Methanogene: Die Archaeen hinter Methan-Fürzen
Nicht alle Darmgase stammen von Bakterien. Eine Gruppe uralter Einzeller namens Methanogene wandelt tief im menschlichen Darm still und leise Wasserstoff in Methan um und beeinflusst so, wie Blähungen riechen, schwimmen und wie schnell sich der Darm bewegt.
Was sind Methanogene?
Methanogene sind Mikroorganismen aus der Domäne der Archaeen, nicht der Bakterien, eine evolutionär uralte Linie, die in sauerstofffreien Umgebungen gedeiht, etwa in Sümpfen, Reisfeldern, Tiefseequellen und den Verdauungstrakten von Tieren. Im menschlichen Dickdarm ist der wichtigste Vertreter Methanobrevibacter smithii, der bei manchen Menschen bis zu zehn Prozent aller anaeroben Mikroben ausmachen kann. Anders als die Bakterien, die unsere Nahrung vergären, bauen Methanogene Kohlenhydrate nicht direkt ab. Stattdessen ernähren sie sich von den Nebenprodukten der bakteriellen Gärung, vor allem Wasserstoff und Kohlendioxid, und verbinden sie zu Methan. Diese Stoffwechselpartnerschaft, Syntrophie genannt, hält den Wasserstoffspiegel niedrig und lässt die gesamte mikrobielle Gemeinschaft effizienter arbeiten. Etwa dreißig bis fünfzig Prozent der Erwachsenen beherbergen genügend Methanogene, um messbares Methan in Atem und Darmwind nachweisbar zu machen.
Wie Methan im Darm entsteht
Die Biochemie der Methanbildung, Methanogenese genannt, gehört zu den ältesten energieliefernden Stoffwechselwegen der Erde. Methanobrevibacter smithii nimmt vier Moleküle Wasserstoff und eines Kohlendioxid und erzeugt daraus über eine Reihe enzymgesteuerter Schritte mit dem Cofaktor Coenzym M ein einziges Molekül Methan sowie Wasser. Indem sie Wasserstoff laufend abschöpfen, verhindern Methanogene dessen Anreicherung; hohe Wasserstoffkonzentrationen würden die bakterielle Gärung sonst stark verlangsamen. Das Ergebnis ist ein ruhigeres, effizienteres Darmökosystem. Methan selbst ist farb- und geruchlos, methanreiche Fürze gehören also nicht zu den stinkenden; der Gestank stammt von Schwefelverbindungen ganz anderer Mikroben. Weil Methan leichter als Luft ist, sich aber mit schwereren Darmgasen mischt, beeinflusst die Aktivität der Methanogene auch Auftrieb und Klang der Blähungen.
Methanogene, Verstopfung und Gesundheit
Forscher bringen reichlich vorhandene Darm-Methanogene zunehmend mit einer langsameren Darmpassage in Verbindung. Methan scheint direkt auf die glatte Muskulatur des Darms zu wirken, verringert die Geschwindigkeit der Peristaltik und begünstigt Verstopfung. Aus diesem Zusammenhang ist ein anerkanntes klinisches Muster entstanden, die sogenannte intestinale Methanogen-Überwucherung oder IMO, die diagnostiziert wird, wenn ein Atemtest erhöhtes Methan zeigt. IMO findet sich häufig bei Menschen mit verstopfungsdominantem Reizdarmsyndrom und geht mit Blähbauch und dem Gefühl unvollständiger Entleerung einher. Einige Studien berichten auch über Zusammenhänge zwischen Methanogen-Spiegeln und Körpergewicht, doch die Datenlage bleibt uneinheitlich und keineswegs gesichert. Ärzte behandeln bestätigtes IMO mitunter mit bestimmten Antibiotika, die sowohl Bakterien als auch Archaeen treffen, manchmal ergänzt durch eine Ernährungsumstellung. Wichtig: Methanogene zu tragen ist für einen großen Teil gesunder Menschen völlig normal und bedeutet für sich genommen keine Krankheit.
Methan messen und beeinflussen
Der übliche Weg, Darm-Methanogene nachzuweisen, ist ein Wasserstoff-Methan-Atemtest, bei dem eine Person eine Zuckerlösung trinkt und dann in festgelegten Abständen in ein Gerät ausatmet. Da ein Teil des im Dickdarm gebildeten Methans ins Blut aufgenommen und über die Lunge abgegeben wird, bietet die Atemkonzentration ein praktisches Fenster in die Aktivität der Archaeen. Überschüssiges Methan zu steuern beginnt meist mit der Ernährung: Weniger vergärbare Kohlenhydrate über einen Low-FODMAP-Ansatz senken den Wasserstoffnachschub, auf den Methanogene angewiesen sind. Regelmäßige Bewegung und ausreichend Flüssigkeit unterstützen eine gesunde Passage und begrenzen so indirekt die verstopfende Wirkung des Methans. Probiotika und bestimmte Pflanzenstoffe werden daraufhin untersucht, ob sie Methanogen-Populationen beeinflussen können, doch keine einzelne Maßnahme wirkt bei jedem. Für die meisten Menschen sind methanbildende Archaeen einfach ein natürlicher, lebenslanger Bestandteil eines ausgewogenen Mikrobioms.
Wusstest du?
- Methanogene gehören zur Domäne der Archaeen, einem Zweig des Lebens, der sich von Bakterien so stark unterscheidet wie Tiere von Pflanzen.
- Methan selbst riecht nicht, methanreiche Fürze gehören daher zu den geruchsärmsten.
- Ein hoher Methanwert im Atemtest ist einer der Hinweise, mit denen Ärzte ein verstopfungsbetontes Reizdarmsyndrom diagnostizieren.
- Methanobrevibacter smithii ist oft das mit Abstand häufigste Archaeon im menschlichen Körper.
Fun Fact
Methangas kann dafür sorgen, dass der Stuhl schwimmt statt zu sinken, starke Methanbildner bemerken ihren Stuhlgang daher häufiger an der Wasseroberfläche treibend.
Quellen
- Triantafyllou K, Chang C, Pimentel M, Methanogens, Methane and Gastrointestinal Motility, Journal of Neurogastroenterology and Motility, 2014
- Samuel BS et al., Genomic and metabolic adaptations of Methanobrevibacter smithii to the human gut, PNAS, 2007
- Pimentel M et al., Methane Production During Lactulose Breath Test Is Associated with Gastrointestinal Disease, Digestive Diseases and Sciences, 2003