Es gluckert und sprudelt, rumort und gleitet im Darm. Doch das größte Organ des Menschen liegt weitgehend unter der Gürtellinie - und galt lange als Tabuthema. Noch immer lässt sich die breitere Bevölkerung nur unter größten Mühen zur Darmkrebsvorsorge bewegen, dabei könnte die Hälfte aller Darmkrebsfälle auf diese Weise verhindert werden. Die medizinische Forschung allerdings hat in den letzten Jahren den Darm ganz neu für sich entdeckt - diesen acht Meter langen Muskelschlauch, der es mit zahllosen Zotten und Ausstülpungen auf die riesige Oberfläche von 300 Quadratmetern bringt, größer als ein Tennisplatz. Die Vorstellung der Darm sei ein langweiliger Verdauungsschlauch ist in der Medizin passé - im Licht der aktuellen Forschung entsteht ein neues, anspruchsvolles Bild: als bedeutendste Schaltzentrale im Körper neben dem Gehirn.

Ein Schlagwort macht die Runde - vom Darm als zweites Gehirn. Tatsächlich verfügt das Bauchorgan über eine ungewöhnliche Fähigkeit: Legt man den Darm von Mäusen oder Ratten in eine Petrischale, so führt er seine Arbeit fort. Der isolierte Darm schnürt sich rhythmisch ringförmig ein, um den Darminhalt weiter zu transportieren. Das bedeutet: Er braucht - als einziges Organ im Körper - keine Steuerung durch das Gehirn. Michael Schemann, Leiter des Lehrstuhls für Humanbiologie an der Technischen Universität München und Fachmann für die Nervenfunktionen des Magen-Darm-Trakts:

Das Nervensystem des Darms ist evolutionär uralt und verwandt mit dem Bauchnervenstrang des Regenwurms. Solche einfach strukturierten Tiere verlassen sich hauptsächlich auf die Nervenbahnen in ihrem Bauch, die sich in regelmäßigen Abständen nach rechts und links verzweigen. Die Evolution hat das ursprüngliche Darmnervensystem bis zum Homo sapiens beibehalten - und bei der Entwicklung des Embryos im Mutterleib zeigt sich: Das Nervenzentrum im Darm entsteht sogar aus demselben Gewebe wie das im Kopf. Es ist durchzogen von zahllosen millimeterkleinen Schaltkreisen, die den Weitertransport der Nahrung organisieren. Sollte das Gehirn all diese Schaltkreise ansteuern, dann müssten Hals und Kopf des Menschen auf eine vielfache Größe anschwellen.

Das Darm-Hirn: ein zartes Nervennetz, das die Muskeln der Darmwand von der Speiseröhre bis zum Anus umschlingt und auf mehrere hundert Millionen Nervenzellen zurückgreifen kann - deutlich weniger als das Gehirn, aber danach gleich auf Platz zwei der Nerven-Ballungsgebiete im Körper. Jede Sekunde ertasten die Sensoren des Darm-Hirns, welche Bakterien sich gerade im Darminneren vermehren, welche Substanzen sie ausscheiden und was chemisch im Nahrungsbrei vor sich geht. Und jede Sekunde trifft das Darm-Hirn flexibel und autonom seine Entscheidungen - passt den Blutfluss an, hält Nachbarorgane auf dem Laufenden, stellt klar, welche Stoffe in den Körper dürfen und welche abtransportiert werden. Lassen sich Darm-und Kopf-Hirn aber tatsächlich vergleichen? Beide sind frappierend ähnlich aufgebaut: Es gibt dieselben Nervenzell-Typen und sämtliche 30 Neurotransmitter des Gehirns strömen auch durch den Darm - Dopamin, Gamma-Aminobuttersäure, Serotonin und viele andere. Diese Meditatoren sind so etwas wie Worte, mit deren Hilfe das Darm-Hirn ständig mit dem Kopf-Hirn spricht. Professor Mathias Hornef, Mikrobiologe an der Medizinischen Hochschule Hannover:

Diese hochkomplexen Signalwege haben in den letzten Jahren sogar ein ganz neues Forschungsgebiet auf den Plan gerufen - die Neurogastroenterologie. Dabei sind die anatomischen Strukturen der Darm-Hirn-Achse eigentlich lange bekannt: Der Vagusnerv verschaltet Gehirn und Darm direkt miteinander. Allerdings hielten ihn Mediziner lange für eine Art Megaphon "Gehirn an Darm". Heute ist klar: 90 Prozent der Informationen funkt der Darm nach oben. Unzählige Akteure beteiligen sich an dem lebhaften Austausch beider Nervensysteme, erklärt Professor Peter Holzer, Neurogastroenterologe an der Medizinischen Universität Graz.

