Kot-Mikrobiota-Transplantation (Stuhltransplantation): Wozu dient sie und wie wird sie durchgeführt?
Die fäkale Mikrobiota-Transplantation (auch als „Fäkaltransplantation“ bekannt) bezieht sich in der Medizin auf den Vorgang, bei dem fäkale Bakterien und andere Mikroben von einem gesunden Individuum auf ein anderes übertragen werden
Die fäkale Mikrobiota-Transplantation ist eine wirksame Behandlung für Infektionen, die durch das Bakterium Clostridioides difficile (CDI) verursacht werden.
Dieses Bakterium war bis vor wenigen Jahren als Clostridium difficile bekannt.
Bei rezidivierenden Infektionen durch dieses Bakterium ist eine fäkale Mikrobiota-Transplantation wirksamer als eine Therapie mit dem Antibiotikum Vancomycin.
Zu den Nebenwirkungen kann das Infektionsrisiko gehören, daher muss der Spender untersucht werden.
Bei der Transplantation der fäkalen Mikrobiota wird die Mikroflora des Dickdarms wiederhergestellt, indem eine gesunde Bakterienflora durch die Infusion von Fäkalien über Darmspiegelung, Einlauf, Magensonde oder oral in Form einer Kapsel mit den Fäkalien eines gesunden Spenders, die in einigen Fällen gefriergetrocknet sind, eingeführt wird.
Mit der Verbreitung von CDI wird die fäkale Mikrobiota-Transplantation immer wichtiger, und einige Experten fordern, dass sie die Erstlinientherapie für CDI wird.
Die fäkale Mikrobiota-Transplantation wurde experimentell zur Behandlung anderer Magen-Darm-Erkrankungen eingesetzt, darunter Kolitis, Verstopfung, Reizdarmsyndrom und neurologische Erkrankungen wie Multiple Sklerose und Parkinson.
In den USA ist menschlicher Kot seit 2013 als experimentelles Medikament reguliert.
Im Vereinigten Königreich liegt die Regulierung der Fäkal-Mikrobiota-Transplantation in der Verantwortung der Regulierungsbehörde für Arzneimittel und Gesundheitsprodukte.
Bis heute ist die operative Einheit für Gastroenterologie am Policlinico Gemelli in Rom unter der Leitung von Prof. Antonio Gasbarrini die einzige in Italien, die die fäkale Mikrobiota-Transplantation zu den verfügbaren Behandlungsoptionen für Patienten mit rezidivierender Clostridioides difficile-Infektion zählt.
Was ist die fäkale Mikrobiota?
Die „menschliche Mikrobiota“ ist die Sammlung symbiotischer Mikroorganismen (Viren, Bakterien und Pilze), die mit dem menschlichen Organismus koexistieren, ohne ihn zu schädigen, sondern ihn vielmehr in einer für beide Seiten vorteilhaften Beziehung zu unterstützen.
Die menschliche Darmmikrobiota ist der Teil der menschlichen Mikrobiota im Darm, der für unsere Gesundheit wichtig ist.
Die „menschliche Darmmikrobiota“ wird auch als „menschliche Darmmikrobiota“ oder „fäkale Mikrobiota“ bezeichnet und besteht hauptsächlich aus Bakterien.
Früher wurde sie als „Darmflora“ bezeichnet, aber da sie aus mehr als nur Bakterien besteht und Bakterien nicht zum Pflanzenreich gehören, wurde der Name geändert.
Historischer Hintergrund
Die erste Verwendung von Spenderfäkalien als Therapeutikum bei Lebensmittelvergiftungen und Durchfall wurde im Manual of Emergency Medicine des Chinesen Ge Hong im 4. Jahrhundert v. Chr. aufgezeichnet.
Zweihundert Jahre später verwendete der Arzt der Ming-Dynastie, Li Shizhen, eine „gelbe Suppe“ (auch „goldener Sirup“ genannt), die Wasser und frische, getrocknete oder fermentierte Fäkalien enthielt.
Die gelbe Suppe wurde von Menschen getrunken, die Symptome von Bauchbeschwerden zeigten.
Der Verzehr von „frischem, heißem Kamelkot“ wurde auch von Beduinen als Heilmittel gegen bakterielle Ruhr empfohlen; seine Wirksamkeit, die wahrscheinlich auf das antimikrobielle Subtilisin zurückzuführen ist, das von Bacillus subtilis produziert wird, wurde anekdotisch von deutschen Soldaten des Afrikakorps während des Zweiten Weltkriegs bestätigt.
