Soja-Exposition auf Knochenentwicklung und Darmmikrobiota

Die maximale Knochenmasse, die am Ende der Wachstumsphase erreicht wird, spielt eine entscheidende Rolle für das Risiko osteoporotischer Frakturen im späteren Leben. Es wurde vorhergesagt, dass ein Anstieg der maximalen Knochenmasse um 10 % die Entwicklung von Osteoporose um 13 Jahre verzögern würde. Zu den Determinanten der maximalen Knochenmasse gehören sowohl genetische Faktoren (wie Geschlecht und Rasse), die bis zu 75 % der Knochenmasse ausmachen, als auch Lebensstilfaktoren (wie Ernährung und körperliche Aktivitäten), die die restlichen 25 % ausmachen. Lebensstilfaktoren spielen eine wichtige Rolle bei der Optimierung des Knochenaufbaus während des Wachstums. Beispielsweise konnte gezeigt werden, dass Kalzium aus der Nahrung 10–15 % der Ca-Retention des Skeletts während der Adoleszenz vorhersagt, während Bewegung die Wirkung von Kalzium aus der Nahrung durch eine Verbesserung der Knochengeometrie verstärken könnte.

Aktuelle Studien deuten darauf hin, dass die Darmmikrobiota ein wichtiger Regulator der Knochenmasse ist. Experimentelle Studien zeigten, dass die Knochenmineraldichte (BMD) durch die Ablation von Darmmikrobiota sowohl bei keimfreien Mäusen als auch bei Mäusen, die mit Antibiotika behandelt wurden, verändert wurde. Darüber hinaus zeigte sich, dass die Verabreichung von Antibiotika bei der Geburt oder beim Absetzen bei weiblichen C57BL/6-Mäusen im Alter von 20 Wochen einen länger anhaltenden Effekt auf die BMD hatte, bei männlichen Mäusen jedoch nicht. Dieser Befund legt nahe, dass die Veränderung der Mikrobiota in einem kritischen Entwicklungsfenster langfristige Auswirkungen auf die Knochengesundheit hat. Man geht davon aus, dass die Etablierung der Darmmikrobiota beim Menschen bereits bei der Geburt stattfindet, wobei Bakterien der Mutter sofort den Magen-Darm-Trakt (GI) des Neugeborenen besiedeln, bis sie sich in den folgenden drei Jahren zu einer erwachsenenähnlichen Konfiguration stabilisieren Geburt. Die Entwicklung der Darmmikrobiota in dieser kritischen Phase wird wahrscheinlich durch verschiedene Umweltfaktoren beeinflusst, darunter Stillen, Ernährung und Antibiotikabehandlung. Daher ist die Etablierung einer optimalen Darmmikrobiota während der kritischen Entwicklungsphase ein potenzielles Mittel zur Verbesserung der Knochengesundheit.

Es wurde berichtet, dass die Zusammensetzung der Darmmikrobiota durch tierische Ernährung, mediterrane Ernährung sowie verschiedene Ernährungsfaktoren wie diätetische/präbiotische Ballaststoffe und Probiotika verändert wird. Beispielsweise handelt es sich bei Galacto-Oligosacchariden um einen präbiotischen Ballaststoff, der den Anteil von Bifidobakterien im Magen-Darm-Trakt erhöhen, kurzkettige Fettsäuren (SCFAs) erhöhen und den pH-Wert im Blinddarm senken könnte, wodurch die Mineralstoffabsorption, die biomechanische Knochenstärke sowie die BMD des heranwachsenden Mannes erhöht werden könnten Ratten. In ähnlicher Weise wurde gezeigt, dass das Probiotikum Lactobacillus rhamnosus GG die Darmpermeabilität verringert, Darm- und Knochenmarksentzündungen verringert und vollständig vor Knochenschwund im Zusammenhang mit Sexualsteroidmangel schützt. Es wird angenommen, dass die Unterschiede in der Zusammensetzung der Darmmikrobiota auch zu den Unterschieden in der Fähigkeit des Menschen beitragen, Equol zu produzieren, ein nichtsteroidales Östrogen, das von Bakterien aus Soja-Isoflavonen verstoffwechselt wird und für die östrogene Wirkung von Soja in den Knochen verantwortlich ist. Solche Unterschiede könnten für die Wirksamkeit von Soja-Isoflavonen zum Schutz vor Knochenschwund in asiatischen, jedoch nicht in westlichen Bevölkerungsgruppen verantwortlich sein. Es wurde festgestellt, dass die Fähigkeit, Equol bei gesunden Säuglingen zu produzieren, entwicklungsbedingt reguliert und durch die Zusammensetzung der Nahrung beeinflusst wird, wobei im Säuglingsplasma im Alter von 6 Monaten nur Spuren von Equol nachgewiesen werden konnten, was möglicherweise auf das Fehlen einer entwickelten Darmflora zurückzuführen ist. Nachfolgende Studien weisen auf die Bedeutung einer gewohnheitsmäßigen Ernährung für die Equol-Produktion hin, wobei Equol-Produzenten offenbar eine höhere Aufnahme von Kohlenhydraten und Ballaststoffen, Soja und Pflanzenproteinen und eine geringere Fettaufnahme zu haben scheinen als Nicht-Produzenten. Daher ist es von großer Bedeutung, Ernährungsfaktoren zu identifizieren, die die Entwicklung der Darmmikrobiota und die Produktion von Equol zur Optimierung der Knochengesundheit optimieren können.