Der intime Kontakt zwischen Darm-Hirn und Kopf-Hirn ist überlebenswichtig: Nur im Team können die Nervensysteme den Energiehaushalt des Körpers optimal steuern. Sollten Giftstoffe in den Darm gelangen, muss das Gehirn blitzschnell Durchfall und Übelkeit auslösen. An das Bewusstsein dringen meist nur solche Extremsituationen. Doch unterschwellig sickern die vielen Informationen aus dem Darm ständig in das limbische System des Gehirns ein - dem Ort der Gefühle. Hat hier das berühmte Bauchgefühl seinen Ursprung? Fühlen wir uns, je nachdem was im Darm passiert, tatkräftig und frisch oder niedergeschlagen und schlaff? Peter Holzer hält das für passender als die Vorstellung eines zweiten Gehirns.

Die Darmzellen, Nervenstränge, Immunzellen im Bauch sind nicht allein. Ein weiterer, mächtiger Mitspieler mischt sich ein, genau genommen sind es Billionen: die Bakterien im menschlichen Dickdarm, dem am dichtesten besiedelten Ökosystem, das die Forschung überhaupt kennt. In jedem Gramm Darminhalt leben mehr Mikroben als Menschen auf der Erde. Das sogenannte "Mikrobiom" besteht aus insgesamt 100 Billionen Einzellern, mehr als der Körper selbst an Zellen besitzt. DNA-Analysen lassen über 1000 unterschiedliche Arten erkennen, pro Mensch sind es zwei- bis fünfhundert in einer höchst individuellen Mischung. Nicht einmal Forscher haben all die Bakterienarten schon einmal zu Gesicht bekommen, denn die Hälfte davon lässt sich bislang nicht künstlich kultivieren. Patrizia Kump, Gastroenterologin und Oberärztin an der Medizinischen Universität Graz.

Das Mikroben-Organ im Darm spaltet unverdauliche Nahrung auf, liefert Vitamine, regt den Darm zu mehr Bewegung an, hilft der Darmschleimhaut zu regenerieren, hält Krankheitskeime fern und baut Giftstoffe ab. Jede Bakterienart hat ihren eigenen Fortpflanzungszyklus, ihren eigenen Stoffwechsel, scheidet andere Substanzen aus und tritt mit den bakteriellen Mitbewohnern des Darms, aber auch mit dem Nervengeflecht des Darms oder dem Immunsystem auf andere Weise in Wechselwirkung. Bislang weiß niemand, ob es bestimmte Arten gibt, die jeder Mensch im Dickdarm braucht. Oder kommt es auf die Vielfalt der Bakterienstämme an - Hauptsache alle Stoffwechselleistungen werden erbracht? Auf jeden Fall stehen die Darm-Mikroben mit dem erwachsenen Menschen in einem lebenslangen, individuellen, komplexen Gleichgewicht. Obwohl der Wirt regelmäßig Billionen Keime mit dem Stuhl ausscheidet, halten sich die Bakterienstämme zuverlässig und lassen sich auch von den Konkurrenten, die neu mit der Nahrung in den Bauch gelangen, nicht vertreiben.

Holzer: "Die Ergebnisse, die die letzten Jahre eigentlich zeigen, ist, dass die Stabilität dieser Interaktion der entscheidende Punkt ist. Wobei wir da die Betonung darauf legen müssen, dass das ein dynamisches Gleichgewicht ist. Sowohl die Zusammensetzung, als auch die Zahlen schwanken kontinuierlich - als auch wahrscheinlich die Lokalisation innerhalb des Darms; es gibt eine sehr aktive Interaktion zwischen dem Wirt und den Bakterien."

Die moderne Darmforschung weiß: Die Bakterien setzen sogar selbst Botenstoffe frei - Neurotransmitter - die mit dem Darm-Hirn kommunizieren.

Sogar die Gehirnleistungen ihres Wirtes können die Bakterien beeinflussen. Das zeigt ein eindrückliches Experiment an Mäusen: Wenn Forscher ihre komplette Darmbesiedlung abtöten - mit solch starken Antibiotika, wie sie beim Menschen nicht eingesetzt werden - reagiert das Gehirn prompt:

Wie das funktioniert weiß niemand. Je eingehender Wissenschaftler die Verhältnisse im Darm untersuchen, umso länger wird auch die Liste der Krankheiten, die möglicherweise irgendwie von den Bakterien im Darm beeinflusst werden: Dazu gehören chronisch entzündliche Darmkrankheiten wie Morbus Crohn, Colitis ulcerosa, Reizdarm oder der "löchrige Darm" - "leaky gut". Aber auf der Liste stehen auch Autoimmunerkrankungen an ganz anderen Stellen im Körper - multiple Sklerose, Arthritis, Rheuma, Diabetes. Sogar bei psychiatrischen Leiden wie Alzheimer oder Autismus ist die Darmbesiedlung deutlich verändert.

