09.05.2011 · In der Muttermilch sind zahlreiche Zuckerstoffe enthalten, von denen man noch gar nicht weiß, wozu sie gut sind. Sicher ist nur: Sie lassen sich nicht nachahmen.
Von Ulrike Gebhardt
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Für den kleinen Moritz ist die Welt noch in Ordnung. Zufrieden liegt er an der mütterlichen Brust und saugt, was das Zeug hält. Hunger und Durst wollen gestillt werden, da kommt die energiehaltige und körperwarme Milch gerade recht. Und die Mischung stimmt ja auch: Fette, Proteine und Laktose sorgen für die Sättigung, Vitamine, Wachstumsfaktoren und Abwehrstoffe lassen den Säugling gedeihen und schützen ihn vor Infektionen.
Einige Bestandteile wird Moritz wohl kaum wahrnehmen, obwohl sie hochkonzentriert in der Muttermilch vorhanden sind: bis zu zweihundert verschiedene Mehrfachzucker, die im Vergleich zur Laktose nur leicht süßlich schmecken. Sie werden in der Brustdrüse aus fünf verschiedenen Bausteinen zusammengesetzt, die zu kurzen oder längeren, verzweigten oder unverzweigten Ketten geknüpft werden. Einmal geschluckt, widerstehen diese Humanen Milcholigosaccharide (HMO) dem sauren Milieu im Magen des Säuglings. Auch die Verdauungsenzyme können den Zuckermolekülen nichts anhaben, so dass sie unverdaut bis in den Darm rauschen.
Der Säugling profitiert auf den ersten Blick also nicht von diesen Stoffen. Warum werden sie dann überhaupt gebildet? "Wir wissen es einfach noch nicht", sagt Lars Bode von der University of California in San Diego. Im März berichtete der aus Hameln stammende Ernährungswissenschaftler auf dem Berliner "Glycan Forum" über die geheimnisvollen Milchzucker, die immerhin schon seit mehr als einem halben Jahrhundert bekannt sind. In der Fachwelt gibt es bislang nur Vermutungen, wozu sie dienen. "Einige Darmbakterien können sie im Gegensatz zum Menschen verdauen. Deshalb nimmt man heute an, dass diese Zucker in erster Linie wie Präbiotika wirken", sagt Bode.
Wohltätige Bakterien
Erst während und nach der Geburt wird der zunächst nahezu keimfreie Darm des Neugeborenen von einer bunten Bakteriengesellschaft bevölkert. Im Idealfall siedeln sich viele "gute" Bakterien an, die gefährlichen Mikroorganismen erst gar keinen Raum zum Gedeihen lassen. Bei gestillten Säuglingen gewinnen rasch Laktobazillen und Bifidobakterien die Oberhand; den Darm von Kindern, die mit Flaschenmilch aufwachsen, besiedelt eine etwas anders zusammengesetzte Bakteriengemeinschaft. Beim Stillen überträgt die Mutter manche Bakterien auch mit der Milch. Diese haben zum Teil eine abenteuerliche Reise hinter sich: Sie sind über die Lymphbahnen vom Darm der Mutter in deren Brustdrüse und von dort in die Milch gelangt. Nach aktuellem Wissensstand sollen gerade Bifidobakterien im sauerstoff- und nährstoffarmen Milieu des Darms wahre Wunder vollbringen: Sie schützen offenbar vor Durchfallerregern, entschärfen Gifte und wirken regulierend auf die Immunfunktion ein.
Ein wichtiger Darmbewohner von Stillkindern, Bifidobakterium longum infantis, entwickelt tatsächlich einen besonders großen Appetit auf Humane Milcholigosaccharide; er verleibt sie sich ein und verarbeitet sie zu kurzen Fettsäuremolekülen. Doch auch die Bifidobakterien schaffen es nicht, sämtliche HMO in der Muttermilch zu zerlegen. So landen teilweise bis zu neunzig Prozent der Moleküle unverändert in der Windel. Forscher wie Lars Bode glauben deshalb, dass sie noch andere Funktionen erfüllen müssen, als bloß Futter für nützliche Bakterien zu sein. "Es hängt wohl mit der Leistung des Abwehrsystems zusammen", vermutet Bode. Unangenehme Darmbesucher wie der Cholera-Erreger, Salmonellen oder das Durchfallbakterium Campylobacter jejuni können nämlich nur dann ihr Unwesen treiben, wenn sie sich über winzige Anker in der Zuckerhülle, welche die Darmoberfläche bedeckt, vergraben. "Einige Oligosaccharide ähneln nun genau den Strukturen, an die sich die Bakterien hängen", erklärt Bode. "Sie werden auf diese Weise abgefangen und aus dem Darm herausgespült." Das geschieht nicht nur im Darm, sondern widerfährt bereits ungebetenen Gästen, die sich in Mund und Speiseröhre tummeln.
