Intestinales Mikrobiom und Innere Medizin (eBook)

1. Dynamik und Struktur des intestinalen Mikrobioms 17
1.1. Mikrobiota und Mikrobiom – einige Fakten 17
1.2. Struktur der humanen bakteriellen Mikrobiota 18
1.3. Pilze und Viren als Bestandteile der intestinalen Mikrobiota 22
1.4. Intestinale Mikrobiota als Ökosystem 23
1.5. Dynamik der Mikrobiota im Lebenszyklus 24
1.6. Beeinflussung der Struktur der Mikrobiota durch Ernährung 25
1.7. Beeinflussung der Struktur der Mikrobiota durch Antibiotika 26
1.8. Beeinflussung der Struktur der Mikrobiota durch Rauchen 27
1.9. Beeinflussung der Struktur der Mikrobiota durch Entzündung 27
1.10. Fazit 28
2. Das intestinale Virom 30
2.1. Charakteristika des humanen intestinalen Viroms 30
2.2. Phagen – Hauptbestandteile des humanen intestinalen Viroms 32
2.2.1. Phagen bei Erkrankungen der Darmbarriere 33
2.3. Humane endogene Retroviren (HERV) 34
2.3.1. HERV: potentielle Bedeutung bei inflammatorischen und malignen Erkrankungen 35
2.4. Weitere Assoziationen des Viroms mit Verdauungs- und Stoffwechselerkrankungen 35
2.5. Ausblick: das intestinale Virom in der Diagnostik und Therapie von Verdauungs- und
Stoffwechselerkrankungen 36
3. Intestinales Mikrobiom und Schleimhautbarriere 39
3.1. Epithel und Mukus 39
3.2. Antibakterielle Peptide und angeborene Immunität 41
3.3. Adaptive Immunität 43
3.4. Fazit 44
4. Intestinales Mikrobiom und Schleimhautbarriere bei chronisch
entzündlichen Darmerkrankungen 46
4.1. Intestinales Mikrobiom bei CED 46
4.2. Die Schleimhautbarriere bei CED 48
4.2.1. Mukus 48
4.2.2. Antibakterielle Peptide und angeborene Immunität 49
4.3. Adaptive Immunität 51
4.4. Mikrobiom bei CED: Henne oder Ei? 52
4.5. Fazit 53
5. Intestinales Mikrobiom bei Reizdarmsyndrom 56
5.1. Definition und Epidemiologie des Reizdarmsyndroms 56
5.2. Pathogenese 56
5.2.1. Intestinales Mikrobiom 56
5.2.1.1. Postinfektiöse Genese und Antibiotikagabe 56
5.2.1.2. Dysbiose 57
5.2.1.3. Therapeutische Intervention 58
5.2.2. Intestinales Metabolom 58
5.2.3. Störung der intestinalen Barriere 59
5.2.4. Sekretion und Motilität 59
5.2.5. Viszerale Sensitivität 59
5.2.6. Störung des enteralen Immungleichgewichts 59
5.2.7. Störung neurologischer und neuroimmunologischer Prozesse 60
5.2.8. Vererbung und Geburtsmodus 60
5.2.9. Genetik 60
5.2.10. Mikrobiom-Darm-Hirn-Achse 61
5.2.11. Ernährung 62
5.3. Zusammenfassung 63
6. Intestinales Mikrobiom bei Lebererkrankungen 66
6.1. Die Darm-Leber-Achse 66
6.1.1. Zusammensetzung des intestinalen Mikrobioms 66
6.1.2. Darmbarrierefunktion und Immunologie 67
6.1.3. Metabolom und Leberpathologien 68
6.2. Nicht-alkoholische Fettlebererkrankung 68
6.3. Alkoholische Lebererkrankung 69
6.4. Akute Leberzellschädigung 70
6.5. Leberzirrhose und ihre Komplikationen 70
7. Intestinales Mikrobiom und Gallenwegserkrankungen 73
