Frühgeborenen, bei denen die Sectio-Rate ebenfalls hoch und der mütterliche Geburtskanal häufig mit pathogenen Keimen besiedelt ist. Unabhängig vom Geburtsweg sorgt nach der Geburt die Muttermilch für die Entwicklung der physiologischen Darmflora.

Allerdings konnten auch schon bei Sectio-Kindern probiotische Keime im Stuhl nachgewiesen werden, die die Mutter in den letzten Wochen der Schwangerschaft aufgenommen hatte (Schultz et al. 2004). All diese Untersuchungen sprechen dafür, dass es neben der „klassischen“ Besiedlung mit der Vaginalflora noch andere Wege der Besiedlung gibt, die bisher zu wenig Beachtung gefunden haben.

Die Ausbildung der physiologischen Darmflora ist nicht nur auf einen bestimmten Inhaltsstoff der Muttermilch zurückzuführen. Man vermutet ein Zusammenspiel verschiedener Inhaltsstoffe. Hierzu zählen beispielsweise

  • Lactose,
  • verschiedene antimikrobielle Verbindungen wie Lactoferrin und Lysozym,
  • Immunglobuline wie sekretorisches IgA,
  • Oligosaccharide und
  • probiotische Milchsäurekulturen.

Einige der genannten Inhaltsstoffe (Lactoferrin, Lysozym, sIgA) beeinflussen die Darmflora in dem Sinne, dass sie gegen Pathogene wirken und damit den kommensalen Keimen bessere Voraussetzungen für die Ansiedlung im kindlichen Darm bieten.

Humane Muttermilch-Oligosaccharide wirken prebiotisch

Einen direkten Einfluss auf die Zusammensetzung der Darmflora haben die kommensalen Keime selbst sowie deren Substrate wie z.B. Laktose und insbesondere die humanen Muttermilch-Oligosaccharide. Diese Oligosaccharide kommen in der Muttermilch in Mengen zwischen 5 bis 10g pro Liter vor (Kuhmilch: <1g/l). Sie werden von den menschlichen Verdauungsenzymen nicht gespalten und gelangen unverändert in die tieferen Darmabschnitte. Dort wirken sie als Substrat für die hier ansässige physiologische Darmflora (= prebiotische Wirkung). Zudem hemmen einige von ihnen die Adhäsion pathogener Bakterien an die Intestinalzellen. Die Oligosaccharide haben eine ähnliche Struktur wie jene Rezeptoren, welche an der Adhäsion von Bakterien, Viren und Toxinen an die Intestinalzellen beteiligt sind (sog. Rezeptoranaloga). Es ist heute allgemein anerkannt, dass Frauenmilch mehr als 130 solcher Oligosaccharid-Verbindungen beinhaltet, wobei davon auszugehen ist, dass sich diese Zahl aufgrund verbesserter Nachweismethoden in der Zukunft noch weiter erhöhen wird (Kunz & Rudloff 2006).

Die Strukturen der humanen Muttermilch-Oligosaccharide sind äußerst komplex, so dass sie technologisch (noch) nicht reproduziert und industriell eingesetzt werden können. Eine industriell einsetzbare Alternative stellen derzeit kurz- und mittelkettige Oligosaccharide dar, wie Galactooligosaccharide (GOS) und Fructooligosaccharide (FOS). Als Zutat in Anfangs- und Folgenahrungen sind FOS und GOS nach der aktuellen Gesetzeslage zugelassen (Commission Directive 2006/141/EC). GOS kommen allerdings dem Vorbild der natürlichen Muttermilch-Oligosaccharide näher, da sie die Galactose als Hauptbestandteil enthalten. Fructose als wesentlicher Bestandteil von FOS ist in der Muttermilch nicht enthalten (Tabelle 1). Auch die Quellen, aus denen die Sub- stanzen gewonnen werden, lassen auf die Nähe zum natürlichen Vorbild schließen. Während GOS aus Milch (Lactose) gewonnen werden, stammen FOS aus pflanzlichen Quellen (z.B. Chicorée, Spargel, Porrée, Zwiebeln, Knoblauch) und haben somit keinen Bezug zu den humanen prebiotischen Substanzen. Auch wenn GOS und FOS rechtlich als Zutat zu Säuglingsnahrungen zugelassen sind, gibt es für GOS keine Vorbehalte, sie auch jungen Säuglingen zu geben (GRAS-Status der FDA). Bei FOS bleiben einige Fragezeichen in Bezug auf ihre Wirkung im Darm. Kritisch zu sehen sind insbesondere die Beobachtungen, dass die Gabe von FOS im Tierversuch die Darmbarriere negativ beeinflusst hat: Die Permeabilität der Darmbarriere und die Translokation von Salmonella enteritidis waren erhöht, was auf eine gestörte Darmbarriere und eine Irritation der Darmmukosa hinweist (Ten Bruggencate et al. 2005). Diese Beobachtungen bei Ratten waren im Humanversuch bei erwachsenen Männern zwar weniger stark ausgeprägt als im Tierversuch, werfen aber dennoch die Frage auf, ob FOS bei einer so vulnerablen Gruppe wie Säuglingen mit einem noch nicht voll ausgereiftem Immunsystem zum Einsatz kommen sollten (Ten Bruggencate et al. 2006).

