Schlaf und Mikrobiota: Wie Darmbakterien den Schlaf beeinflussen

​Ausreichend und erholsam Schlafen gehört ebenso zu einem gesunden Lebensstil wie eine ausgewogene Ernährung und Sport. Etwa ein Drittel des Lebens verbringt der Mensch schlafend. Die Zeit nutzt der Körper, um sich zu regenerieren, Stress abzubauen und neue Energie zu tanken. Schlaf ist also entscheidend für die geistige und körperliche Gesundheit. Die Qualität des Schlafs hängt dabei von vielen Faktoren ab. Dazu gehören äußere Faktoren, wie die Beschaffenheit der Matratze, die Helligkeit im Raum oder die Luftqualität. Aber auch der Körper selbst kann die Schlafqualität beeinflussen. Studien zeigen, dass es einen engen Zusammenhang zwischen der Mikrobiota und Schlaf gibt.

Kommunikation zwischen Darm und Gehirn

Die Darm-Hirn-Achse ist der Kommunikationsweg zwischen Darm und Gehirn und für zahlreiche Prozesse im Körper verantwortlich. Es wird über drei Wege kommuniziert: den Nervus vagus, das Immunsystem und die Hormone. Letztere sind beispielsweise Hormone wie Cortisol, Schilddrüsen- und Geschlechtshormone sowie Nervenbotenstoffe und deren Vorstufen, wie beispielsweise Serotonin, Tryptophan und Gamma-Aminobuttersäure (GABA), die direkt oder indirekt von der Darmmikrobiota beeinflusst werden. Das Mikrobiom produziert oder fördert die Freisetzung von Neurotransmittern wie Dopamin, Serotonin und GABA, die wiederum zur Regulierung der Stimmung und zur Förderung des Schlafs beitragen. Der Schlaf-Wach-Zyklus wird also sehr stark von der Kommunikation zwischen Darm und Gehirn beeinflusst(1).

Mikrobiota und Schlafmangel

Gesunde Mikrobiota = gesunder Schlaf

Eine gesunde Mikrobiota zeichnet sich durch die Anzahl und die Diversität an Darmbakterien aus. Kommt es zu einem Ungleichgewicht in der Mikrobiota können Stress, Angst und Depression die Folge sein. Dies kann wiederum Schlafstörungen auslösen oder verschlimmern. Umso wichtiger ist es also, auf eine vielfältige Zusammensetzung der Darmbakterien hinzuarbeiten, um positive Effekte auf Stresslevel und Schlaf zu erreichen. Einer aktuellen Untersuchung zufolge gibt es beispielsweise einen positiven Zusammenhang zwischen der Mikrobiomdiversität und Interleukin-6, einem Zytokin, das für seine Auswirkungen auf den Schlaf bekannt ist. Die Analyse der Zusammensetzung des Mikrobioms ergab, dass sich vor allem eine hohe Anzahl von Bakterien der Bacteroidetes und Firmicutes Phyla positiv auf die Schlafeffizienz und die Interleukin-6-Konzentration auswirkt. Durch gezieltes Einwirken auf die Zusammensetzung der Darmbakterien, beispielweise durch Probiotika, kann die Schlafqualität also verbessert werden(2). So untersuchten japanische Forscher in einer  Placebo-kontrollierten Studie den Einfluss von Laktobazillen (L. casei Shirota, LcS) auf die Schlafqualität bei Prüfungsstress. Die Studie zeigte, dass die tägliche Einnahme von LcS die Schlaflänge im Vergleich zum Placebo signifikant erhöhte. Zusätzlich fühlten sich die Teilnehmer direkt nach dem Aufwachen erholter und wacher. Somit scheint LcS das endokrine System und/oder das Nervensystem über die Darm-Hirn-Achse beeinflussen zu können und dadurch die Reaktion auf Stress zu verbessern(3).

