Einfach unglaublich! Kann die Darmflora Nikotin verstoffwechseln? ? ?

Autor: Zhao Bei

Rauchen ist gesundheitsschädlich, aber mit dem Rauchen aufzuhören ist schwieriger als einen Berg zu besteigen. Gibt es andere Möglichkeiten, die gesundheitlichen Schäden des Rauchens zu verringern? Erst im Oktober dieses Jahres veröffentlichte das Team von Professor Jiang Changtao von der School of Basic Medicine der Peking-Universität eine spannende Studie, die beweist, dass eine Art von Bacteroides xylanophilus in unserem Darm Nikotin abbauen kann. Wir züchten Bakterien tausend Tage lang und verwenden sie für einen Moment. Kann unsere eigene Darmflora vielleicht endlich einen Beitrag leisten? Seien Sie nicht ungeduldig, schauen wir mal, was los ist.

1. Wohin geht das inhalierte Nikotin?

Egal, ob Sie normale Zigaretten, E-Zigaretten oder Passivrauchen rauchen, Sie können der Schädlichkeit von Nikotin nicht entgehen. Nikotin ist überhaupt nicht schadstoffhaltig, wenn es in den Körper gelangt. Es kann nicht nur über die Lungenkapillaren in den Blutkreislauf gelangen, sondern sogar problemlos die Blut-Hirn-Schranke überwinden und das zentrale Nervensystem erreichen. Der gesamte Vorgang kann innerhalb von 10 Sekunden abgeschlossen werden. Kein Wunder, dass die Freude am Rauchen so schnell kommt.

Der Grund, warum Nikotin, das in den Körper gelangt, eine Vielzahl physiologischer Reaktionen hervorrufen kann, liegt darin, dass Nikotinrezeptoren in unserem Körper weit verbreitet sind. Nikotin ist hochkompatibel mit den nikotinischen Acetylcholinrezeptoren auf der Oberfläche zentraler Nervenzellen. Nach der Bindung an diese Substanzen kann es die Menge der Neurotransmitter erhöhen, wodurch die Neuronen im Belohnungszentrum des Gehirns Dopamin ausschütten. Die Bindungszeit ist sehr lang, sodass die Neuronen im Gehirn kontinuierlich erregt bleiben.

**Neben den Gehirnneuronen gibt es Nikotinrezeptoren auch auf der Oberfläche von Lungenepithelzellen, Darmepithelzellen, Lymphozyten und anderen Zellen. Nachdem Nikotin an sie gebunden hat, beeinflusst es die Signaltransduktion und den Stoffwechselzustand der Zelle und induziert sogar die Zellapoptose. **Daher hat es langfristige Auswirkungen auf alle Organe in unserem Körper.

Wie wird Nikotin aus unserem Körper ausgeschieden? Nikotin wird hauptsächlich in der Leber verstoffwechselt, wo es durch von Stammzellen exprimierte Cytochrom-Enzyme abgebaut wird. 90 % des Nikotins werden über die Nieren ausgeschieden, ein Teil davon haftet jedoch an Blutgefäßen, Lungenflimmerhärchen und Fettzellen.

2. Bakterien, die Nikotin abbauen können, kommen in der Natur vor

Dass im Darm Bakterien gefunden wurden, die Nikotin verstoffwechseln können, ist unerwartet, aber auch plausibel. Im Boden, in dem Tabak wächst, sind natürlicherweise Mikroorganismen vorhanden, die Nikotin verstoffwechseln. Beispielsweise kann ein Bakterium namens Pseudomonas putida Nicotinoxidoreduktase ( NicA2 ) exprimieren, wodurch es Nikotin erfolgreich abbaut und als seine eigene Kohlenstoff- und Stickstoffquelle nutzt [1].

Diesmal entdeckte das Team von Professor Jiang Changtao, dass die xylanogenen Bacteroides im Darm ein Nikotin-Stoffwechselprotein namens NicX exprimieren können, dessen Kernstruktur dem von Pseudomonas aeruginosa getragenen NicA2 sehr ähnlich ist. Es kann Nikotin zu 4-Hydroxy-1-(3-pyridyl)-1-butanon verstoffwechseln und über den Kot ausscheiden. Raucher mit Bacteroides xylariae im Darm wiesen niedrigere Nikotinwerte im Dünndarm, Blut und Stuhl auf und litten weniger unter einer schweren nichtalkoholischen Fettlebererkrankung **[2] .

Interessanterweise wuchs Bacteroides xylanicum weder besser noch vermehrte es sich schneller, als die Forscher Nikotin zum Kulturmedium hinzufügten, in dem Bacteroides xylanicum wuchs. Es scheint also, dass die Verstoffwechselung von Nikotin Bacteroides xylanicum nicht nützt. Dass Bacteroides xylanense die Fähigkeit besitzt, Nikotin zu verstoffwechseln, ist eine Sache, dass es bereit ist, Nikotin im Darm zu verstoffwechseln, ist eine andere. Warum Bacteroides xylanense so „selbstlos engagiert“ ist, konnten die Forscher noch nicht herausfinden.

