Unser Mikrobiom, das unbekannte Wesen

Die Mikobiota des menschlichen Körpers, also die individuelle und einzigartige Zusammensetzung der Mikroorganismen, die uns kolonisieren, sind ein grosses Forschungsgebiet der letzten Jahre. Ihr Einfluss auf einzelne Krankheitsbilder sowie ihre Dynamik über die Zeit bei speziellen Populationen wurden in einem einer eigenen Session und auch in einer Keynote Lecture vorgestellt. Mehrere Beiträge widmeten sich dem pulmonalen Mikrobiom bei Kindern und Jugendlichen mit Zystischer Fibrose, zwei weitere Beiträge untersuchten das vaginale Mikrobiom und seinen Zusammenhang mit vaginaler Dysbiose. Nachfolgend einige Beiträge, welche auch für den klinischen Alltag von Interesse sein könnten.

Vaginale Geburt: Das Mikrobiom entsteht…
Debby Bogaert aus Utrecht NL (Abstract) stellte neue Erkenntnisse zum intestinalen Mikrobiom von Neugeborenen in Abhängigkeit vom Geburtsmodus vor. Bekannterweise ist die Geburt via Sectio mit erhöhter respiratorischer Morbidität beim Neugeborenen assoziiert. Das Forscherteam postulierte, dass dies eine Konsequenz der verzögerten Entwicklung des pulmonalen Mikrobioms ist, welches in der Folge keinen adäquaten Schutz gegen Pathogene bieten kann.

In einer Kohorte von 102 gesunden Kindern wurde die Entwicklung des nasopharyngealen Mikrobioms longitudinal bis zum Alter von 6 Monaten verfolgt. Initial entwickelte sich das Mikrobiom unabhängig vom Geburtsmodus zunächst zu einem Streptococcus viridans-dominierten Profil. Es folgte die Kolonisation mit Staphylococcus aureus, welche im weiteren Verlauf von Corynebakterien, Moraxella, Pneumokokken und Hämophilus influenzae abgelöst wurde. Bei Sectiokindern fiel eine insgesamt verzögerte Differenzierung und tiefere Stabilität des Mikrobioms auf, insbesondere bei Kommensalen wie Corynebacterium und Dolosigranulum. Die klinischen Konsequenzen dieser Erkenntnisse sind noch unklar; einige Geburtskliniken haben jedoch bereits begonnen, die Haut von Sectiokindern mittels vaginaler Abstriche der Mutter zu kolonisieren.

Wie rasch ändert sich das Mikrobiom nach Antibiotika
Eine schwedische Forschergruppe um Dalia Khalil untersuchte den Einfluss einer Einmaldosis Amoxicillin (2g), wie sie etwa bei zahnärztlichen Eingriffen zur Endocarditisprophylaxe üblich ist, auf die orale Mikroflora von 29 gesunden Probanden (Abstract) . Speichelproben wurden jeweils vor Amoxicillingabe und danach wiederholt während 24 Tagen entnommen und kultiviert sowie die minimale Hemmkonzentration (MHK) bestimmt.

Die Autoren fanden deutliche Veränderungen der Mikroflora mit Reduktion von Streptococcus salivarius und anderen Streptokokken der Viridans-Gruppe bei gleichzeitigem Anstieg von Neisseria spp. Auch der Anteil der Viridans-Streptokokken mit erhöhter MHK gegen Amoxicillin stieg deutlich an. Erwähnenswert scheint, dass ein überraschend grosser Anteil der Probanden bereits vor Antibiotikagabe Penicillin V- und Amoxicillin-resistente Streptokokken oder Amoxicillin-resistente Prevotella spp. aufwies (jeweils 21% und 59%). Diese Daten unterstützen den zurückhaltenden Umgang mit Antibiotikaprophylaxe bei zahnärztlichen Eingriffen, wie er in den aktuellen Richtlinien zur Endocarditisprophylaxe bereits reflektiert wird.