7.1. Das intestinale und biliäre Mikrobiom 73
7.1.1. Das intestinale Mikrobiom 73
7.1.2. Das biliäre Mikrobiom 73
7.2. Gallensäuresynthese und enterohepatischer Kreislauf 74
7.3. Einfluss des intestinalen Mikrobioms auf den Gallensäurestoffwechsel 75
7.3.1. Mikrobielle Dekonjugation von Gallensäuren 75
7.3.2. Mikrobielle Hydroxylierung von Gallensäuren zu sekundären Gallensäuren 75
7.4. Rolle des Mikrobioms für die enterohepatische Rezirkulation 75
7.5. Einfluss des Mikrobioms auf Primär sklerosierende Cholangitis 76
7.5.1. Definition und Krankheitsbild 76
7.5.2. Rolle des gastrointestinalen Mikrobioms in PSC 77
7.5.3. Mikrobielle Produkte: Rolle der Gallensäuren in PSC 77
7.5.4. Rolle des biliären Mikrobioms bei PSC 78
7.5.5. Das Mikrobiom als therapeutisches Ziel für die PSC 78
7.6. Einfluss des Mikrobioms auf Primäre biliäre Cholangitis 79
7.7. Einfluss des Mikrobioms auf das Cholangiokarzinom 79
7.8. Einfluss des Mikrobioms auf die Cholelithiasis 80
7.8.1. Klassifizierung und Epidemiologie der Cholelithiasis 80
7.8.2. Die Rolle des Mikrobioms für die Pathogenese von Gallensteinen 80
8. Intestinales Mikrobiom bei Autoimmunerkrankungen 83
8.1. Einleitung 83
8.2. Wechselwirkungen zwischen Mikrobiom und Immunsystem 83
8.2.1. Intestinales Mikrobiom und das angeborene Immunsystem 84
8.2.2. Intestinales Mikrobiom und das erworbene Immunsystem 86
8.3. Rolle des intestinalen Mikrobioms bei ausgewählten Autoimmunerkrankungen 86
8.3.1. Rheumatoide Arthritis 86
8.3.2. Diabetes mellitus Typ 1 88
8.3.3. Multiple Sklerose 89
8.3.4. Systemischer Lupus erythematodes 90
8.3.5. Hashimoto-Thyreoiditis 91
8.3.6. Autoimmunhepatitis 91
8.4. Zusammenfassung 91
9. Intestinales Mikrobiom und Ernährung 96
9.1. Mikrobielle Gene kodieren für Verdauungsenzyme 96
9.2. Das Mikrobiom ist Spiegelbild von Ernährung und Lebensstil 98
9.3. “Microbiota-targeted nutritional therapy” 99
10. Intestinales Mikrobiom bei Adipositas und Diabetes 103
10.1. Prävalenz von Adipositas und Typ 2-Diabetes mellitus 103
10.2. Definition von Adipositas und Diabetes 104
10.3. Insulinresistenz bei der Entwicklung von Typ 2-Diabetes 104
10.4. Der Einfluss des Mikrobioms auf Typ 2-Diabetes 105
10.5. Ernährung und die mikrobiellen Stoffwechselprodukte 107
10.6. Einsatz von Probiotika bei der Prävention und Behandlung von Typ 2-Diabetes 108
10.7. Bariatrische Chirurgie und Mikrobiom 109
10.8. Schlussfolgerungen 110
11. Intestinales Mikrobiom und Atherosklerose 112
11.1. Komposition des Darm-Mikrobioms bei Atherosklerose 112
11.2. Dysbiose und Antibiotika 113
11.3. Mikrobielle Mechanismen bei der Atherogenese 113
11.3.1. Modulation des Fettstoffwechsels 114
11.3.2. Darmflora-abhängige Metabolite 115
11.3.2.1. Kurzkettige Fettsäuren 115
11.3.2.2. Trimethylamin-N-oxid (TMAO) 115
11.3.2.3. Mikrobielle Tryptophan-Metabolite 116
11.3.2.4. Weitere mikrobielle Metabolite 117