Eine entscheidende Frage ist allerdings noch nicht geklärt:

Der Darm ist das mächtigste Immunorgan des Körpers - auch das macht ihn zu einem Kommunikationsgiganten. 70 Prozent der Immunabwehr werden im Darm organisiert. Denn das dunkle, warme Gebräu aus Nahrungsbrei und Schleim zieht auch gefährliche Keime an. Nicht die Haut, sondern die Darmschleimhaut stellt die größte Kontaktfläche des Körpers zur Außenwelt dar - und seine härteste Front, imprägniert mit bakterientötenden Eiweißen, und in der Darmwand sitzen Millionen Abwehrzellen des Immunsystems - T-Zellen, B-Zellen, Makrophagen. Den besten Schutz vor Eindringlingen aber bietet einmal mehr der dichte Rasen symbiontischer Bakterien, biologisch topfit, weil sie ständig miteinander konkurrieren. Gegen so viel Bakterien-Power können sich die meisten Krankheitserreger nicht durchsetzen - von "Kolonisierungsresistenz" spricht die Forschung.

Hornef: "Was wir in den letzten Jahren gelernt haben ist, dass die Besiedlung mit Darmbakterien auch dazu beiträgt, dass das Immunsystem im Darm sehr viel fitter wird, dass es sehr viel diverser wird, dass viele Immunzellen nur in den Darm überhaupt wandern und es gibt einen sehr starken Reiz zur Immunreifung."

Die Immunzellen im Bauch kommunizieren nicht nur mit Billionen Bakterien. Sie sammeln sich auch in den Lymphknoten des Darms - genau dort, wo Nervenfasern enden.

Schemann: "Das heißt, da sind Immunzellen und Nervenzellen auf engstem Raum zusammen. Das per se würde jetzt nicht unbedingt heißen, dass sie kommunizieren müssen, aber es gibt tatsächlich ganz enge Verbindungen zwischen diesen beiden. Und zwar in beiden Richtungen."

Die Abwehrzellen des Immunsystems in der Darmwand produzieren bis zu 70 verschiedene Botenstoffe - und die Nervenzellen reagieren darauf mit elektrischen Signalen. Umgekehrt können Darm-Nervenzellen auch das Immunsystem beeinflussen und zum Beispiel Entzündungen unterbinden. Diese komplexen Signalwege dienen einem Zweck: Der Darm muss immunologisch eine Herkulesaufgabe bewältigen. Anders als die Haut, die eine einfache Barriere bildet, steht der Darm vor einem Paradox: Er muss giftige Nahrungseiweiße und feindliche Bakterien abwehren, gleichzeitig aber nahrhafte Eiweiße aufschließen und symbiontische Bakterien tolerieren. Dieser Spagat wäre leichter, würden sich die nützlichen Bakterien, die sogenannten Kommensalen, von schädlichen Bakterien deutlich unterscheiden.

Hornef: "Wenn Sie die Bakterien von außen angucken würden, würden Sie keine großen Unterschiede sehen. Und viele von den Strukturen, von denen wir wissen, dass das Immunsystem sie erkennt, sind identisch. Also sie sind da auf krankmachenden Bakterien genau wie auf physiologisch vorkommenden, kommensalen Bakterien. Es gibt da wenige Ausnahmen."

Wenige hoch pathogene Keime wie Salmonellen kann das Immunsystem leicht von befreundeten Kommensalen unterscheiden. Ansonsten hat die aktuelle Forschung eine sehr überraschende Antwort auf die Frage gefunden, wie das Darm-Immunsystem Freund und Feind erkennt: Es kann das nicht. Nicht wie ein Keim äußerlich aussieht, sondern wo er sich befindet - darin besteht möglicherweise das entscheidende Signal. Interessanterweise können sich auch die guten Darmgenossen in Invasoren verwandeln. Dann schwimmen sie in die Darmschleimhaut und bohren sich ein Stück weit hinein.

