Das intestinale Mikrobiom repräsentiert aktuell eines der Topthemen, die im Fokus der modernen Humanmedizin stehen. Doch erstaunlicherweise gab es bisher im deutschen Sprachraum keine handliche, aktuelle Übersicht zu diesem Thema. Daher werden in diesem Band zunächst Zusammensetzung und Dynamik des humanen intestinalen Mikrobioms erläutert, ehe in weiteren Kapiteln dann die wichtigsten Veränderungen und vor allem die Rolle des Mikrobioms bei zahlreichen Krankheiten wie chronisch entzündlichen Darmerkrankungen, Reizdarmsyndrom, Leber- und Gallenwegs- sowie Autoimmunerkrankungen diskutiert werden. Es folgen der Komplex Ernährung, Adipositas und Diabetes sowie Atherosklerose mit jeweils eigenen Kapiteln. Schließlich gibt es überraschende Beziehungen der Mikrobiota zur Malignomentstehung. Es folgt ein Abschnitt über Antibiotika und deren Rolle bei zum Teil dauerhaften Störungen der intestinalen Bakterien und Pilze. Am Ende des Buches wird am Beispiel von Mikrobiomtransfer (“Stuhltransplantation”) und Probiotika auf die therapeutischen Konsequenzen eingegangen. Alle Kapitel sind auch für sich lesbar und verständlich.

1. Dynamik und Struktur des intestinalen Mikrobioms 17 1.1. Mikrobiota und Mikrobiom – einige Fakten 17 1.2. Struktur der humanen bakteriellen Mikrobiota 18 1.3. Pilze und Viren als Bestandteile der intestinalen Mikrobiota 22 1.4. Intestinale Mikrobiota als Ökosystem 23 1.5. Dynamik der Mikrobiota im Lebenszyklus 24 1.6. Beeinflussung der Struktur der Mikrobiota durch Ernährung 25 1.7. Beeinflussung der Struktur der Mikrobiota durch Antibiotika 26 1.8. Beeinflussung der Struktur der Mikrobiota durch Rauchen 27 1.9. Beeinflussung der Struktur der Mikrobiota durch Entzündung 27 1.10. Fazit 28 2. Das intestinale Virom 30 2.1. Charakteristika des humanen intestinalen Viroms 30 2.2. Phagen – Hauptbestandteile des humanen intestinalen Viroms 32 2.2.1. Phagen bei Erkrankungen der Darmbarriere 33 2.3. Humane endogene Retroviren (HERV) 34 2.3.1. HERV: potentielle Bedeutung bei inflammatorischen und malignen Erkrankungen 35 2.4. Weitere Assoziationen des Viroms mit Verdauungs- und Stoffwechselerkrankungen 35 2.5. Ausblick: das intestinale Virom in der Diagnostik und Therapie von Verdauungs- und Stoffwechselerkrankungen 36 3. Intestinales Mikrobiom und Schleimhautbarriere 39 3.1. Epithel und Mukus 39 3.2. Antibakterielle Peptide und angeborene Immunität 41 3.3. Adaptive Immunität 43 3.4. Fazit 44 4. Intestinales Mikrobiom und Schleimhautbarriere bei chronisch entzündlichen Darmerkrankungen 46 4.1. Intestinales Mikrobiom bei CED 46 4.2. Die Schleimhautbarriere bei CED 48 4.2.1. Mukus 48 4.2.2. Antibakterielle Peptide und angeborene Immunität 49 4.3. Adaptive Immunität 51 4.4. Mikrobiom bei CED: Henne oder Ei? 52 4.5. Fazit 53 5. Intestinales Mikrobiom bei Reizdarmsyndrom 56 5.1. Definition und Epidemiologie des Reizdarmsyndroms 56 5.2. Pathogenese 56 5.2.1. Intestinales Mikrobiom 56 5.2.1.1. Postinfektiöse Genese und Antibiotikagabe 56 5.2.1.2. Dysbiose 57 5.2.1.3. Therapeutische Intervention 58 5.2.2. Intestinales Metabolom 58 5.2.3. Störung der intestinalen Barriere 59 5.2.4. Sekretion und Motilität 59 5.2.5. Viszerale Sensitivität 