11.3.3. Metabolische Endotoxinämie 117
11.3.3.1. Leaky-Gut-Syndrom 117
11.3.4. Modulation des Immunsystems 118
11.3.4.1. Regulatorische T-Zell-/Th17-Zell-Balance 118
11.3.4.2. Klonale Hämatopoese 118
11.4. Atherothrombotisches Potenzial 118
12. Intestinales Mikrobiom und Malignome 121
12.1. Bakterien und Tumorgenese 121
12.1.1. Streptococcus gallolyticus 121
12.1.2. Fusobacterium nucleatum 122
12.1.3. Genotoxische pks+ Escherichia coli 123
12.2. Chronische Entzündung und Karzinogenese am Beispiel des enterotoxischen
Bacteroides fragilis 123
12.3. Bakterielle Biofilme und kolorektales Karzinom 124
12.4. Sind mukosale Biofilme karzinogen? 124
12.5. Das Mikrobiom als Diagnostikum 125
12.6. Einfluss der intestinalen Mikrobiota auf die Tumortherapie 126
12.6.1. Immuntherapie 126
12.6.2. Chemotherapie 127
13. Antibiotika und intestinales Mikrobiom 131
13.1. Einführung 131
13.2. Antibiotika-induzierte Veränderungen der Funktion und Komposition des intestinalen
Mikrobioms 131
13.2.1. Bedeutung der Kolonisationsresistenz 131
13.2.2. Spezifische Einflüsse verschiedener Antibiotikaklassen 134
13.3. Einfluss auf die Immunhomöostase (Darm-Immun-Achse) 135
13.4. Fazit 136
14. Therapie des intestinalen Mikrobioms: Mikrobiomtransfer 137
14.1. Technische Durchführung 137
14.2. Mediko-legale Einordnung 138
14.3. Spenderscreening 138
14.4. Nebenwirkungen 140
14.5. Spenderauswahl 140
14.6. Indikationen 140
14.6.1. FMT bei C. difficile-Infektion 140
14.6.2. Chronisch entzündliche Darmerkrankungen 141
14.6.3. Weitere Indikationen 141
15. Therapie des intestinalen Mikrobioms: Probiotika 143
15.1. Anforderungen und wünschenswerte Eigenschaften von Probiotika 143
15.2. Unerwünschte systemische Wirkungen und Verträglichkeit 144
15.3. Mechanismen der Wirkungen von Probiotika 145
15.3.1. Interaktionen zwischen Probiotika und dem autochthonen Mikrobiom des Wirts 145
15.3.2. Antibakterielle Eigenschaften von Probiotika und Schutz gegen Pathogene 145
15.3.3. Probiotika und die mukosale (epitheliale) Barriere 146
15.3.4. Probiotika und Immunmodulation 147
15.3.5. Sonstige Mechanismen probiotischer Aktivität 148
15.4. Klinische Indikationen für eine Therapie mit Probiotika 148
15.4.1. Chronisch entzündliche Darmkrankheiten 149
15.4.1.1. Colitis ulcerosa 149
15.4.1.2. Morbus Crohn 150
15.4.1.3. Pouchitis 150
15.4.1.4. Mikroskopische Kolitis (kollagene Kolitis/lymphozytäre Kolitis) 151
15.4.2. Reizdarmsyndrom/Funktionelle gastrointestinale Erkrankungen 151
15.4.3. Antibiotika-assoziierte Diarrhoe und C. difficile-Infektion 151
15.4.4. Divertikelkrankheit 152
15.4.5. Nicht-steroidale Antirheumatika (NSAR)-induzierte Enteropathie 152
15.4.6. Probiotika in der Pädiatrie 153
15.4.7. Extraintestinale Erkrankungen 153
15.5. Die Zukunft der Probiotika 154
16. Abkürzungsverzeichnis 156
Index 157