Kurzkettige Fettsäuren entstehen im Dickdarm bei der Vergärung von nicht resorbierten Kohlenhydraten, wie z.B. Ballaststoffen, komplexen Kohlenhydraten oder resistenter Stärke. Tabelle 1 gibt eine Übersicht über wichtige SCFAbildende Bakteriengattungen. Über die Zufuhr der verwerteten Ballaststoffe können diese Bakterien gezielt vermehrt und ihre Stoffwechselaktivität gesteigert werden.

Tabelle 1  Übersicht über wichtige SCFA-produzierende Bakteriengattungen (nach Baldewijns et al., 2021).

SCFAs werden zu einem großen Teil von Dickdarmepithelzellen aufgenommen, dienen ihnen als Energiequelle und unterstützen damit die Integrität des Epithels. Insbesondere Butyrat fördert sowohl die Proliferation als auch die terminale Differenzierung der Dickdarmepithelzellen und reguliert die so genannten »tight junctions«, die Zell-ZellVerbindungen im Epithel. Auch die Schleimbildung auf der Darmmucosa wird durch Butyrat gefördert. Über diese schützenden Effekte auf das Dickdarmepithel hemmen kurzkettige Fettsäuren den Übertritt bakterieller Bestandteile und anderer immunogener Verbindungen aus dem Darm in den Organismus und wirken damit lokalen und systemischen Entzündungsvorgängen entgegen.

Zwar werden etwa 95% der produzierten SCFA von den Dickdarmepithelzellen aufgenommen und verwertet, die Aktivität der SCFA ist jedoch nicht auf das Darmepithel beschränkt. Ein kleiner Teil wird über den Pfortaderkreislauf resorbiert. Die resorbierten SCFA wirken daher primär auf die Leber. Etwa die Hälfte der kurzkettigen Fettsäuren - in Abhängigkeit des Leberstoffwechsels individuell mehr oder weniger – gelangen über die Lebervenen in die periphere Zirkulation und interagieren mit anderen Organen und Regelkreisen. Dabei binden sie an Rezeptoren (FFAR2 und -3 sowie GPR109a), die auf zahlreichen Zelltypen exprimiert werden und spezifische Effekte vermitteln:

• Antientzündliche Wirkung: SCFA hemmen die Expression proentzündlicher Zytokine (TNF-alpha, Il-6), die Ausschüttung von Chemokinen und induzieren antientzündliche Zytokine (z.B. Il-10, IL-1Ra).
• Einfluss auf Glukose- und Lipidstoffwechsel: Zirkulierende SCFA steigern die Insulinausschüttung und fördern die zelluläre Aufnahme von Glukose. Ferner können sie die Lipid- und Cholesterinkonzentrationen im Serum senken.
• Induktion von Sättigungsgefühl: In der Darmschleimhaut aktivieren SCFA die Ausschüttung von Neuropeptiden (PYY, GLP-1), die über den Blutkreislauf verteilt werden und im Hypothalamus Sättigungsgefühl induzieren. Doch auch die kurzkettigen Fettsäuren selbst können die Blut-Hirn-Schranke überqueren und im ZNS das Hungergefühl unterdrücken. Sie bilden somit eine regulatorische Verbindung zwischen Mikrobiom, Darm und Gehirn, der so genannten Mikrobiom-DarmHirn-Achse.
• Wirkung im ZNS: Studien in Tiermodellen sprechen dafür, dass SCFA sowohl den Neurotransmitter-Haushalt als auch die Ausbildung von Synapsen und damit kognitive Funktionen beeinflussen. Eine wichtige Rolle spielt dabei die Interaktion mit dem Signalmolekül BDNF. Ferner schädigt ein Mangel an SCFA im Tiermodell Struktur und Funktion der Mikroglia. Ähnliche Störungen sind bei neurologischen Erkrankungen des Menschen zu beobachten, wie z.B. Morbus Alzheimer und andere Demenzerkrankungen sowie Autismus.

Eine ballaststoffreiche Ernährung vermehrt im Darm Bakterienstämme, die diese Kohlenhydrate zu SCFA vergären und ist daher Voraussetzung für die kontinuierliche Versorgung des Organismus mit kurzkettigen Fettsäuren. Die Produktion im Darmmikrobiom kann über die Zufuhr fermentierter Lebensmittel ergänzt werden, wie z.B. Essig, Sauerteig, Butter, Käse, Creme fraiche, Sauerkraut, Kimchi, Natto und Kombucha.

• Entzündung des Darmepithels
• Gesteigerte Darmpermeabilität
• V.a. Dysbiose z.B. nach Antibiotikagabe
• Im Rahmen der Allergieprävention bei Kleinkindern mit Atopieneigung
• Ernährung mit geringem Anteil an Ballaststoffen

• Chronische Entzündung
• Leaky gut-Syndrom
• Entzündliche Darmerkrankungen
• Störungen des Glukose- oder Lipidstoffwechsels
• Übergewicht und Störungen der Appetitregulation
• Depressive Symptomatiken
• Neurodegenerative Erkrankungen

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• Baldewijns, Silke, et al. »The role of fatty acid metabolites in vaginal health and disease: application to candidiasis.« Frontiers in microbiology (2021)
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