Berichten zufolge sind sojahaltige Diäten im frühen Leben Ernährungsfaktoren, die den Knochenaufbau optimieren. Es wurde festgestellt, dass eine frühe Soja-Exposition das Knochenwachstum fördert und die Verabreichung von Soja-Isoflavonen an Neugeborene den Knochenabbau im Erwachsenenalter abschwächen kann. Allerdings wurde der Einfluss von Sojabestandteilen auf die Darmmikrobiota in diesen Studien nicht charakterisiert, und es ist unklar, ob diese Knochenaufbaueffekte mit den Wirkungen von Soja auf die Darmmikrobiotazusammensetzung zusammenhängen. Darüber hinaus ist zu beachten, dass in verschiedenen präklinischen und klinischen Studien unterschiedliche Sojapräparate verwendet wurden, darunter Soja-Isoflavone-Extrakt oder gereinigte Verbindungen (Genistein und Daidzein), Sojaproteinisolate mit Isoflavonen, ganze Sojaprodukte (Sojamilch und andere Sojabohnenprodukte). Die Unterschiede bei Sojazubereitungen könnten unterschiedliche Auswirkungen auf die Darmflora und damit auf die Knochen haben. Tatsächlich sind Sojabohnen nicht nur eine Nahrungsquelle für Proteine ​​und Isoflavone, sondern auch reich an Ballaststoffen (Polysacchariden und Oligosacchariden). Es wurde berichtet, dass Soja-Oligosaccharide (SBOS) die Population von Bifidobakterien in menschlichen Stuhlproben erhöhen. Darüber hinaus könnten lösliche Ballaststoffe aus Soja durch Dickdarmbakterien fermentiert werden, was zur Bildung von SCFAs führt und dadurch möglicherweise positive Auswirkungen auf die Knochen hat. Daher wird es wichtig sein, herauszufinden, welche Nahrungsbestandteile von Soja (Sojafasern oder Soja-Isoflavone), die in jungen Jahren freigesetzt werden, eine optimale Knochenbildung und Darmmikrobiota bewirken.

Die Veränderung der Zusammensetzung der Darmmikrobiota im frühen Lebensalter durch diätetische Soja scheint ein vielversprechender Ansatz zur Förderung des Knochenwachstums zu sein. Es sind jedoch weitere Studien erforderlich, um die folgenden Fragen zu beantworten, bevor Ernährungsempfehlungen für die Verwendung von Soja zur Optimierung des Knochenwachstums abgegeben werden können: Wann ist der beste Zeitpunkt (vor der Geburt, beim Stillen oder nach dem Absetzen) für die Aufnahme von Soja über die Nahrung für einen optimalen Darm? Mikrobiota und Knochenwachstum? Welcher Bestandteil in Soja (Ballaststoffe oder Isoflavone oder beides) hat durch die Modulation des Darmmikrobioms eine bessere Wirkung auf das Knochenwachstum? Welche durch Soja veränderten Mikroben sind mit einem optimalen Knochenwachstum verbunden? Welche Biomarker/Metaboliten (SCFAs, Equol oder neuartige Metaboliten) können für das optimale Knochenwachstum bei Soja-Exposition verantwortlich sein?