Manipulation des Mikrobioms im Darm: das unterschätzte Potenzial der Exkremente Understand article

Übersetzt von Oliver Abel. Dieses medizinische Verfahren mag widerwärtig erscheinen, trotzdem sollte man es nicht leichtfertig unterschätzen.

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Fäkalien, Stuhl, Exkremente – egal welche Bezeichnung man verwendet, der Gedanke daran, etwas derartiges von jemand anders in den eigenen Darm zu transferieren, ist mit Sicherheit äußerst ekelerregend. Jedoch kann eine Stuhltransplantation Patienten, die unter einer Clostridium-difficile-Infektion leiden (es handelt sich um eine potenziell tödlich verlaufende Erkrankung des Verdauungstraktes) das Leben retten. Es lohnt sich also, sich mit der Theorie, die hinter dieser ungewöhnlichen Behandlungsmethode steckt, zu beschäftigen. Ganz entscheidend ist: Stuhl enthält nützliche Bakterien. Außerdem liegt der Behandlungserfolg bei über 90%. Darüber hinaus kamen Wissenschaftler des European Molecular Biology Laboratorys w1 (EMBL) jetzt zu der Überzeugung, dass ein sorgfältiges Aufeinanderabstimmen von Spendern und Empfängern den Stuhltransfer weitaus effektiver und noch weitreichender einsetzbar machen könnte.

Bakterien und das Mikrobiom des Darms

Wenn der Arzt Antibiotika verschreibt, erwartet man das Abklingen der Infektion durch die Medikamente und keine weiteren gesundheitlichen Komplikationen. Jedoch eliminieren Antibiotika (ganz besonders Breitbandantibiotika) nützliche Bakterien genauso wie die Verursacher des bakteriellen Infekts, was zu einem Ungleichgewicht in der komplexen Gemeinschaft der Mikroorganismen im Darm (auch als Mikrobiom bezeichnet) führt.

C. difficile kommt sowohl im Boden als auch im Wasser und der Luft vor und lebt ohne Schadwirkung in jedem dreißigsten gesunden Erwachsenen. Gerät jedoch das übliche Gleichgewicht der Darmmikroben durcheinander und wird dadurch die Anzahl der nützlichen und den Darm gesund erhaltenden Bakterien dezimiert, kann sich C. difficile schnell ausbreiten.

Während sie sich im Darm vermehren und wachsen, produzieren die C. difficile Toxine, die Durchfall verursachen. Verlassen diese Bakterien den Körper, können sie leicht andere Menschen infizieren. Deshalb ist C. difficile ein großes Problem in Krankenhäusern und auch eine der bedeutendsten Infektionen im gesamten Gesundheitswesen. Weitere übliche Symptome sind unter anderem Unterleibsschmerzen und Fieber. Bei ernsteren Krankheitsverläufen kommt es zu Dehydrierung, Darmentzündungen und sogar zur Darmperforation.

Die meisten Patienten können mit Antibiotika behandelt werden, welche ganz spezifisch C. difficile abtöten. Jedoch treten in 20% aller Fälle die Symptome erneut auf und machen eine weiterführende Behandlung erforderlich. In diesen Fällen wird die Behandlung von C. difficile durch das Auftreten resistenter Stämme des Bakteriums immer schwieriger. Für Patienten wird hier die Stuhltransplantation zu einer der letzten verbleibenden Chancen, den antibiotikaresistenten Keim zu besiegen.

Bei einem von fünf C.-difficile-Patienten kommt es wiederholt zu einer akuten Infektion.
Mit freundlicher Genehmigung von Nicola Graf

Welches Stuhltransplantat passt zu welchem Patienten?

Die Suche nach geeigneten Stuhltransplantaten (das sog. Screening) unterliegt einem äußerst strengen Auswahlverfahren. Zum Beispiel werden lediglich 3% aller freiwilligen Spender von der OpenBiome Stuhlbank akzeptiert w2. Ein Stuhltransplantat birgt das Risiko einer Übertragung ansteckender Krankheiten. Auch gibt es immer mehr Beweise dafür, dass Krankheiten wie Adipositas, Diabetes und auch Allergien ihre Ursache im Mikrobiom haben und so evtl. auch durch eine Transplantation auf den Empfänger übertragen werden könnten. Bei einer Patientin, die durch eine Stuhltransplantation von einer C.-difficile-Infektion geheilt worden war, kam es zu Nebenwirkungen, mit denen niemand zuvor gerechnet hatte. Ihr Transplantat stammte von einem übergewichtigen Spender und sie selbst nahm nach der Behandlung rapide zu (Alang & Kelly, 2015). Auch wenn das Transplantat nicht die einzige Ursache für ihre Gewichtszunahme gewesen sein mag, wirft der Fall trotzdem viele Frage zur Bedeutung der Darmbakterien für den Stoffwechsel und die Gesundheit auf.

