Microbiota Freund oder Feind?

Was wir mit Antibiotika alles beeinflussen!

C. Kahlert, St. Galler Infekttag 28.02.2013

M

HinterFragen

Microbiom - ein neues (bisher vergessenes) Organ?

Microbiota – Freund oder Feind?

Microbiota in der Praxis?

Microbiom – das vergessene Organ?

Entdeckung

• Historisch „Normalflora“ als Blackbox

• Technik – DNA Sequenzierung (z.B. 16s rDNA) und

Datenbanken (Bioinformatik)

• Wissenschaft – HMP (USA), MetaHIT (Europa)

• Microbiom als „Organ“ -> „Microbiomologie“

To characterize the diversity of microbial life on Earth

Who is who?

TREND!

#GFMH2013

http://www.gutmicrobiotaforhealth.com

Microbiom – ein neues, bisher vergessenes Organ?

• Definitiv ein Trend, sicher nicht nur Hype!

• Microbiom: Total aller Mikroorganismen (Microbiota) mit Genetik und Stoffwechsel

• Microbiomologie

• Metagenom («our second genotype»)!

• Metabolom/-transkriptom (Plasmametabolite)

• Pathophysiologische Grundlage bisher ätiologisch weniger gut zugänglicher Krankheiten?

Microbiota – Freund oder Feind

Cho 2012, Nat Rev Genet, PMID 22411464

Gut, 2013, PMID 22730468

Einfluss auf Zusammensetzung

Ley 2011, Annu Rev Microbiol, PMID 21682646

In unserem Colon leben...

1. überwiegend grampositive Bakterien

2. überwiegend gramnegative Bakterien

3. individuell überwiegen grampositive oder

gramnegative Bakterien

Variabilität monozygote Zwillinge

Turnbaugh 2009, Nature, PMID 19043404

Taxonomie Bakterien

Gattung: B. fragilis

2012 Wikipedia

Entwicklung

Clemente 2012, Cell, PMID 22424233

„adulte Microbiota“ mit ca. 2.5 Jahre

Metagenom -> Lactatverwertung

planzl. Glykane

HMP, http://youtu.be/Pb272zsixSQ

Claesson 2012, Nature, PMID 22797518

Ernährung und Gesundheit im Alter; Rolle der Microbiota

• Nährstoffe und Energie (Metabolite, SCFA = short chain fatty acids)

• Schutz (Kolonisationsresistenz)

• Zelldifferenzierung (Epithel, zelluläre Immunität)

• Partnerwahl (!)

• Immunstimulation/Immunmodulation

Microbiota, Nutzen

Costello 2012, Science, PMID 22674335

+10% Energie

Einfluss auf Immunfunktionen

• IgA Bildung

• Epithel (Gewebearchitektur)

– PRR (pathogen recognition receptors)

• TLR = MAMP Sensor (microbe-associated molecular patterns; z.b. LPS, PG, Flaggelin) CAVE: TLR-Mutationen -> Inflammation ↑

• NLR (Inflammasom = DAMP Sensor)

– Paneth-Zellen -> AMPs (antimicrobial peptides)

• T-Zell-Differenzierung

Veldhoen 2012, Nat Rev Immunol, PMID 23007570

Lee 2010, Science, PMID 21205662

Krankheiten und Microbiota

• Adipositas -> Transplantation!

• Allergien, Asthma

• Infektdiathese: Influenza, TBC, CD

• Autoimmunerkrankungen (M. Crohn, Diabetes, MS, RA etc.)

• Adenocarcinom Ösophagus, Colon-CA

• Autismus, Depression (can we vaccinate against depression? PMID 22507593)

• Hypertonie?

Microbiota – Freund oder Feind?

• Freund UND Feind, je nach Kontext!

• Erkenntnisse explodieren

• Ab ca. 2 Jahre stabile Zusammensetzung

• Reichtum und Vielfalt wahrscheinlich wesentlich für Homöostase

• Zusammenhang mit verschiedenen auch extraintestinalen Erkrankungen

• Einflussnahme über Ernährung und Antibiotikaeinsatz

Microbiota in der Praxis?

Probiotika?

1. Sind bei definierten Krankheiten wirksam, weshalb ich Probiotika einsetze

2. Sind möglicherweise wirksam, ich setzte sie aber nicht ein

3. Sind nicht wirksam, weshalb ich Probiotika auch nicht einsetze

4. Sind immer gut

Abreu 2012, PMID 22972842

Probiotika, Allgmeines

• Lactobacillus rhamnosus et al, Saccharomyces boulardii, Bifidobakterien

• Joghurt versus Probiotika

• Präbiotika, Synbiotika und Postbiotika

• Nahrungsergänzung, keine Arzneimittel

• Anti-Inflammation (NF-kB, ROS), Zytoprotektion (tight-junctions, Apoptose)

• Sicherheit

Probiotika, Indikationen?

• Therapie – akute Gastroenteritis – Clostridium difficile Colitis – Hepatische Encephalopathie

• Prophylaxe – Antibiotika assoziierte Diarrhoe (NNT = 7) – IBD/UC, v.a. Pouchitis (NNT = 4) – FG, Prophylaxe NEC

• Ideen – Cytoprotection Strahlentherapie – Turbo-Probiotic – Pharmabiotic

Ciorba 2012, Clin Gastroenterol Hepatol, PMID 22504002

NEIN

VERSUCH

?

ANTIBIOTIKA

Boro

dy 2

011,

PM

ID 2

2183182

>90% Therapieerfolg!

2013, van Nood, PMID 23323867

2012 Wang, PMID 22244424

FG, nekrotisierende Enterokolitis

Forschung KSSG/OKS

Modulation of inflammation by Lactobacillus rhamnosus GG in pediatric patients with cystic fibrosis

• Setting: klinische Studie OKS (Patienten, Pneumologie), KSSG (Labor Infektiologie & Spitalhygiene)

• Hypothese: LGG moduliert Microbiota im Darm, vermindert intestinale und pulmonale Inflammation, verbessert FEV1

• Outcome: pulmonale Inflammation

Pascal Müller, Christian Kahlert

Microbiota in der Praxis

• Probiotika, Präbiotika und Synbiotika in der Prophylaxe

• Antibiotika als „Raketenangriff“ auf Microbiota

• Fäkaltransplantation bei schwerer rezidivierender C. diff. Colitis

• Weitere Indikationen Bakteriotherapie (Hypertonie)?

• Probiotika bei FG NEC

• Ernährung?

Primum nihil nocere

ANTIBIOTIKA