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Die Gastroenterologie

Erschienen in:

09.11.2023 | Chronisch-entzündliche Darmerkrankungen | Schwerpunkt

Metabolom und Mikrobiom

Bereit für die Klinik?

verfasst von: Prof. Dr. Konrad Aden, Dr. Lina Welz

Erschienen in: Die Gastroenterologie | Ausgabe 6/2023

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Zusammenfassung

Hintergrund

Eine gestörte Wirt-Mikrobiom-Interaktion ist ein essenzieller, lange unterschätzter pathophysiologischer Baustein chronischer Systemerkrankungen. Insbesondere im Kontext chronisch-entzündlicher Darmerkrankungen (CED) ist eine intestinale Dysbiose pathognomonisch und resultiert in veränderter Metabolitenproduktion.

Fragestellung

Inwiefern können Mikrobiom- und Metabolomanalysen als Grundlage für Diagnostik, Behandlung und Therapieüberwachung von CED-PatientInnen herangezogen werden?

Material und Methoden

Zusammenfassung und Diskussion relevanter Übersichts- und Grundlagenarbeiten.

Ergebnisse

CED-PatientInnen weisen charakteristische, von Gesunden abweichende, mikrobielle und metabolische Signaturen in Stuhl und Serum auf, die mit dem Therapieansprechen korrelieren. Bei CED-PatientInnen in Remission lässt sich eine Wiederherstellung der mikrobiellen Diversität und der metabolischen Kapazität beobachten. Durch gezielte Anreicherung von protektiven oder Entfernung von schädlichen Bakterien und Nährstoffen können Behandlungserfolge erzielt werden.

Schlussfolgerungen

„One-fits-all“-Herangehensweisen sind aufgrund hoher interindividueller Variabilität bisher nur limitiert anwendbar. Für personalisierte Diagnostik- und Behandlungsregime braucht es zukünftig standardisierte, kostengünstige Analysetools sowie eine Integration von Multiomicsdatensätzen.

Rühlemann MC, Hermes BM, Bang C et al (2021) Genome-wide association study in 8,956 German individuals identifies influence of ABO histo-blood groups on gut microbiome. Nat Genet 53:147–155. https://doi.org/10.1038/s41588-020-00747-1CrossRefPubMed

Levy M, Kolodziejczyk AA, Thaiss CA et al (2017) Dysbiosis and the immune system. Nat Rev Immunol 17:219–232. https://doi.org/10.1038/nri.2017.7CrossRefPubMed

Round JL, Mazmanian SK (2009) The gut microbiota shapes intestinal immune responses during health and disease. Nat Rev Immunol 9:313–323. https://doi.org/10.1038/nri2515CrossRefPubMedPubMedCentral

Scheithauer TPM, Rampanelli E, Nieuwdorp M et al (2020) Gut microbiota as a trigger for metabolic inflammation in obesity and type 2 diabetes. Front Immunol. https://doi.org/10.3389/fimmu.2020.571731 (11)CrossRefPubMedPubMedCentral

Fromentin S, Forslund SK, Chechi K et al (2022) Microbiome and metabolome features of the cardiometabolic disease spectrum. Nat Med 28:303–314. https://doi.org/10.1038/s41591-022-01688-4CrossRefPubMedPubMedCentral

Effenberger M, Waschina S, Bronowski C et al (2023) A gut bacterial signature in blood and liver tissue characterizes cirrhosis and hepatocellular carcinoma. Hepatol Commun. https://doi.org/10.1097/HC9.0000000000000182 (7)CrossRefPubMedPubMedCentral

Ott SJ, Musfeldt M, Wenderoth DF et al (2004) Reduction in diversity of the colonic mucosa associated bacterial microflora in patients with active inflammatory bowel disease. Gut 53:685–693. https://doi.org/10.1136/gut.2003.025403CrossRefPubMedPubMedCentral

Schirmer M, Garner A, Vlamakis H et al (2019) Microbial genes and pathways in inflammatory bowel disease. Nat Rev Microbiol 17:497–511. https://doi.org/10.1038/s41579-019-0213-6CrossRefPubMedPubMedCentral

Morgan XC, Tickle TL, Sokol H et al (2012) Dysfunction of the intestinal microbiome in inflammatory bowel disease and treatment. Genome Biol 13:R79. https://doi.org/10.1186/gb-2012-13-9-r79CrossRefPubMedPubMedCentral

10.

