Mikrobiota als Trainer: Bakterien, die Muskelfasern wachsen ließen

In Scientific Reports wurde eine Studie veröffentlicht, in der Wissenschaftler die Mikrobiota von Mäusen „neu zusammensetzten“ und spezifische Darmbakterien fanden, die die Kraftleistung und den Muskelaufbau signifikant verbessern können. Nach der Transplantation menschlicher Mikroflora in Mäuse und anschließenden Tests von Kandidaten identifizierten die Autoren zwei Arten – Lactobacillus johnsonii und Limosilactobacillus reuteri. Die langfristige Verabreichung dieser Bakterien an alternde Mäuse verbesserte die Ergebnisse von Krafttests, erhöhte die Skelettmuskelmasse und den Muskelfaserquerschnitt und erhöhte auf molekularer Ebene die Expression der myoregenerativen Marker FST (Follistatin) und IGF-1. Die Arbeit wurde am 18. August 2025 veröffentlicht.

Hintergrund der Studie

Sarkopenie – der altersbedingte Rückgang der Kraft und Qualität der Skelettmuskulatur – erhöht das Sturz-, Behinderungs- und Sterberisiko. Klassische Interventionen (Krafttraining, ausreichend Protein) funktionieren zwar, sind aber bei vielen älteren Erwachsenen nur begrenzt wirksam, sodass sich der Fokus auf neue Ziele verlagert, darunter das Darmmikrobiom. Immer mehr Belege deuten darauf hin, dass die Zusammensetzung der Mikrobiota mit dem Muskelstoffwechsel und der Muskelfunktion zusammenhängt und deuten sogar darauf hin, dass die Einnahme von Probiotika die Kraft und die Trainingsleistung leicht verbessern kann, obwohl die Ergebnisse der Studien unterschiedlich ausfallen.

Die Idee einer „Darm-Muskel-Achse“ beruht auf mehreren Mechanismen: Von Mikroben synthetisierte kurzkettige Fettsäuren beeinflussen den Muskelenergiestoffwechsel; die Mikrobiota moduliert Entzündungen und die Integrität der Darmbarriere; und Wachstums- und Plastizitätssignale werden über neuroendokrine Bahnen verändert. Körperliche Aktivität wiederum „restrukturiert“ die mikrobielle Zusammensetzung – eine wechselseitige Beziehung. Dies schafft die Grundlage für die Suche nach Stämmen, die gezielt die Muskelfunktion im alternden Organismus unterstützen.

Bis vor Kurzem gab es jedoch viele Assoziationen und nur wenige kausale Beweise auf der Ebene spezifischer Bakterien. Eine neue Arbeit in Scientific Reports schließt einen Teil dieser Lücke: Die Autoren transplantierten zunächst menschliche Mikrobiota in Mäuse und zeigten, dass sich deren Variationen unterschiedlich auf Krafttests auswirkten. Anschließend wurden die Kandidaten funktionell getestet und zwei Schlüsselarten identifiziert: Lactobacillus johnsonii und Limosilactobacillus reuteri. Die langfristige Verabreichung dieser Stämme an alternde Mäuse erhöhte Muskelkraft, -masse und -querschnittsfläche und steigerte auf molekularer Markerebene die Expression von FST und IGF-1, was auf eine wachstumsfördernde Wirkung hindeutet.

Die praktische Schlussfolgerung fällt bisher vorsichtig aus: Dies ist eine überzeugende präklinische Studie und ein Schritt in Richtung stammspezifischer „antisarkopenischer“ Probiotika. Die Übertragung auf den Menschen erfordert jedoch randomisierte Studien mit aussagekräftigen Endpunkten und mechanistischen Biomarkern. Aktuelle Studien betonen das Potenzial von Laktobazillen als adjuvante Therapie, weisen aber auch auf die Notwendigkeit einer Standardisierung von Stämmen, Dosierungen und Behandlungsdauer hin, bevor allgemeine Empfehlungen ausgesprochen werden können.

Wie wurde das getestet?

Die Forscher setzten zunächst die Darmflora von 9 Monate alten Mäusen mit Antibiotika auf Null und führten eine Stuhltransplantation durch: Drei Monate lang erhielten die Tiere eine Mischung aus dem Stuhl von 10 gesunden erwachsenen Tieren (Spender ohne chronische Erkrankungen und ohne kürzliche Einnahme von Antibiotika/Probiotika). Kraft und Beweglichkeit wurden mit zwei unabhängigen Tests beurteilt: Rotarod (Fallzeit von einem rotierenden Stab) und Drahtaufhängung (Haltezeit). Bereits in dieser Phase wurde deutlich, dass verschiedene Bakterienprofile die Muskelfunktion auf unterschiedliche Weise beeinflussen. Eine vergleichende Analyse der Mikrobiota des Gastrointestinaltrakts und des Stuhls zeigte, dass die Zusammensetzung im Darmlumen vielfältiger ist und genauer mit Kraftmesswerten in Verbindung steht als der „Stuhlabdruck“. Aus einer Reihe verschiedener Arten „schwammen“ L. johnsonii, L. reuteri und Turicibacter sanguinis statistisch durchgängig „auf“; die ersten beiden Autoren entschieden sich für einen Funktionstest.