Kommensale Keime in der Muttermilch – wichtig für die kindliche Darmflora

Die Mikrobiologie der Muttermilch stand bisher wenig im Fokus der Forschung. Man konzentrierte sich eher auf den Gehalt an pathogenen Keimen wie z.B. Staphylococcus aureus bei Milchstau oder beginnender Mastitis sowie dem allgemeinen Keimgehalt und seiner Beeinflussung durch die Lagerung abgepumpter Muttermilch.

Den in der Milch gesunder Frauen vorkommenden kommensalen Keimen hat man bis dato weniger Bedeutung beigemessen. Mit den zunehmenden Erkenntnissen über die Bedeutung und Beeinflussung der kindlichen Darmflora hat sich dies geändert, und man nimmt heute an, dass diese kommensalen Keime in Muttermilch einen wichtigen Faktor beim Aufbau der kindlichen Darmflora darstellen (Mackie et al 1999; Heikkilä & Saris 2003; Martin et al. 2003; Gueimonde et al. 2007; Perez et al. 2006; Grönlund et al. 2007; Salminen & Isolauri 2008).

Die Zahl der in Muttermilch gefundenen Keime wird zwischen <103 bis 105 cfu/ml beziffert (Martin et al. 2007; Gueimonde et al. 2007). Bei einer angenommenen Trinkmenge von 800 ml pro Tag erhalten Säuglinge also etwa zwischen 105 und 107 cfu pro Tag (Martin et al 2005; Heikkilä & Saris 2003). Heikkilä & Saris (2003) konnten darüber hinaus zeigen, dass die in Muttermilch dominanten Bakterienspecies im Stuhl gestillter Säuglinge nachweisbar sind.

In der Muttermilch findet sich eine Vielzahl verschiedener Mikroorganismen wie Staphylokokken, Streptokokken, Enterokokken, Laktobazillen, Bifiduskeime und weitere Species (Mackie et al. 1999; Martin et al. 2004 & 2009; Gueimonde et al. 2007; Collado et al. 2009). Die regionalen Schwankungen können dabei erheblich sein (Abbildung 2). Muttermilch stellt die Hauptquelle von Laktobazillen für den neugeborenen Säugling dar (Tabelle 2). Milchsäurebakterien aus der Muttermilch finden sich im kindlichen Stuhl. Das lässt vermuten, dass sie in der Lage sind, den kindlichen Darm zu kolonisieren. Die günstigen Auswirkungen menschlicher Muttermilch auf die gastrointestinale Gesundheit von Säuglingen sowie auf das Immunsystem lassen auf die Anwesenheit von Bakterien schließen, welche über ein hohes probiotisches Potenzial verfügen.

Diese Erkenntnisse lassen die Schutzwirkung von Muttermilch zur Vorbeugung von Infektionen in einem neuen Licht erscheinen. Man weiß, dass durch Pasteurisierung ein Großteil der der immunologisch wirksamen Inhaltsstoffe der Muttermilch zerstört wird (Ford et al. 1977, Lawrence & Lawrence 2005). Dementsprechend müsste man auch die Bedeutung der natürlichen Muttermilch-Mikrobiota in diesen Prozess miteinbeziehen.

Die Besiedlung der Muttermilch mit Bakterien erfolgt auf exogenem und endogenem Weg

Die Besiedlung der Muttermilch mit den verschiedensten Bakterien erfolgt über unterschiedliche Wege. Zum einen von außen über die Haut, auf der eine Vielzahl an Mikroorganismen leben. Über die Milchgänge gelangen die Keime in die Brust und damit in die Milch. Während des Stillens findet ebenfalls eine Übertragung von Keimen aus dem Mund- und Rachenraum des Säuglings in die Milch statt (Gueimonde et al. 2007). Seit kurzem wird auch ein endogener Transfer von Bakterien aus dem mütterlichen Darm über das Blut-Lymph-System in die Muttermilch diskutiert. Perez et al. (2007) wiesen Bakterien aus der Muttermilch auch im Stuhl der Säuglinge sowie in den Blutproben der Mütter nach. Eine Schlüsselfunktion beim Transport von Bakterien durch die Darmwand hindurch scheinen die dendritischen Zellen zu haben (Abbildung 3). So konnte gezeigt werden, dass diese Immunzellen die tight-junctions zwischen den Darm-Epithelzellen öffnen, ihre Dendriten ins Darmlumen einbringen und dort Bakterien „aufsammeln“. Anschließend sorgen sie auch dafür, dass sich die tight-junctions wieder schließen und ihre Barrierefunktion gewahrt bleibt (Rescigno et al. 2001a, Rescigno et al. 2001b; Uhlig et al. 2003). Der weitere Weg der in die dendritischen Zellen eingeschlossenen Bakterien ist noch nicht völlig geklärt. Man vermutet, dass sie über die mesenterialen Lymphknoten und nachfolgend über den Blutweg auch in die Schleimhäute der Brust und somit in die Milch gelangen (Martin et al. 2004).