Gesunder Schlaf = gesunde Mikrobiota

Der Zusammenhang zwischen der Zusammensetzung der Darmbakterien und dem Schlaf lässt sich auch herumdrehen. Je besser wir schlafen, umso ausgeruhter und entspannter sind wir und umso besser geht es unserer Mikrobiota. Denn die Mikrobiota wird nicht nur durch die Ernährung beeinflusst, sondern auch durch Faktoren wie Stress bzw. Schlafstörungen. Schlafverlust kann die Zusammensetzung der Mikrobiota durch erhöhten Appetit, verminderte körperliche Aktivität, Immunmodulation oder Aktivierung der Hypothalamus-Hypophysen-Nebennierenrinden-Achse (HPA, „Stressachse“) und der folgenden Störung der intestinalen Barriere beeinflussen. So ist bereits bekannt, dass ein chronischer Jetlag und Schichtarbeit mit einer Dysbiose verbunden sind. Die Stoffwechselprodukte von Bakterien, die in Folge von Schlafverlust vermehrt auftreten, können wiederum zu Ermüdung führen(4).

Einfluss des zirkadianen Rhythmus

Zirkadiane Rhythmen sind Veränderung in Körper, Geist und Verhalten, die einem 24-Stunden-Zyklus folgen. Diese natürlichen Prozesse reagieren hauptsächlich auf Licht und Dunkelheit. Klassisches Beispiel dafür ist das Schlafen nachts und das Wachsein tagsüber. Auch der Darm folgt einem zirkadianen Rhythmus, der maßgeblich dadurch beeinflusst wird, wann welche Mahlzeiten aufgenommen werden. Der Rhythmus der Mikrobiota ist mit dem Schlaf-Wach-Zyklus eng verknüpft. Forschungsergebnisse deuten darauf hin, dass sowohl der zirkadiane als auch der mikrobielle Rhythmus in der Lage ist, den jeweils anderen zu beeinflussen und zu stören, mit Folgen sowohl für die Gesundheit als auch für den Schlaf (5,6).

Was ist Schlafforschung?

Die Schlafforschung studiert neben dem Verhalten auch sämtliche körperliche Prozesse und Bewusstseinsvorgänge während des Schlafs sowie die Wechselwirkung zwischen Schlafen und Wachen sowie dem Schlaf und der Umwelt. Die Lehre vom Schlaf wird als Somnologie bezeichnet und umfasst sowohl die Schlafforschung als auch die Schlafmedizin. Die Schlafforschung ist ein junges Teilgebiet der Medizin, das erst in den 1950er Jahren entstand, nach der Entdeckung der REM-Phase beim Schlaf des Menschen.

Quellen

(1) Martin CR, Osadchiy V, Kalani A, Mayer EA (2018). The Brain-Gut-Microbiome Axis. Cellular and Molecular Gastroenterology and Hepatology Volume 6, Issue 2, 2018, Pages 133-148. https://doi.org/10.1016/j.jcmgh.2018.04.003

(2) Smith RP, Easson C, Lyle SM, Kapoor R, Donnelly CP, Davidson EJ, Parikh E, Lopez JV, Tartar JL (2019). Gut microbiome diversity is associated with sleep physiology in humans. PLoS ONE 14(10): e0222394. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0222394

(3) Takada M, Nishida K, Gondo Y, Kikuchi-Hayakawa H, Ishikawa H, Suda K, Kawai M, Hoshi R, Kuwano Y, Miyazaki K, Rokutan K (2017). Beneficial effects of Lactobacillus casei strain Shirota on academic stress-induced sleep disturbance in healthy adults: a double-blind, randomised, placebo-controlled trial. Benef Microbes 8:153-162. https://doi.org/10.3920/BM2016.0150

(4) Matenchuk BA, Mandhane PJ, Kozyrskyj AL (2020). Sleep, circadian rhythm, and gut microbiota. Sleep Medicine Reviews 53 (2020) 101340. https://doi.org/10.1016/j.smrv.2020.101340

(5) Deaver JA, Eum SY, Toborek M (2018). Circadian Disruption Changes Gut Microbiome Taxa and Functional Gene Composition. Front Microbiol 9, 737 https://doi.org/10.3389/fmicb.2018.00737

(6) Parkar SG, Kalsbeek A, Cheeseman JF (2019). Potential Role for the Gut Microbiota in Modulating Host Circadian Rhythms and Metabolic Health. Microorganisms 7(2):41. https://doi.org/10.3390/microorganisms7020041