Sokol H, Pigneur B, Watterlot L et al (2008) Faecalibacterium prausnitzii is an anti-inflammatory commensal bacterium identified by gut microbiota analysis of crohn disease patients. Proc Natl Acad Sci U S A 105:16731–16736. https://doi.org/10.1073/pnas.0804812105CrossRefPubMedPubMedCentral

11.

Blesl A, Wurm P, Waschina S et al (2023) Prediction of response to systemic corticosteroids in active UC by microbial composition—a prospective multicenter study. Inflamm Bowel Dis. https://doi.org/10.1093/ibd/izad126CrossRefPubMed

12.

Lee JWJ, Plichta D, Hogstrom L et al (2021) Multi-omics reveal microbial determinants impacting responses to biologic therapies in inflammatory bowel disease. Cell Host Microbe 29:1294–1304.e4. https://doi.org/10.1016/j.chom.2021.06.019CrossRefPubMedPubMedCentral

13.

Lloyd-Price J, Arze C, Ananthakrishnan AN et al (2019) Multi-omics of the gut microbial ecosystem in inflammatory bowel diseases. Nature 569:655–662. https://doi.org/10.1038/s41586-019-1237-9CrossRefPubMedPubMedCentral

14.

Michaudel C, Danne C, Agus A et al (2023) Rewiring the altered tryptophan metabolism as a novel therapeutic strategy in inflammatory bowel diseases. Gut 72:1296–1307. https://doi.org/10.1136/gutjnl-2022-327337CrossRefPubMed

15.

Franzosa EA, Sirota-Madi A, Avila-Pacheco J et al (2019) Gut microbiome structure and metabolic activity in inflammatory bowel disease. Nat Microbiol 4:293–305. https://doi.org/10.1038/s41564-018-0306-4CrossRefPubMed

16.

Mehta RS, Mayers JR, Zhang Y et al (2023) Gut microbial metabolism of 5‑ASA diminishes its clinical efficacy in inflammatory bowel disease. Nat Med 29:700–709. https://doi.org/10.1038/s41591-023-02217-7CrossRefPubMed

17.

Losurdo G, Iannone A, Contaldo A et al (2015) Escherichia coli nissle 1917 in ulcerative colitis treatment: systematic review and meta-analysis. J Gastrointestin Liver Dis 24:499–505. https://doi.org/10.15403/jgld.2014.1121.244.ecnCrossRefPubMed

18.

Furrie E (2005) Synbiotic therapy (bifidobacterium longum/synergy 1) initiates resolution of inflammation in patients with active ulcerative colitis: a randomised controlled pilot trial. Gut 54:242–249. https://doi.org/10.1136/gut.2004.044834CrossRefPubMedPubMedCentral

19.

Paramsothy S, Kamm MA, Kaakoush NO et al (2017) Multidonor intensive faecal microbiota transplantation for active ulcerative colitis: a randomised placebo-controlled trial. Lancet 389:1218–1228. https://doi.org/10.1016/S0140-6736(17)30182-4CrossRefPubMed

20.

Paramsothy S, Nielsen S, Kamm MA et al (2019) Specific bacteria and metabolites associated with response to fecal microbiota transplantation in patients with ulcerative colitis. Gastroenterology 156:1440–1454.e2. https://doi.org/10.1053/j.gastro.2018.12.001CrossRefPubMed

21.

Buffie CG, Bucci V, Stein RR et al (2015) Precision microbiome reconstitution restores bile acid mediated resistance to clostridium difficile. Nature 517:205–208. https://doi.org/10.1038/nature13828CrossRefPubMed

22.