Diese Theorie wird durch eine Arbeit unterstützt, die von einer Übertragung von Salmonellen durch Muttermilch in Säuglingen berichtet. Die Autoren zeigten, dass der beschriebene Keim zunächst im mütterlichen Darm lokalisiert war und dann über einen endogenen Weg zur Brustdrüse gelangte (Qutaishat et al. 2003). Martin et al. (2003) fanden bei acht Mutter-Kind-Paaren identische Milchsäurespecies im Stuhl der Säuglinge wie in der Milch ihrer Mutter. Diese Keime waren aber nicht in den Hautabstrichen der mütterlichen Brust nachweisbar. Interessant ist auch die Beobachtung, dass es sich bei dem beschriebenen Prozess der bakteriellen Translokation möglicherweise um einen physiologischen Effekt handelt, der sich während der Schwangerschaft und der Laktationsperiode verstärkt (Perez et al. 2007).

1 Vorstand der Abteilung für Kinder- und Jugendheilkunde am A. ö. Krankenhaus St. Pölten

Literatur

 

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Tabelle 1 Unterschiede zwischen Muttermilch-Oligosacchariden und industriell verwendeten Prebiotika (Kunz & Rudloff 2006)
VerbindungMuttermilch- OligosaccharideIndustrielle Prebiotika
Glucose Spuren +
Galactose + +
N-Acetylglucosamin + -
Fucose + -
N-Acetylneuraminsäure + -
Fructose - +
Xylose - +
Arabinose - +
Andere - +
Tabelle 2 Häufig vorkommende Lactobacillen, die aus der frischen Muttermilch gesunder Frauen isoliert wurden (nach Martin et al. 2003 & 2007, Sinkiewicz et al. 2008)
BakteriengruppeHauptspecies
Lactobacillus sp. L. gasseri
  L. rhamnosus
  L. acidophilus
  L. fermentum
  L. salivarius
  L. lactis
  L. reuteri
Fazit für die Praxis
Die beschriebenen Studiendaten und daraus ableitbare Zusammenhänge lassen die Muttermilch in einem neuen Licht erscheinen. Die Darmflora der Mutter wird nicht nur während der Geburt auf das Baby übertragen, sondern auch über die Muttermilch und möglicherweise sogar schon intrauterin während der Schwangerschaft. Die Darmmikrobiota des neugeborenen Säuglings spiegelt damit zumindest teilweise die bakterielle Zusammensetzung der Muttermilch und der mütterlichen Darmflora wieder. Muttermilch enthält somit neben prebiotisch wirksamen Oligosacchariden auch probiotische Kulturen und ist damit als natürliches synbiotisches Lebensmittel anzusehen.
Aus diesen Erkenntnissen ergeben sich auch neue Perspektiven für die Entwicklung von Säuglingsmilchnahrungen. Alternativ zu den bereits auf dem Markt befindlichen pro- oder prebiotischen Nahrungen könnten synbiotische Nahrungen eine Option darstellen, die Darmflora dieser Kinder und damit ihre Gesundheit günstig zu beeinflussen.
Zur Person
Prim. Univ. Prof. Dr. Karl Zwiauer
Seit Februar 1992 Leiter der Abteilung für Kinder- und Jugendheilkunde des Landesklinikums St. Pölten.
Juni 1992 Verleihung der Venia docendi.
Seit 1993 Eintragung in die Sachverständigenliste für Kinder- und Jugendheilkunde, Sachverständiger der Schiedsstelle der NÖÄK sowie bei diversen Gerichtsverfahren
1995 Vorsitzender der Ernährungskommission der Österreichischen Gesellschaft für Kinder- und Jugendheilkunde
1995 Facharzt für Kinder- und Jugendheilkunde (Intensivmedizin)
Errichtung des Instituts für Impfsicherheit im Rahmen des Österreichischen Grünen Kreuzes
1998 ILSI Europe - European Childhood Obesity Report
2000 Verleihung des Berufstitels außerordentlicher Universitätsprofessor
Mitglied des Impfausschuss des Obersten Sanitätsrates
2002 Stellvertretender Vorsitzender der Mutter-Kind-Pass Kommission des Obersten Sanitätsrates
2004-2008 Vorsitzender der Österreichischen Stillkommission des Bundesministeriums für Gesundheit und Frauen
2007 Mitglied der Ständigen Kommission für Kinder- und Jugendheilkunde im BM für Gesundheit, Frauen und Jugend

Karl Zwiauer1 , Pädiatrie & Pädologie

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