Wird eine Stuhlprobe als geeignet erachtet, wird diese verflüssigt und über Koloskopie (Anmerkung des Übersetzers: Einführen einer Sonde in den Dickdarm) dem Patienten verabreicht. Die vielfältigen Mikroorganismen aus dem gesunden Spender sind Träger wichtiger Gene und erfüllen entscheidende Stoffwechselfunktionen. Sie können nun beginnen, das Gleichgewicht im Mikrobiom des infizierten Patienten wiederherzustellen.

Obwohl die Erfolgsquote für Stuhltransplantationen bei über 90% liegt, wird diese Methode in der Praxis immer noch selten angewandt. Ursache ist wahrscheinlich die menschliche Aversion gegenüber diesem unkonventionellen Verfahren. Unsere Exkremente können ebenso wie Blut oder Erbrochenes Krankheitserreger enthalten, weshalb es wenig überrascht, dass Menschen nicht damit in Kontakt kommen und sie schon gar nicht verzehren oder einnehmen wollen. Eine noch strengere Regulierung der Durchführung von Stuhltransplantationen sowie ein im Vergleich zur Antibiotikabehandlung erheblicherer Eingriff am Patienten verhindern in der Praxis oft die Anwendung des Verfahrens.

Eine wachsende Kolonie des sporenbildenden Bakteriums Clostridium difficile
Mit freundlicher Genehmigung von Wellcome Images (CC BY-NC 4.0)

Eine individualisierte Kapsel

Ziel ist, die Einsetzbarkeit des Verfahrens im medizinischen Alltag zu verbessern, weshalb man den hoch invasiven Methoden zur Durchführung einer Stuhltransplantation den Rücken kehren möchte. Anstatt dessen können Patienten nun etwas einnehmen, das weniger ästhetisch abstoßend und leichter handhabbar ist. Es handelt sich um eine Darreichungsform, die scherzhaft auch als ‚Kacksel‘ bezeichnet wird. Eine aktuelle Studie von EMBL Wissenschaftlern in Kooperation mit der Universität Wageningen, dem Academic Medical Centre (beide in den Niederlanden) und der Universität Helsinki (Finnland) unterstreicht die Notwendigkeit für ein individualisiertes Behandlungsverfahren (Li et al., 2016).

Anstatt lediglich die jeweilige Arten der Bakterien im Darm des Patienten zu bestimmen, ist es entscheidend einen Schritt weiter zu gehen und festzustellen welche Bakterienstämme der einzelnen Arten vorhanden sind. Die Studie zeigte, dass für den Patienten neue Bakterienstämme aus dem Spender sich mit höherer Wahrscheinlichkeit im Patientendarm ansiedelten, wenn die entsprechende Art bei ihm bereits vorhanden gewesen war. Simone Li, die diese Forschungsarbeit am EMBL durchführte, sagt, Ziel ist es, „besser einen personalisierten Bakteriencocktail als eine Einheitslösung“ zu verschreiben. Spender und Empfänger sorgfältig auszusuchen und aufeinander abzustimmen, könnte die Effektivität von Stuhltransplantationen entscheidend verbessern.

Die an Stuhltransplantationen gestellten hohen Erwartungen sind bei weitem noch nicht erschöpft. Momentan versuchen Wissenschaftler herauszufinden, ob mit Transplantaten auch andere verbreitete Krankheiten, die ihre Ursachen in einem Ungleichgewicht des Mikrobioms haben, wie zum Beispiel Allergien, Adipositas und Typ-2-Diabetes, geheilt werden könnten (Bull & Plummer, 2014). Und wer weiß? In Zukunft lagern wir alle vielleicht gesunde Exkremente für später ein und vielleicht nehmen wir Kapseln mit gefrorenem Exkrementmaterial aus unserer persönlichen Stuhlbank ein.

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References

Web References

  • w1 – EMBL ist Europas führendes Labor für molekularbiologische Grundlagenforschung mit Hauptsitz in Heidelberg, Deutschland.

  • w2 – OpenBiome ist eine nicht auf Gewinn ausgerichtete Organsiation mit dem Ziel, einen sicheren Zugang zu Stuhltransplantaten zu ermöglichen.

Resources

Author(s)

Hannah Voak ist Redakteurin von Science in School. Mit einem Bachelor in Biologie und viel Enthusiasmus für wissenschaftliche Kommunikation zog sie 2016 nach Deutschland um für Science in School am European Molecular Biology Laboratory zu arbeiten.


Review

Exkremente sind für Schüler immer ein amüsantes Gesprächsthema und das ‚ekelerregende Thema‘ Stuhltransplantationen stellt eine geeignete Initialzündung dar, die Lust macht, mehr über verschiedene Stoffwechsel- und physiologische Prozesse zu lernen. Nicht nur die medizinische Forschung ist Thema des Artikels, er kann darüber hinaus auch verwendet werden, um an Themenbereiche wie Mikrobiologie und Ökologie anzuknüpfen.


Bartolome Piza, CC. Pedro Poveda, Balearen, Spanien




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