Cholin ist ein essenzieller Nährstoff mit vielfältigen Funktionen im Körper, unter anderem auch im Darm. Es spielt eine Schlüsselrolle in verschiedenen Stoffwechselwegen und beeinflusst sowohl die Zellgesundheit als auch die Darmfunktion. In diesem Blog werden die Rolle des Cholins im Darm, seine Funktionen im Phospholipidstoffwechsel, seine entzündungshemmenden Eigenschaften sowie potenzielle gesundheitliche Risiken durch Trimethylaminoxid (TMAO) diskutiert.

Ein bedeutender Teil des mit der Nahrung aufgenommenen Cholins wird zur Bildung von Phospholipiden wie Phosphatidylcholin und Sphingomyelin genutzt. Diese spielen als wesentliche strukturelle Bestandteile eine zentrale Rolle für die Stabilität und Funktion der Zellmembranen, indem sie unter anderem an der Signalübertragung und am Stofftransport beteiligt sind. Zudem sind sie ein essenzieller Bestandteil der Lipoproteine. Nach der Aufnahme in die Darmepithelzellen dient Cholin als Vorläufer für die Synthese von Phosphatidylcholin (PC). Phosphatidylcholin ist das zentrale Phospholipid in Zellmembranen, der Gallenflüssigkeit sowie in Lipoproteinen wie VLDL und HDL. Der Kennedy Pathway ist der Hauptweg zur Synthese von Phosphatidylcholin. Zunächst wird Cholin durch die Cholin-Kinase (CK) zu Phosphocholin phosphoryliert. Danach aktiviert die Cytidyltransferase (CCT) Phosphocholin durch Reaktion mit CTP zu CDP-Cholin. Anschließend überträgt die Cholinphosphotransferase (CPT) die Cholin-Gruppe von CDP-Cholin auf Diacylglycerol (DAG), wodurch Phosphatidylcholin gebildet wird [Gibellini et al., 2010].

Phosphatidylcholin ist ein lebenswichtiges Phospholipid, das eine wesentliche Rolle bei der Erhaltung der Darmgesundheit spielt, indem es zur Integrität der Zellmembranen beiträgt und verschiedene physiologische Prozesse beeinflusst. Als Hauptbestandteil der Zellmembranen unterstützt Phosphatidylcholin die strukturelle Integrität der Darmzellen, die für eine wirksame Nährstoffaufnahme und Barrierefunktion entscheidend ist. Seine einzigartige amphipathische Natur ermöglicht es ihm, sich nahtlos in Lipiddoppelschichten zu integrieren und dadurch die Membranfluidität und -permeabilität zu verbessern, die für die Gesundheit des Darmepithels entscheidend sind. Ein gesundes Darmepithel ist auf die richtige Zusammensetzung der Membranphospholipide, einschließlich Phosphatidylcholin, angewiesen, um Durchlässigkeitsprobleme zu verhindern. Cholin kann neben Phosphatidylcholin auch zu Sphingomyelin umgewandelt werden. Sphingomyelin ist eine Art Sphingosin-haltiges Phospholipid (Sphingolipid), das durch die Übertragung eines Phosphocholin-Rests von einem Phosphatidylcholin auf ein Ceramid synthetisiert wird. Sphingomyelin findet sich in Zellmembranen und in der Myelinscheide. Darüber hinaus ist PC an der Synthese von Gallenflüssigkeit beteiligt, die für die Emulgierung und Verdauung von Nahrungsfetten notwendig ist. Gallensäuren, die aus Cholesterin und Phosphatidylcholin gewonnen werden, spielen eine zentrale Rolle im Fettstoffwechsel des Darms. [Linus Pauling Institute; Stremmel et al., 2012]. Phosphatidylcholin ist auch für seinen Einfluss auf entzündungshemmende Prozesse bekannt [Treede et al., 2007]. Vermutungen legen nahe, dass der Schleim von Patienten mit Colitis ulcerosa, einer chronischen entzündlichen Erkrankung des Dickdarms, durch einen geringen Gehalt an PC gekennzeichnet ist [Stremmel et al., 2012].

Cholin ist in Lebensmitteln vor allem in Form von Phosphatidylcholin (Lecithin), freiem Cholin, Phosphocholin, Sphingomyelin und Glycerophosphocholin enthalten. Besonders reich an Cholin sind Eier, Fleisch, Leber, Geflügel, Soja und Weizenkeime. Im Gegensatz dazu liefern Getreide, Hülsenfrüchte, Nüsse, Obst, Gemüse und Milchprodukte vergleichsweise geringe Mengen. Eine überwiegend oder vollständig pflanzliche Ernährungsweise kann das Risiko eines Cholinmangels erhöhen. Bei Bedarf lässt sich Cholin auch durch Nahrungsergänzungsmittel wie Cholinbitartrat, Cholinhydrogentartrat, CDP-Cholin oder Phosphatidylcholin aufnehmen [Wallace et al., 2018]. Durch die Supplementierung von CDP-Cholin können die Bausteine für die Phosphatidylcholin-Synthese direkt beigestellt werden. Dadurch wird die Schrittbegrenzung durch die Cytidyltransferase umgangen, die sonst die Geschwindigkeit der Phosphatidylcholin-Bildung limitiert [Gibellini et al., 2010].

Aber aufgepasst: Cholin steht auch in Verbindung mit der Bildung von Trimethylaminoxid (TMAO). Darmbakterien produzieren Trimethylamin (TMA) aus Cholin (sowie verwandten Verbindungen wie Betain und L-Carnitin). Dieses TMA wird in den Blutkreislauf abgegeben und zur Leber transportiert, wo es durch das Enzym FMO3 in Trimethylamin-N-oxid (TMAO) umgewandelt wird. In den letzten Jahren hat sich TMAO als bedeutender Risikomarker etabliert. Jedoch hängt die Umwandlung und Verstoffwechselung des Cholins stark vom Mikrobiom ab. Eine Dysbiose im Darm kann dazu führen, dass wertvolles Cholin verstärkt zu TMAO umgewandelt wird: eine höhere Firmicutes-zu-Bacteroidetes-Ratio sowie eine geringere mikrobielle Diversität stehen mit höheren TMAO-Spiegeln in Verbindung [Canyelles et al., 2023; Cho et al., 2017]. Die bakterielle Umwandlung von Cholin zu TMAO kann beispielsweise durch 3,3- Di-Methyl-Butanol (DMB) in Olivenöl, Rotwein und Traubenkernen sowie Indole-3-carbinol (I3C) in Kreuzblütlern wie Brokkoli, Blumenkohl und Wirsing gehemmt werden [Wang et al., 2015].

Cholin ist ein essenzieller Nährstoff, der weit mehr als nur für den Fetttransport und als Acetylcholin-Vorstufe dient. Es unterstützt durch seine zentrale Rolle im Phospholipidstoffwechsel die Darmgesundheit und wirkt entzündungshemmend. Gleichzeitig beeinflusst die Darmflora, ob Cholin optimal genutzt wird. Eine ausgewogene Ernährung hilft, die Vorteile von Cholin zu nutzen und mögliche Risiken zu minimieren.