Auf der anderen Seite des Spektrums gibt es Bakterien, die im Inneren des Darms leben, dort auch bleiben und dabei helfen, Nahrungsbestandteile zu verdauen. Und die dritte Klasse ist die der "Pathobionten":

Als Mediziner auf dieses überaus flexible Geschehen im Darm stießen, ereignete sich ein echter Dogmenwechsel. Heute gelten Entzündungen im Darm nicht mehr per se als krank. Klar ist: Schwere chronische Entzündungen sind immer hochgradig gefährlich, denn sie zerstören Gewebe und lassen im schlimmsten Fall ganze Organe kollabieren. Aber:

Haller: "Einzelne entzündliche Prozesse oder Abwehrfunktionen spielen durchaus eine große Rolle in der initialen Fähigkeit des Darms, sich gegen Eindringlinge zu wehren, den Darm dicht zu halten. Also sprich, diese Grenz-Zellschicht, dass die so ein inflammatorisches Signal durchaus nutzen kann, um quasi den Dichtigkeitscharakter zu verbessern und auch die Vitalität dieses Organs zu verbessern."

Professor Dirk Haller von der Technischen Universität München leitet ein Schwerpunktprogramm der Deutschen Forschungsgemeinschaft, das die Wirkung von Darmbakterien auf das Immunsystem aufklären soll. Wissenschaftler bezeichnen das permanente, niedrige Level an Entzündungsreaktionen im Darm heute als "Homöostase" - gemeint ist ein fließendes Gleichgewicht zwischen ruhig und alarmiert. Mathias Hornef:

Seine Herkulesaufgabe bewältigt das Darm-Immunsystem geschmeidig - stets halb dicht, halb durchlässig, halb abwehrbereit, halb tolerant. Sein Ziel ist nicht, die Darmwand total gegen Fremdkörper abzuschotten. Sondern es gibt fein regulierte Immunantworten, organisiert ein dynamisches Gleichgewicht. Eine Substanz mit dem komplizierten Namen "NF-Kappa-B" brachte die Forscher auf diese Spur. NF-Kappa-B kommt in fast allen Geweben vor und wirkt daran mit, Entzündungen auszulösen. Doch wie geht es einer Labormaus, die - nach einer chemischen Manipulation - kein NF-Kappa-B mehr besitzt? Eigentlich müsste sie weniger Entzündungen haben, vielleicht deshalb sogar gesünder sein. Doch überraschenderweise passiert das Gegenteil: Die Zellen in der Darmwand sterben ab und das Tier entwickelt schwere entzündliche Darmerkrankungen. Das Experiment zeigt deutlich: Ein permanentes, niedriges Entzündungslevel schützt vor der ganz großen Darmentzündung. Und wieder spielen die nützlichen, kommensalen Bakterien eine entscheidende Rolle. Sie versetzen das Immunsystem in seinen permanenten Alarmzustand. Allerdings muss der Darm diese Prozesse gut in Schach halten, denn potenziell sind Entzündungen eben doch gefährlich.

Haller: "Also im Grunde genommen ist es das Wechselspiel unterschiedlicher Immunzellen im Darm, die quasi immer wieder Botenstoffe ausschicken, die entzündliche Signalprozesse auch wieder runter regulieren. Also dieses Wechselspiel unterschiedlicher Immunzellen spielt eine ganz große Rolle in der Regulation entzündliche Prozesse. Ohne Entzündungen würde unser Immunsystem überhaupt nicht erkennen, dass eine gewisse Infektion vorliegt. Das heißt, Entzündung ist eigentlich nichts Schlechtes. Es geht im Grunde genommen darum, wie Entzündung kontrolliert wird."

Die immense Bedeutung der Darmbakterien rückt eine uralte Therapie derzeit neu in den Fokus: die Stuhltransplantation, in der chinesische Medizin schon vor über 1000 Jahren praktiziert. In den 1950er-Jahren gab es auch im Westen Versuche - sie liefen erfolgreich, wurden aber nicht weiter verfolgt.

Heute überträgt Oberärztin Patrizia Kump in Graz den Darminhalt von Stuhlspendern auf Empfänger.

Kump: "Wenn wir sie ganz am Ende des Darms in den Dickdarm setzen, dann kann diese Bakterien-Suspension durch den ganzen Dickdarm durchgewaschen werden, mit der Peristaltik, und die Bakterien können sich über den ganzen Dickdarm verteilt an die Schleimhaut anlagern und dort sesshaft werden."

