Sind Stuhlmikrobiota-Transplantationen gesund? Forschung warnt vor möglichen Risiken

Stuhlmikrobiota-Transplantationen (FMTs) werden als potenzielle Behandlungsmethode für eine Reihe von Erkrankungen angepriesen, von entzündlichen Darmerkrankungen, Fettleibigkeit und Typ-2-Diabetes bis hin zu Autismus .

Eine neue Studie der Universität Chicago warnt jedoch vor der weitverbreiteten Anwendung von FMT, da die Möglichkeit langfristiger, unbeabsichtigter gesundheitlicher Folgen für die Betroffenen besteht.

Bei diesen Behandlungen werden Mikroben aus dem Stuhl eines gesunden Menschen auf einen kranken Menschen übertragen, um das gesunde Gleichgewicht des Darmmikrobioms wiederherzustellen. Da der Stuhl hauptsächlich anaerobe Mikroben aus dem Dickdarm enthält (d. h., sie vertragen keinen Sauerstoff), kann eine FMT Störungen des Darmökosystems verursachen, wenn diese Bakterien den Dünndarm und andere Teile des Verdauungstrakts besiedeln.

In Experimenten mit Mäusen und Studien mit menschlichen Gewebeproben beobachteten die Forscher der neuen Studie, dass anaerobe Dickdarmmikroben den Dünndarm nicht nur nach einer einzigen Transplantation besiedelten, sondern dort auch monatelang persistierten. Diese Mikroben veränderten zudem ihre neue Darmumgebung zu ihrem Vorteil und „terraformten“ sie auf eine Weise, die zu Veränderungen im Stoffwechsel, Verhalten und Energiehaushalt des Empfängers führte .

„Ich denke, es ist eine Art Weckruf für das Fachgebiet, dass wir vielleicht keine Mikroben aus dem Dickdarm in andere Teile des Darms einbringen sollten, die dort nicht hingehören“, sagte Orlando (Landon) DeLeon, PhD, Postdoktorand an der UChicago und leitender Autor der neuen Studie, die in Cell veröffentlicht wurde.

„Wenn wir gute Therapien entwickeln, müssen wir uns darüber im Klaren sein, wie wichtig es ist, die regionale Mikrobiota an ihre jeweilige Umgebung anzupassen, damit wir insgesamt einen besseren Nutzen für die Gesundheit erzielen.“

Stuhlmikrobiota-Transplantationen sind von der Food and Drug Administration (FDA) nur zur Behandlung wiederholter Infektionen mit Clostridium difficile (C. diff) zugelassen, einem opportunistischen Bakterium, das bei hospitalisierten Patienten, die Antibiotika erhalten haben, häufig schwere gastrointestinale Symptome und Entzündungen verursacht.

Angesichts der Erfolge bei der Behandlung von Patienten mit C. difficile setzen viele Ärzte TFM auch zur Behandlung anderer Verdauungsbeschwerden ein. Forscher wissen, dass die Gesundheit des Darmmikrobioms alle lebenswichtigen Organe und Systeme im Körper beeinflussen kann. Daher besteht die Idee, dass der Ersatz eines „kranken“ Darmmikrobioms durch ein „gesundes“ das Problem auf einen Schlag lösen könnte.

Experten weisen jedoch darauf hin, dass der Darm nicht einfach eine gleichbleibende Umgebung mit der gleichen Mikrobiota ist, sondern dass er aus mehreren unterschiedlichen Regionen besteht, die sehr unterschiedliche mikrobielle Ökosysteme darstellen , die jeweils auf bestimmte Mikroben zugeschnitten sind, die lebenswichtige Funktionen für die Gesundheit ihres Wirtes erfüllen können.

