Störungen im mikrobiellen Ökosystem des menschlichen Darms werden mit vielen Stoffwechsel-, Entzündungs- und Infektionskrankheiten in Verbindung gebracht. Ein vielversprechender Therapieansatz für Krankheiten, die mit dem Mikrobiom im Zusammenhang stehen, ist die Übertragung von Mikroben aus dem Darm von gesunden SpenderInnen in den Darm von PatientInnen, die Fecal Microbiota Transplantation (FMT), auch als Stuhltransplantation bezeichnet.
Bislang ist wenig über die Wechselwirkungen der Mikrobiome von SpenderIn und PatientIn nach der Prozedur bekannt, d. h. welche Faktoren für eine erfolgreiche Ansiedelung der Spender-Bakterien im Darm der EmpfängerInnen notwendig sind und wie die Übertragung maximiert werden kann.
Prof. Dr. W. Florian Fricke und Daniel Podlesny vom Fachgebiet Mikrobiom und Angewandte Bioinformatik der Universität Hohenheim entwickelten zusammen mit anderen Forschenden ein Modell, mit dem sich die Auswirkungen der Therapie auf das Darmmikrobiom individueller PatientInnen vorhersagen lässt. Hierbei lag ein Fokus auf der Übertragung einzelner Bakterien oder Stämme durch die Transplantation. Dazu nutzten sie ein von ihnen entwickeltes Verfahren, um selbst kleine Veränderungen im Mikrobiom nachweisen zu können. Neben eigenen Forschungsergebnissen erfassten sie dafür auch Daten aus 14 weiteren klinischen Studien und werteten so die Daten von über 250 mit Stuhltransplantation behandelten Personen aus.
Das Ergebnis: Unabhängig von der zugrundeliegenden Erkrankung setzte sich nach der Transplantation für die meisten Bakterienarten nur ein Stamm durch. PatientInnen enthielten zumeist entweder den gleichen Stamm wie vor der Behandlung oder einen neuen, übertragenen Stamm, aber nur in seltenen Fällen eine Mischung. Je stärker das vorhandene Darmmikrobiom bereits vor der Transplantation geschädigt war oder durch eine Vorbehandlung mit Antibiotika beeinträchtigt wurde, desto erfolgreicher konnten sich die gespendeten Mikroben ansiedeln.
Dies ist nach Meinung der Forschenden auch der Grund dafür, warum eine Stuhltransplantation v. a. bei wiederkehrenden Infektionen mit dem Bakterium Clostridioides difficile eine Erfolgsrate von rund 90 % hat. Durch die wiederholte Einnahme von Antibiotika, die in der konventionellen Therapie gegen die Infektion eingesetzt werden, ist das Darmmikrobiom massiv gestört – ideale Voraussetzungen für die Kolonisierung mit neuen Bakterien nach einer Stuhltransplantation.
Es erklärt außerdem, warum die Ansiedelung von neuen Mikroorganismen nach der Behandlung von PatientInnen mit Colitis ulcerosa, schwerem Übergewicht oder Diabetes deutlich bescheidener ausfiel. Bei diesen Erkrankten fanden die Forschenden vor der Therapie ein weitgehend intaktes Darmmikrobiom vor.
Das Modell kann also teilweise erklären, warum der Erfolg der Stuhltransplantation für die Behandlung mancher Erkrankungen wie Diabetes oder Colitis ulcerosa bisher nicht immer zufriedenstellend ist. Dabei fanden sie bei sehr unterschiedlichen PatientInnengruppen und Erkrankungen gemeinsame Mechanismen für die Neuorganisation des Mikrobioms nach der Transplantation – Ansatzpunkte, mit denen diese Form der Mikrobiom-Therapie klinisch optimiert und gezielter, d. h. auf individuelle PatientInnen zugeschnitten, eingesetzt werden kann.
Literatur
1. Podlesny D, Durdevic M, Paramsothy S et al.: Intraspecies strain exclusion, antibiotic pretreatment, and donor selection control bacterial engraftment after fecal microbiota transplantation. Cell Reports Medicine 2022; 3: 100711.
Quelle: Universität Hohenheim, Pressemeldung vom 08.08.2022