59 5.2.6. Störung des enteralen Immungleichgewichts 59 5.2.7. Störung neurologischer und neuroimmunologischer Prozesse 60 5.2.8. Vererbung und Geburtsmodus 60 5.2.9. Genetik 60 5.2.10. Mikrobiom-Darm-Hirn-Achse 61 5.2.11. Ernährung 62 5.3. Zusammenfassung 63 6. Intestinales Mikrobiom bei Lebererkrankungen 66 6.1. Die Darm-Leber-Achse 66 6.1.1. Zusammensetzung des intestinalen Mikrobioms 66 6.1.2. Darmbarrierefunktion und Immunologie 67 6.1.3. Metabolom und Leberpathologien 68 6.2. Nicht-alkoholische Fettlebererkrankung 68 6.3. Alkoholische Lebererkrankung 69 6.4. Akute Leberzellschädigung 70 6.5. Leberzirrhose und ihre Komplikationen 70 7. Intestinales Mikrobiom und Gallenwegserkrankungen 73 7.1. Das intestinale und biliäre Mikrobiom 73 7.1.1. Das intestinale Mikrobiom 73 7.1.2. Das biliäre Mikrobiom 73 7.2. Gallensäuresynthese und enterohepatischer Kreislauf 74 7.3. Einfluss des intestinalen Mikrobioms auf den Gallensäurestoffwechsel 75 7.3.1. Mikrobielle Dekonjugation von Gallensäuren 75 7.3.2. Mikrobielle Hydroxylierung von Gallensäuren zu sekundären Gallensäuren 75 7.4. Rolle des Mikrobioms für die enterohepatische Rezirkulation 75 7.5. Einfluss des Mikrobioms auf Primär sklerosierende Cholangitis 76 7.5.1. Definition und Krankheitsbild 76 7.5.2. Rolle des gastrointestinalen Mikrobioms in PSC 77 7.5.3. Mikrobielle Produkte: Rolle der Gallensäuren in PSC 77 7.5.4. Rolle des biliären Mikrobioms bei PSC 78 7.5.5. Das Mikrobiom als therapeutisches Ziel für die PSC 78 7.6. Einfluss des Mikrobioms auf Primäre biliäre Cholangitis 79 7.7. Einfluss des Mikrobioms auf das Cholangiokarzinom 79 7.8. Einfluss des Mikrobioms auf die Cholelithiasis 80 7.8.1. Klassifizierung und Epidemiologie der Cholelithiasis 80 7.8.2. Die Rolle des Mikrobioms für die Pathogenese von Gallensteinen 80 8. Intestinales Mikrobiom bei Autoimmunerkrankungen 83 8.1. Einleitung 83 8.2. Wechselwirkungen zwischen Mikrobiom und Immunsystem 83 8.2.1. Intestinales Mikrobiom und das angeborene Immunsystem 84 8.2.2. Intestinales Mikrobiom und das erworbene Immunsystem 86 8.3. Rolle des intestinalen Mikrobioms bei ausgewählten Autoimmunerkrankungen 86 8.3.1. Rheumatoide Arthritis 86 8.3.2. Diabetes mellitus Typ 1 88 8.3.3. Multiple Sklerose 89 8.3.4. Systemischer Lupus erythematodes 90 8.3.5. Hashimoto-Thyreoiditis 91 8.3.6. Autoimmunhepatitis 91 8.4. Zusammenfassung 91 9. Intestinales Mikrobiom und Ernährung 96 9.1. Mikrobielle Gene kodieren für Verdauungsenzyme 96 9.2. Das Mikrobiom ist Spiegelbild von Ernährung und Lebensstil 98 9.3. “Microbiota-targeted nutritional therapy” 99 10. Intestinales Mikrobiom bei Adipositas und Diabetes 103 10.1. Prävalenz von Adipositas und Typ 2-Diabetes mellitus 103 10.2. Definition von Adipositas und Diabetes 104 10.3. Insulinresistenz bei der Entwicklung von Typ 2-Diabetes 104 10.4. Der Einfluss des Mikrobioms auf Typ 2-Diabetes 105 10.5. Ernährung und die mikrobiellen Stoffwechselprodukte 107 10.6. Einsatz von Probiotika bei der Prävention und Behandlung von Typ 2-Diabetes 108 10.7. Bariatrische Chirurgie und Mikrobiom 109 10.8. Schlussfolgerungen 110 11. Intestinales Mikrobiom und Atherosklerose 112 11.1. Komposition des