Die mit dem Kot verpflanzten Bakterien bauen ein gesundes neues Ökosystem im Empfänger aus. Von dieser Therapie profitieren Patienten mit schweren Clostridium-difficile-Infektionen, einem der häufigsten Krankenhauskeime. Neue, hochvirulente Stämme haben die Erkrankungsrate in den letzten Jahren sprunghaft steigen lassen. Clostridium difficile ist für gesunde Menschen harmlos, denn die normale Darmflora hält den Keim in Schach. Das Problem sind Antibiotikabehandlungen: Danach kann das Bakterium den gesamten Darm überwuchern und Sporen bilden, die sich mit normalen Antibiotika nicht mehr erreichen lassen. Der Patient erleidet eine Infektion nach der anderen. Allein in Deutschland sterben daran jährlich 400 Menschen. Hier setzt die Idee der Stuhltransplantation an.

Über 90 Prozent können mit einer Stuhltransplantation rasch und nachhaltig geheilt werden, während die antibakteriellen Standardmedikamente kaum Besserung bringen. Wie Ärzte mittlerweile wissen, ersetzen die transplantierten Mikroben die Darmflora des Empfängers nicht ganz, sondern bilden zusammen damit eine neue Mixtur.

Tatsächlich machen Kritiker Sicherheitsbedenken geltend, schließlich gibt es ernsthafte Krankheiten wie Darmkrebs oder Autoimmunkrankheiten, an denen eine schädliche Bakterienflora möglicherweise nicht unschuldig ist. Wie also den Stuhlspender auswählen? Verbindliche Standards gibt es bislang nicht. In Graz orientiert man sich an vernünftig erscheinenden Kriterien. Der Spender soll gesund sein, normalgewichtig, keine Drogen oder Antibiotikum nehmen und gerne mit dem Stuhl-Empfänger verwandt sein oder ein Lebenspartner - weil das die Darmflora ähnlich macht.

Einige Forscher entwickeln bereits künstlichen Stuhl. Doch dem steht Patrizia Kump skeptisch gegenüber. Schließlich wissen die Wissenschaftler bislang so wenig über die wimmelnde Vielfalt im Darminneren, dass Stuhlspenden ihre heilsame Wirkung womöglich nur als Gesamtpaket entfalten. Noch ist nicht klar, ob eine Stuhltransplantation weitere Krankheiten lindern kann. Heiße Kandidaten sind nicht nur die chronisch entzündlichen Darmerkrankungen.

Nicht einmal die Linderung psychischer Krankheiten möchte die Oberärztin in fernerer Zukunft ausschließen.

Doch ließen sich heilende Bakterien nicht auch über den Mund in den Körper schleusen als Probiotika-Diät? Schließlich steckt die Joghurtproduzierende Industrie seit Jahren Geld in die Probiotika-Forschung. Vielleicht ließen daraus Therapieformen für solche psychischen Leiden abzweigen, bei denen eine veränderte Darmflora eventuell eine Rolle spielt.

Hornef: "Das wird mit einem enormen finanziellen Input gemacht und insgesamt müssen wir sagen, dass, sagen wir mal, die Studienlage immer noch relativ schwach ist. Bakterien im Darm kompetitieren. Die sind fit. Wenn Sie jetzt mit einem Stamm reinkommen in das Darmlumen, von einem Stamm, den Sie im Wesentlichen im Labor groß gezüchtet und in großen Fermentern angereichert haben und dann dem Nahrungsmittel zugefügt haben - dann sind diese Bakterien wahrscheinlich nicht in der Lage, sich durchzusetzen gegenüber der Normalflora."

Doch die Zukunft ist offen. Vielleicht lernen die Forscher auch, solche Darm-Bakterien als Probiotika einzusetzen, die sich bislang noch unerkannt in den dunklen Tiefen des Darms verbergen. Der Grazer Magen-Darm-Spezialist Peter Holzer:

Philosophie betreiben, Liebesgedichte ersinnen, Gut und Böse unterscheiden - das bleibt Sache des Gehirns. Doch was der Darm alles kann, hat die moderne Forschung in Staunen versetzt: Er tastet mit Sensoren, versendet dutzende von Botenstoffen, unterhält einen direkten Draht zum Gehirn, trifft gleichzeitig völlig autonom Entscheidungen über Prozesse, von denen Leben und Tod abhängen, kommuniziert auf vielfältigste Weise mit Billionen von Einzellern in seinem Inneren, die ihrerseits ein ganzes Universum der Lebensprozesse bilden, ohne die das Immunsystem, vielleicht sogar die psychische Gesundheit des Menschen nicht auskommen könnten. Angesichts dieser überwältigenden Komplexität ist eines sicher: Der Darmforschung geht auch in Jahren die Arbeit nicht aus.