Komplexe Zuckermoleküle
Da jeder Krankheitserreger seinen spezifischen Ankerplatz auf der Zuckerhülle hat, ist es durchaus sinnvoll, dass so viele verschiedene HMO-Strukturen zirkulieren. Doch von Frau zu Frau, im Laufe einer Stillperiode oder sogar während einer einzigen Stillmahlzeit kann die Zusammensetzung dieses Cocktails in der Milch variieren. Und nicht immer passt die individuelle Mischung perfekt zu den Herausforderungen durch pathogene Keime. Lars Bodes Team etwa hat Hinweise gefunden, dass manche aidsinfizierte Mütter mit einem bestimmten Zuckerprofil das Virus beim Stillen häufiger weitergeben als andere. 80 bis 85 Prozent aller Säuglinge stecken sich normalerweise nicht an, obwohl sie dem Virus über die Milch monatelang ausgesetzt sind. Vermutlich sind einige Oligosaccharide an diesem Schutzeffekt beteiligt. Zumindest hemmen sie im Labortest die Anheftung des Aidsvirus an jene zuckerbindenden Strukturen der Wächterzellen des Immunsystems, über die sich das Virus sonst Eintritt in den Körper verschaffen würde. In Bodes kalifornischem Labor versucht man nun herauszufinden, welche Zucker es genau sind, die diesen Schutz vermitteln.
Humane Milcholigosaccharide sind aber nicht nur im Verdauungstrakt aktiv. Hinweise auf weitere Einsatzorte im Körper hat jedenfalls Clemens Kunz vom Institut für Ernährungswissenschaft an der Justus-Liebig-Universität Gießen gefunden. Kunz untersucht seit vielen Jahren den Stoffwechsel von gestillten Säuglingen. Erstaunlicherweise und ganz entgegen bestehender Lehrbuchmeinung tauchen ein bis zwei Prozent der aufgenommenen Zuckerverbindungen intakt im Urin der Kinder auf. Offenbar wird ein kleiner Anteil von ihnen über die Darmwand aufgenommen. "Bisher ist man davon ausgegangen, dass eine solche Absorption nur bei Einfachzuckern funktioniert. Doch auch die komplexen Zucker zirkulieren nach der Aufnahme im Organismus in vergleichbaren Mengen, wie es etwa Pharmaka tun würden", sagt Kunz. Über die Frage, was die HMO dabei bewirken, kann bislang nur spekuliert werden. Laboruntersuchungen deuten auf einen bremsenden Einfluss auf Immunzellen hin, deren Aktionen ohnehin häufig von Zuckerverbindungen gesteuert werden. Ebenfalls diskutiert wird die Möglichkeit, dass die mütterlichen Zucker als Rohstofflieferanten bei der Hirnentwicklung dienen; beim Ausbau des Nervennetzes von Neugeborenen wird unter anderem Sialinsäure benötigt, die ein wesentlicher Bestandteil der HMO ist.
Die Fülle an komplexen Zuckermolekülen in der menschlichen Frauenmilch ist einzigartig. Kuhmilch und damit auch die auf der Kuhmilch basierende Flaschenmilch enthalten nur Spuren dieser Inhaltsstoffe. Deshalb fügen einige Hersteller von Flaschenmilch ihren Rezepturen als Ersatz sogenannte Galacto- (GOS) und Fructo-Oligosaccharide (FOS) bei. "Langkettige Moleküle gewinnen wir dabei aus Chicorée-Gemüse", erklärt Günther Boehm, Forschungsleiter für Babynahrung bei Danone und ehemals Leiter einer Frauenmilchsammelstelle im Osten Deutschlands. Die kurzkettigeren GOS dagegen werden synthetisch durch Enzymbehandlung aus Laktose gewonnen.
Vorsicht bei Anreicherungen
Obwohl die Ersatzstoffe wesentlich simpler aufgebaut sind als die komplexen Vorbilder, fördern auch sie das Wachstum von Bifidobakterien im Darm der Flaschenkinder. Vor fünf Jahren konnte eine Studie an 206 Mailänder Kindern mit hohem genetisch bedingtem Allergierisiko zeigen, dass Galacto- und Fructo-Oligosaccharide ähnlich wie das Stillen die Allergiehäufigkeit senken können. Während 24 von 104 Kindern in der Kontrollgruppe nach sechs Monaten eine Neurodermitis entwickelten, waren es in der Gruppe, die den Zusatz erhielten, nur zehn von 102 Kindern. "Offenbar verändert die Beimengung die Darmbesiedlung im positiven Sinne", sagt Thomas Eiwegger von der Universitätsklinik für Kinder- und Jugendheilkunde in Wien. Warum das einer Allergie entgegenwirkt, ist allerdings unklar. Einen Effekt, den die echten Stoffe zeigen, besitzen die Ersatz-Zucker nämlich nicht: In Eiweggers Experimenten beeinflussten nur die humanen Oligosaccharide, nicht aber die künstlichen die kindlichen Immunzellen so unmittelbar, dass diese nicht mehr in Richtung Allergie agierten.