Ott SJ, Waetzig GH, Rehman A et al (2017) Efficacy of sterile fecal filtrate transfer for treating patients with clostridium difficile infection. Gastroenterology 152:799–811.e7. https://doi.org/10.1053/j.gastro.2016.11.010CrossRefPubMed

23.

Butzner JD, Parmar R, Bell CJ et al (1996) Butyrate enema therapy stimulates mucosal repair in experimental colitis in the rat. Gut 38:568–573. https://doi.org/10.1136/gut.38.4.568CrossRefPubMedPubMedCentral

24.

Aden K, Rehman A, Waschina S et al (2019) Metabolic functions of gut microbes associate with efficacy of tumor necrosis factor antagonists in patients with inflammatory bowel diseases. Gastroenterology 157:1279–1292.e11. https://doi.org/10.1053/j.gastro.2019.07.025CrossRefPubMed

25.

Effenberger M, Reider S, Waschina S et al (2021) Microbial butyrate synthesis indicates therapeutic efficacy of azathioprine in IBD patients. J Crohns Colitis 15:88–98. https://doi.org/10.1093/ecco-jcc/jjaa152CrossRefPubMed

26.

Lee D, Albenberg L, Compher C et al (2015) Diet in the pathogenesis and treatment of inflammatory bowel diseases. Gastroenterology 148:1087–1106. https://doi.org/10.1053/j.gastro.2015.01.007CrossRefPubMed

27.

Ananthakrishnan AN, Khalili H, Konijeti GG et al (2013) A prospective study of long-term intake of dietary fiber and risk of crohn’s disease and ulcerative colitis. Gastroenterology 145:970–977. https://doi.org/10.1053/j.gastro.2013.07.050CrossRefPubMed

28.

Federici S, Kredo-Russo S, Valdés-Mas R et al (2022) Targeted suppression of human IBD-associated gut microbiota commensals by phage consortia for treatment of intestinal inflammation. Cell 185:2879–2898.e24. https://doi.org/10.1016/j.cell.2022.07.003CrossRefPubMed

29.

Mayr L, Grabherr F, Schwärzler J et al (2020) Dietary lipids fuel GPX4-restricted enteritis resembling crohn’s disease. Nat Commun 11:1775. https://doi.org/10.1038/s41467-020-15646-6CrossRefPubMedPubMedCentral

30.

Zhou J, Li M, Chen Q et al (2022) Programmable probiotics modulate inflammation and gut microbiota for inflammatory bowel disease treatment after effective oral delivery. Nat Commun 13:3432. https://doi.org/10.1038/s41467-022-31171-0CrossRefPubMedPubMedCentral

31.

Winter SE, Winter MG, Xavier MN et al (2013) Host-derived nitrate boosts growth of E. Coli in the inflamed gut. Science 339:708–711. https://doi.org/10.1126/science.1232467CrossRefPubMedPubMedCentral

32.

Han S, Van Treuren W, Fischer CR et al (2021) A metabolomics pipeline for the mechanistic interrogation of the gut microbiome. Nature 595:415–420. https://doi.org/10.1038/s41586-021-03707-9CrossRefPubMedPubMedCentral

33.

Muller E, Algavi YM, Borenstein E (2022) The gut microbiome-metabolome dataset collection: a curated resource for integrative meta-analysis. npj Biofilms Microbiomes 8:79. https://doi.org/10.1038/s41522-022-00345-5CrossRefPubMedPubMedCentral

Titel: Metabolom und Mikrobiom
Bereit für die Klinik?
verfasst von: Prof. Dr. Konrad Aden
Dr. Lina Welz
Publikationsdatum: 09.11.2023
Verlag: Springer Medizin
Schlagwort: Chronisch-entzündliche Darmerkrankungen
Erschienen in: Die Gastroenterologie / Ausgabe 6/2023
Print ISSN: 2731-7420
Elektronische ISSN: 2731-7439
DOI: https://doi.org/10.1007/s11377-023-00732-0

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