3. Rauchen verändert das Darmmilieu und die Darmflora

Schon eine kleine Zigarette kann zu Darmbeschwerden führen. Rauchen kann die Sauerstoffkonzentration, die Ionenkonzentration, die Funktion der Immunzellen und die Biofilmintegrität im Darm verändern. Diese Veränderungen des Mikromilieus können die Zusammensetzung der Darmflora beeinflussen. Darüber hinaus können einige der Tausenden von Verbindungen, die in Zigaretten enthalten sind, das Wachstum und den Stoffwechsel bestimmter Mikroorganismen direkt beeinflussen. Beispielsweise kann Nikotin den Stoffwechsel bestimmter Vitamine oder Coenzyme verändern[3]. Wissenschaftler verglichen die Darmflora von Rauchern und Nichtrauchern und stellten fest, dass Rauchen zu einer Verringerung der Vielfalt der Darmflora, einer Verringerung des Anteils der Firmicutes und einer Erhöhung des Anteils der Bacteroidetes führte, was normalerweise ein Zeichen für eine Störung der Darmflora ist.

Allerdings akzeptiert die Darmflora die durch Zigaretten hervorgerufenen Umweltveränderungen nicht einfach so. Darüber hinaus passen sie sich aktiv an und beeinflussen sogar die Aktivität von Nervenzellen über die Darm-Hirn-Achse, wobei sie an der Interaktion zwischen Zigaretten und dem Nervensystem beteiligt sind. Xylanophila Bacteroides aktiviert die Expression des NicX-Proteins und verstoffwechselt aktiv Nikotin, was angesichts von Stress ein proaktiver Angriff sein kann. Die letztendlichen Nutznießer sind nicht nur der Gastgeber, sondern auch er selbst.

Die Beschleunigung des Nikotinabbaus im Körper bzw. die Blockierung des Kontakts zwischen Nikotin und Neuronen ist neben der Raucherentwöhnung ein wichtiges Mittel, um die Schäden des Rauchens zu reduzieren . Neben dem in diesem Artikel vorgestellten Abbau von Nikotin durch die Darmflora haben Wissenschaftler auch einen Nikotinimpfstoff erprobt und entwickelt [4]. Das Prinzip dieser Methode besteht darin, die Verbindung zwischen Impfstoff und Nikotin im Blut zu ermöglichen und so das Eindringen des Nikotins ins Gehirn zu verhindern. Dieser Versuch scheiterte jedoch in der klinischen Phase III-Studie. Es gibt auch eine Methode, bei der Nicotinoxidoreduktase ( NicA2 ) ins Blut injiziert wird, um den Nikotinstoffwechsel direkt zu beschleunigen und die Nikotinmenge zu verringern, die ins Gehirn oder andere Gewebe gelangt. Diese Studie hat in Mausmodellen relativ gute Ergebnisse erzielt und soll in klinische Studien überführt werden [5].

Die Entdeckung von Professor Jiang Changtao gibt Rauchern, die an einer nichtalkoholischen Fettlebererkrankung leiden, neue Hoffnung. Obwohl der Anteil der Menschen, die Bacteroides xylariae in sich tragen, nicht hoch ist (etwa 20 %) und auch seine Häufigkeit im Darm gering ist (etwa 1 %) [6], handelt es sich bei Bacteroides xylariae um ein zertifiziert harmloses Darmbakterium, das als Nahrungsergänzungsmittel verwendet werden kann, weshalb es eher in Form eines Probiotikums an Patienten verabreicht wird. Natürlich bedarf es noch weiterer Experimente und Datenunterstützung, um festzustellen, ob sich Bacteroides xylariae leicht in der menschlichen Bevölkerung ansiedeln lässt und wie gut die klinische Wirkung nach der Einnahme ist. Der beste Weg, gesund zu bleiben, besteht letztlich darin, die Finger von Zigaretten zu lassen und weder sich selbst noch die Menschen in Ihrer Umgebung zu vergiften.

1. Tang H, Wang L, Wang W, Yu H, Zhang K, Yao Y, Xu P, Systematische Entschlüsselung des ungelösten Weges des Nikotinabbaus in Pseudomonas. PLoS Genet. 2013;9(10):e1003923.

2. Chen, B., Sun, L., Zeng, G. et al. Darmbakterien lindern rauchbedingte NASH, indem sie Nikotin im Darm abbauen. Nature 610, 562–568 (2022).

3. Anna K Whitehead, Margaret C Meyers, Christopher M Taylor, et al., Geschlechtsabhängige Auswirkungen von inhaliertem Nikotin auf das Darmmikrobiom, Nicotine & Tobacco Research, Band 24, Ausgabe 9, September 2022, Seiten 1363–1370.

4. Pentel PR., LeSage MG., Neue Richtungen in der Entwicklung und Verwendung von Nikotinimpfstoffen. Adv Pharmacol. 2014;69:553–80.

5. Onno CP van Schayck, Bovan Engelen, Thisted T. und Kalnik M., Nikotinabbau bei Rauchern: Wird ein neuer und wirksamer enzymatischer Ansatz dort funktionieren, wo Nikotinimpfstoffe versagt haben? PrevMed Commun Health , 2018, Band 1(4): 1-4

6. Kollarcikova M., Faldynova M., Matiasovicova J. et al., Verschiedene Bacteroides-Arten besiedeln den Darmtrakt von Mensch und Huhn. Mikroorganismen. 2020;8(10):1483.

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