Als nächstes folgte ein direktes Experiment an 12 Monate alten Mäusen: Nach einer kurzen Darmsanierung erhielten die Tiere drei Monate lang täglich L. johnsonii, L. reuteri oder eine Kombination davon. Das Ergebnis war eine Verlängerung der Zeit auf dem Rotarod und der Suspension bereits ab dem ersten Monat in den „bakteriellen“ Gruppen, wobei die Kombination die ausgeprägteste Dynamik ergab. Histologisch war die Querfläche der Fasern (Soleus, Gastrocnemius und langer Strecker der Finger) größer als in der Kontrollgruppe; gleichzeitig nahm das Körpergewicht insgesamt ab und die Muskelmasse zu, was auf eine Verbesserung der Körperzusammensetzung hindeutet. Auf der Ebene der mRNA-Expression war Follistatin in der L. johnsonii-Gruppe fast verdoppelt, IGF-1 war in allen „bakteriellen“ Zweigen ebenfalls höher.

Warum könnte dies notwendig sein?

Mit zunehmendem Alter nehmen Muskelkraft und -qualität ab (Sarkopenie), und das Risiko von Stürzen, Knochenbrüchen und Verlust der Unabhängigkeit steigt. Das Konzept einer „Darm-Muskel-Achse“ wird seit langem diskutiert, doch hier präsentieren wir direkte funktionelle Beweise für spezifische Stämme: L. johnsonii und L. reuteri werden nicht nur mit besserer Leistung in Verbindung gebracht, sondern verbessern im Experiment auch Kraft und Muskelmorphologie. Die Autoren vermuten, dass der Effekt über mehrere Wege gleichzeitig auftreten könnte – von der Produktion kurzkettiger Fettsäuren und der Modulation der Mitochondrienfunktion bis hin zur Regulierung von Muskelwachstumswegen (über FST/IGF-1).

Was gibt es Neues aus der Wissenschaft (und vorsichtig - über die "Powerpille")

• Der Stamm selbst ist entscheidend. Wir sprechen hier nicht von „Probiotika im Allgemeinen“, sondern von zwei spezifischen Stämmen, die unabhängig voneinander in zwei verschiedenen Verhaltenstests bestätigt und mittels Differenzialanalyse (DESeq2) identifiziert wurden.
• Synergie im Paar: Die gleichzeitige Verabreichung von L. johnsonii + L. reuteri führte zu den größten Zuwächsen sowohl bei der Kraft als auch bei der Ballaststofffläche, was auf mögliche Formeln mit mehreren Stämmen hindeutet.
• Darm ist wichtiger als Stuhl. Das „Porträt“ der gastrointestinalen Mikrobiota ist aussagekräftiger als Stuhlproben – ein praktischer Hinweis für zukünftige Designstrategien.

Funktionsweise (Hypothesen der Autoren)

In der Diskussion brachten die Forscher eine verbesserte Muskelfunktion mit folgenden Punkten in Verbindung:

• mögliche Normalisierung der Mitochondrien in den Muskeln (Verringerung der Schäden durch Cytochrom C in zuvor beschriebenen Arbeiten für diese Arten);
• erhöhte Produktion kurzkettiger Fettsäuren, die den Muskelanabolismus und -stoffwechsel verbessern;
• Aktivierung wachstumsfördernder Signalwege – Wachstum von FST (Myostatin-Antagonist) und IGF-1.
  Die Kombination dieser Faktoren kann das Gleichgewicht in Richtung größerer Kraft und oxidativem Potenzial der Fasern verschieben. Die Mechanismen müssen auf den „Omics“-Ebenen – Metabolomik, Transkriptomik und Proteomik – detailliert beschrieben werden.

Vorsicht zuerst

Dies ist ein Mausmodell; eine Übertragung der Ergebnisse auf den Menschen ist verfrüht. Die Autoren schreiben ausdrücklich über die Notwendigkeit von Tests am Menschen – von Organoiden und Ex-vivo-Modellen bis hin zu Populations- und klinischen Studien. Wichtig ist auch, dass die Wirkung von einer Langzeitverabreichung (über Monate) abhing und die anfänglichen Veränderungen der Mikrobiota bei Tieren durch aggressive Hygienemaßnahmen erreicht wurden – das ist nicht das, was wir in der Klinik tun. Schließlich wurde die dritte, oft „begleitende“ Art Turicibacter sanguinis in dieser Arbeit keiner funktionellen Validierung unterzogen, obwohl ihre Anreicherung durchweg mit einer Zunahme der Stärke einherging – ein mögliches Ziel für zukünftige Experimente.

Was bedeutet das heute „in der Praxis“?

• „irgendein probiotisches“ Nahrungsergänzungsmittel ist nicht dasselbe wie L. johnsonii und L. reuteri – die Zusammensetzung der Produkte in der Praxis variiert erheblich;
• der Weg zu einem „antisarkopenischen“ Probiotikum erfordert randomisierte kontrollierte Studien am Menschen mit Kraftendpunkten (Dynamometergriff, Stand-up-and-Go-Test, Gehgeschwindigkeit), Muskelmorphometrie und Stoffwechselmarkern;
• Sollte sich die Hypothese bestätigen, ist die Zielgruppe klar: ältere Altersgruppen, Patienten mit Sarkopenie-/Schwächungsrisiko nach Immobilisierung und Sportler in der Rehabilitationsphase. Dies ist vorerst eine interessante präklinische Studie und bildet die Grundlage für sorgfältig konzipierte Studien.

Quelle: Ahn JS., Kim HM., Han EJ., Hong ST., Chung HJ. Entdeckung von Darmmikroorganismen, die die Verbesserung der Muskelkraft beeinflussen. Wissenschaftliche Berichte. 2025;15:30179. https://doi.org/10.1038/s41598-025-15222-2