Allerdings können auch die künstlichen Zusatzstoffe zügig die Darmwand überwinden und damit rein theoretisch im Körper zirkulieren. Ob und was sie hier anrichten, ist wiederum völlig unbekannt. "Um unerwünschte Effekte auszuschließen, sind noch weitere Studien nötig", sagt Eiwegger. Als Kinderarzt sieht er bisher noch nicht genügend Beweise, eine angereicherte Flaschenmilch zur Therapie zu empfehlen; abraten würde er von einer solchen aber auch nicht, gibt sich Eiwegger diplomatisch.
Lars Bode dagegen rät gerade bei Neugeborenen zur Vorsicht, da man bisher nicht alle Effekte vorhersagen könne. Bedenklich stimmt beispielsweise die Lektüre einer drei Jahre alten Studie französischer Forscher von der Universität Nantes. Im unreifen Darm von bis zu zwanzig Tage alten Ratten hatten Fructo-Saccharide die natürliche Darmbarriere geschwächt und Salmonellenbakterien den Übertritt vom Darm in andere Körpergewebe erleichtert. "Diese Beobachtungen bei Ratten werfen die Frage auf, ob FOS bei einer so vulnerablen Gruppe wie Säuglingen mit einem noch nicht voll ausgereiften Immunsystem zum Einsatz kommen sollten", schrieb der österreichische Kinderarzt Karl Zwiauer im vergangenen Jahr dazu in einem Beitrag der Zeitschrift pädiatrie & pädologie.
Synthetisierung gegenwärtig zu teuer
Bei Clemens Kunz stößt die von manchen Herstellerfirmen offerierte Botschaft auf Unverständnis, nach der die Zusatzstoffe mit den humanen Milcholigosacchariden vergleichbar seien: "Der Einsatz an sich scheint sinnvoll zu sein, doch der Vergleich mit den HMO ist völliger Unsinn." Kunz und andere Forscher stören sich auch an der einseitigen Argumentation, die Zuckerstoffe förderten ausschließlich das Wachstum von Bifidobakterien. "Natürlich beeinflussen sie die bakterielle Zusammensetzung des Darms sehr stark. Das läuft aber nicht nur über diese Bakterienart, sondern scheint viel komplexer zu sein", sagt Kunz.
Sollte die Darmflora tatsächlich so großen Einfluss auf entscheidende Körperprozesse wie die Immunabwehr oder den Energiestoffwechsel haben, wie die Wissenschaftler inzwischen glauben, müsste der Einsatz von Präbiotika in der Nahrung eigentlich mit viel mehr Sorgfalt geprüft werden, als das bisher der Fall ist. Nur in einem Punkt sind sich die Milchforscher sicher: Die komplexen Eigenschaften der Muttermilch-Zucker werden die Ersatzstoffe niemals auslösen können. Dennoch ist man in der Forschungsabteilung von Danone gerade dabei, den Mix um ein weiteres Oligosaccharid, das aus Pflanzenmaterial gewonnen wird, zu erweitern. Mit diesem Zucker hofft man, auch den möglichen Infektionsschutz durch die echten Muttermilchstoffe nachahmen zu können.
Humane Milcholigosaccharide auf künstlichem Wege herzustellen, wird nach Lars Bodes Ansicht erst gelingen, wenn man besser versteht, wie sie in der weiblichen Brust synthetisiert werden. Gegenwärtig sind selbst Annäherungen an das Vorbild in der Herstellung zu teuer und nur mit Unterstützung von gentechnisch manipulierten Mikroorganismen vorstellbar. Doch eine Flaschenmilch mit entsprechendem Hinweis würde sich in Deutschland und auch in vielen anderen Ländern wohl kaum verkaufen. Das Hauptanliegen von Bodes Team ist deshalb auch nicht die Verbesserung der Flaschenmilch. "Wir versuchen nur herauszufinden, welche Vorteile die diversen Zucker dem Säugling bringen. Mütter sollten einfach stillen, damit bieten sie ihren Kindern automatisch die beste Nahrung", sagt Bode.
Könnte Moritz sich schon dazu äußern, würde er das vermutlich genauso sehen.