„Im gesamten Darmtrakt sind Mikroben vorhanden, und wir untersuchen hauptsächlich nur das letzte Drittel (den Dickdarm)“, erklärt DeLeon. „Wie kann man also erwarten, dass ein TFM, das Mikroben aus einem Drittel des Darmtrakts bis zum Ende enthält, den Rest des Darms heilt?“

Um die Auswirkungen der FMT auf verschiedene Bereiche des Darms zu testen, führten DeLeon, Dr. Eugene B. Chang, Martin Boyer Professor für Medizin an der University of Chicago und leitender Autor der Studie, und ihr Team eine Reihe von Experimenten mit Mäusen durch. Eine Gruppe von Mäusen erhielt ein Transplantat aus Mikroben aus dem Jejunum, dem ersten Abschnitt des Dünndarms. Eine zweite Gruppe erhielt eine Standard-FMT und eine dritte ein Transplantat aus dem Blinddarm, dem Verbindungsabschnitt zwischen Dünn- und Dickdarm, der eine Mischung von Mikroben aus beiden Bereichen enthält.

Empfänger solcher Transplantate werden üblicherweise zunächst mit Antibiotika behandelt, um die im Darm lebenden Mikroben zu eliminieren und den neu transplantierten Mikroben die Möglichkeit zu geben, sich anzusiedeln, wenn auch manchmal an den falschen Stellen. Tests zeigten, dass die Mikroben jedes dieser Transplantate den gesamten Darmtrakt der Mäuse erfolgreich besiedelten, nicht nur ihre natürlichen Nischen. Dies führte zu regionalen Darmungleichgewichten, die bis zu drei Monate nach einer einzigen Transplantation anhielten.

Die veränderten Mikrobiome veränderten auch die Metabolitenproduktion in den einzelnen Darmregionen, was sich auf die Gesundheit des Wirtes auswirken kann . Die Forscher beobachteten Veränderungen im Leberstoffwechsel, einschließlich der Aktivität von Genen, die mit der Immunfunktion in Zusammenhang stehen. Sie beobachteten auch Unterschiede im Essverhalten, der Aktivität und dem Energieverbrauch der Mäuse nach der Transplantation .

Die überraschendste Entdeckung war, dass die falschen Mikroben am falschen Ort die Identität des Gewebes veränderten und es für sie besser geeignet machten. DeLeon beobachtete, dass die Fehlpaarungen die Expression von Genen und Proteinen in der Darmschleimhaut veränderten, sodass sie den Expressionsniveaus der ursprünglichen Darmregionen der Mikroben stärker ähnelten.

Für Experten wie Toni Gabaldón, Forschungsprofessor am Icrea und Leiter der Gruppe für Vergleichende Genomik am Institut für biomedizinische Forschung (IRB Barcelona) und am Barcelona Supercomputing Centre (BSC-CNS), der nicht an der Studie teilnahm, ist die Forschung zwar mit einigen Einschränkungen behaftet, insbesondere in dem Teil, der sich auf menschliche Daten bezieht und bei dem nur sehr wenige Patienten analysiert wurden (sieben), die Analysen an Mausmodellen hingegen sind sehr umfassend und verwenden geeignete Techniken.

Gabaldón erklärte dem Science Media Centre außerdem, diese Studie zeige uns, wie wenig wir noch über die Auswirkungen von Stuhltransplantationen wüssten, und schlage vor, kombinierte Transplantationen aus verschiedenen Quellen (omnimikrobiell) zu untersuchen. „Insgesamt bedarf es mehr klinischer und grundlagenorientierter Forschung, um das wahre therapeutische Potenzial und die möglichen Nebenwirkungen einer Stuhltransplantation zu verstehen.“

DeLeon und Chang plädieren insbesondere für omnimikrobielle Transplantationen (OMTs). Dieser Ansatz würde Mikroben aus allen Darmregionen übertragen, nicht nur solche, die hauptsächlich aus dem Dickdarm stammen. Ob endoskopisch oder in Tablettenform verabreicht, Mikroben siedeln sich auf natürliche Weise an den richtigen Stellen an, insbesondere wenn sie mit anderen Mikroben konkurrieren, die normalerweise eine bestimmte Region bewohnen.

„Wenn es einen offenen Raum gibt, wird ihn etwas füllen“, sagt DeLeon. „Aber die Mikroben, die dort sein sollten, sind besser dafür geeignet und füllen den Raum daher auch in Gegenwart anderer Mikroben natürlicher.“

Mit Informationen der University of Chicago