Lässt sich das Mikrobiom auf andere Menschen übertragen?
Das sehr aktuelle Thema der fäkalen Mikrobiota Transplantation (FMT) wurde von Vincent B. Young von der University of Michigan Medical School (Ann Arbor, USA) vorgestellt (Folien).  Young forscht seit vielen Jahren auf dem Gebiet der FMT und ist einer der Leiter der Host Microbiome Initiative. Er stellte die Entwicklung der FMT von ihren Anfängen als „yellow soup“ im alten China über den Erstbeschrieb in der Literatur 1958 bei vier Patienten mit pseudomembranöser Colitis bis zur Arbeit von van Nood et al. im New England Journal of Medicine 2013 vor. Letztere Arbeit hat den Grundstein für den heutigen Einsatz und die weitere Erforschung der FMT gelegt. Die FMT ist bisher am besten etabliert bei Patienten mit rezidivierender Clostridium difficile-Colitis, auf welche auch die Arbeit von Young’s eigener Forschungsgruppe fokussiert ist. Sie haben unter anderem die Mikrobiota von 18 Patienten mit rezidivierender C. difficile-Infektion vor und nach FMT mit Stuhl von Fremdspendern mittels 16S rRNA-Sequencing untersucht. Interessanterweise korrelierte dabei die Diversität des intestinalen Mikrobioms nach FMT nicht in allen Fällen mit dem klinischen Outcome, was wohl damit zusammenhängt, dass die Anzahl und Proportion der intestinalen Mikroorganismen nur eingeschränkt Auskunft über ihre Funktion geben kann. Jedoch konnte Youngs Forschungsgruppe zeigen, dass die Diversität des intestinalen Mikrobioms bei Patienten mit rezidivierender C. difficile-Colitis insgesamt deutlich reduziert ist.Eine interessante Rolle in der Pathogenese der C. difficile-Colitis nach Antibiotikagabe könnte der Stoffwechsel der Gallesäuren im Darm spielen. Gallensäuren werden zu einem relevanten Teil durch Enzyme abgebaut, welche von intestinalen Bakterien produziert werden. Beispielsweise wird Deoxycholat, welches einen toxischen Effekt auf vegetative C. difficile-Formen hat, durch Antibiotikagabe reduziert, was wiederum die Vermehrung von C. difficile fördern könnte.

Fäkaler Mikrobiota Transfer – Wie geht das?
Bei der praktischen Durchführung der FMT stellt sich unter anderem die Frage der Verabreichung via Duodenalsonde, Coloskopie oder Einlauf; eine Metaanalyse zeigte eine höhere Rezidivrate bei der Gabe via oberen Gastrointestinaltrakt. Auch die sichere und wirksame Verabreichung mittels Kapseln sowie von gefrorenen Stuhlpräparaten wurden in Studien untersucht. Einige Firmen bieten bereits kommerzielle Präparate an (etwa die Stuhlbank OpenBiome) von standardisierten Spendern oder Präparate auf der Basis von bakteriellen Sporen an. Damit entfällt das aufwendige und kostspielige Screening von Fremdspendern, welches die routinemässige Durchführung von FMT zurzeit erschwert. Auch standardisierte Präparate aus einer definierten Mischung von kultivierten Bakterien wurden bereits als „Stuhlersatz“ eingesetzt. Einzelne Fallbeschreibungen zeigen auch den erfolgreichen Einsatz der FMT bei Patienten, welche mit multiresistenten Bakterien kolonisiert sind (etwa Pseudomonas aeruginosa, Klebsiella pneumoniae). Es bleiben derzeit einige offene Fragen, etwa über die Langzeitsicherheit der FMT z.B. bezüglich Auswirkungen auf autoimmune Prozesse beim Empfänger, oder über den Einsatz der FMT bei anderen Krankheitsbildern als C. difficile-Colitis. Auf dem Gebiet der FMT wird mit Hochdruck geforscht, und die nächsten Jahre werden mit Sicherheit neue Erkenntnisse bringen.