Darm-Mikrobioms bei Atherosklerose 112 11.2. Dysbiose und Antibiotika 113 11.3. Mikrobielle Mechanismen bei der Atherogenese 113 11.3.1. Modulation des Fettstoffwechsels 114 11.3.2. Darmflora-abhängige Metabolite 115 11.3.2.1. Kurzkettige Fettsäuren 115 11.3.2.2. Trimethylamin-N-oxid (TMAO) 115 11.3.2.3. Mikrobielle Tryptophan-Metabolite 116 11.3.2.4. Weitere mikrobielle Metabolite 117 11.3.3. Metabolische Endotoxinämie 117 11.3.3.1. Leaky-Gut-Syndrom 117 11.3.4. Modulation des Immunsystems 118 11.3.4.1. Regulatorische T-Zell-/Th17-Zell-Balance 118 11.3.4.2. Klonale Hämatopoese 118 11.4. Atherothrombotisches Potenzial 118 12. Intestinales Mikrobiom und Malignome 121 12.1. Bakterien und Tumorgenese 121 12.1.1. Streptococcus gallolyticus 121 12.1.2. Fusobacterium nucleatum 122 12.1.3. Genotoxische pks+ Escherichia coli 123 12.2. Chronische Entzündung und Karzinogenese am Beispiel des enterotoxischen Bacteroides fragilis 123 12.3. Bakterielle Biofilme und kolorektales Karzinom 124 12.4. Sind mukosale Biofilme karzinogen? 124 12.5. Das Mikrobiom als Diagnostikum 125 12.6. Einfluss der intestinalen Mikrobiota auf die Tumortherapie 126 12.6.1. Immuntherapie 126 12.6.2. Chemotherapie 127 13. Antibiotika und intestinales Mikrobiom 131 13.1. Einführung 131 13.2. Antibiotika-induzierte Veränderungen der Funktion und Komposition des intestinalen Mikrobioms 131 13.2.1. Bedeutung der Kolonisationsresistenz 131 13.2.2. Spezifische Einflüsse verschiedener Antibiotikaklassen 134 13.3. Einfluss auf die Immunhomöostase (Darm-Immun-Achse) 135 13.4. Fazit 136 14. Therapie des intestinalen Mikrobioms: Mikrobiomtransfer 137 14.1. Technische Durchführung 137 14.2. Mediko-legale Einordnung 138 14.3. Spenderscreening 138 14.4. Nebenwirkungen 140 14.5. Spenderauswahl 140 14.6. Indikationen 140 14.6.1. FMT bei C. difficile-Infektion 140 14.6.2. Chronisch entzündliche Darmerkrankungen 141 14.6.3. Weitere Indikationen 141 15. Therapie des intestinalen Mikrobioms: Probiotika 143 15.1. Anforderungen und wünschenswerte Eigenschaften von Probiotika 143 15.2. Unerwünschte systemische Wirkungen und Verträglichkeit 144 15.3. Mechanismen der Wirkungen von Probiotika 145 15.3.1. Interaktionen zwischen Probiotika und dem autochthonen Mikrobiom des Wirts 145 15.3.2. Antibakterielle Eigenschaften von Probiotika und Schutz gegen Pathogene 145 15.3.3. Probiotika und die mukosale (epitheliale) Barriere 146 15.3.4. Probiotika und Immunmodulation 147 15.3.5. Sonstige Mechanismen probiotischer Aktivität 148 15.4. Klinische Indikationen für eine Therapie mit Probiotika 148 15.4.1. Chronisch entzündliche Darmkrankheiten 149 15.4.1.1. Colitis ulcerosa 149 15.4.1.2. Morbus Crohn 150 15.4.1.3. Pouchitis 150 15.4.1.4. Mikroskopische Kolitis (kollagene Kolitis/lymphozytäre Kolitis) 151 15.4.2. Reizdarmsyndrom/Funktionelle gastrointestinale Erkrankungen 151 15.4.3. Antibiotika-assoziierte Diarrhoe und C. difficile-Infektion 151 15.4.4. Divertikelkrankheit 152 15.4.5. Nicht-steroidale Antirheumatika (NSAR)-induzierte Enteropathie 152 15.4.6. Probiotika in der Pädiatrie 153 15.4.7. Extraintestinale Erkrankungen 153 15.5. Die Zukunft der Probiotika 154 16. Abkürzungsverzeichnis 156 Index 157