Diese Geschichte ist jedoch wahrscheinlich ein Mythos; Unabhängige Forschung konnte keine dieser Behauptungen bestätigen.
Die erste Anwendung der fäkalen Mikrobiota-Transplantation in der westlichen Medizin wurde 1958 von Ben Eiseman und Kollegen, einem Team von Chirurgen aus Colorado, veröffentlicht, die vier schwerkranke Menschen mit fulminanter pseudomembranöser Kolitis (bevor Clostridioides difficile die bekannte Ursache war) mit fäkalen Einläufen behandelten führte zu einer raschen Genesung.
Über zwei Jahrzehnte lang wurde die fäkale Mikrobiota-Transplantation als Behandlungsoption am Center for Digestive Diseases in Five Dock von Thomas Borody, dem modernen Befürworter der fäkalen Mikrobiota-Transplantation, angeboten.
Im Mai 1988 behandelte ihre Gruppe den ersten Patienten mit Colitis ulcerosa mittels Stuhltransplantation, was langfristig zu einem vollständigen Verschwinden aller Anzeichen und Symptome führte.
1989 behandelten sie insgesamt 55 Patienten mit Verstopfung, Durchfall, Bauchschmerzen, Colitis ulcerosa und Morbus Crohn mit fäkaler Mikrobiota-Transplantation.
Nach der Transplantation galten 20 Patienten als „geheilt“ und 9 weitere Patienten hatten eine Verringerung der Symptome.
Stuhltransplantationen gelten bei Patienten mit schweren Fällen von Clostridioides difficile-Besiedlung, bei denen Antibiotika versagt haben, als zu etwa 90 % wirksam.
Die erste randomisierte kontrollierte Studie zur Infektion mit Clostridioides difficile wurde im Januar 2013 veröffentlicht.
Die Studie wurde aufgrund der Wirksamkeit der fäkalen Mikrobiota-Transplantation vorzeitig abgebrochen, wobei 81 % der Patienten nach einer einzigen Infusion und über 90 % nach einer zweiten Infusion eine Genesung erreichten.
Seitdem bieten verschiedene Institutionen die fäkale Mikrobiota-Transplantation als therapeutische Option für eine Vielzahl von Erkrankungen an.
Medizinische Anwendungen
Infektionen mit Clostridioides difficile
Die Transplantation der fäkalen Mikrobiota ist bei Menschen mit CDI, bei denen Antibiotika nicht gewirkt haben oder bei denen die Krankheit nach der Einnahme von Antibiotika erneut auftritt, zu etwa 85-90 % wirksam.
Die meisten Menschen mit CDI erholen sich durch eine fäkale Mikrobiota-Transplantationsbehandlung.
Eine Studie aus dem Jahr 2009 ergab, dass die fäkale Mikrobiota-Transplantation ein effektives und einfaches Verfahren war, das kostengünstiger war als die kontinuierliche Antibiotika-Verabreichung und das Auftreten von Antibiotika-Resistenzen reduzierte.
Bis vor einigen Jahrzehnten wurde dieses Verfahren von einigen Medizinern aufgrund seiner ungewöhnlichen Natur, der mit Fäkalien verbundenen Tabus, seiner größeren Invasivität im Vergleich zu Antibiotika, des wahrgenommenen potenziellen Risikos einer Infektionsübertragung und aufgrund seiner ungewöhnlichen Natur als „Therapie der letzten Wahl“ angesehen die fehlende fäkale Abdeckung durch die Spender.
Im Gegenteil, derzeit bewegen zahlreiche Stellungnahmen von Infektiologen und Gastroenterologen die allgemeine Stimmung zur Akzeptanz der Stuhltransplantation als Standardtherapie bei CDI-Rezidiven.
Für einige Ärzte ist es notwendig, die fäkale Mikrobiota-Transplantation als Erstlinienbehandlung für Menschen mit sich verschlechternder und schwerer rezidivierender Clostridioides-difficile-Infektion zu erhöhen.
Colitis ulcerosa
Bei der ulzerativen Rektokolitis wurde bisher kein Erreger gefunden.
Die Wirksamkeit der fäkalen Bakteriotherapie in diesem Fall würde jedoch darauf hindeuten, dass die Ursache der Colitis ulcerosa möglicherweise auf einer früheren Infektion mit einem unbekannten Erreger beruht.
In der Tat kann die anfängliche Infektion bei diesen Patienten wahrscheinlich auf natürliche Weise abgeklungen sein; aber manchmal kann ein Ungleichgewicht in der Darmflora des Dickdarms zu einem entzündlichen Aufflammen führen (was die zyklische und wiederkehrende Natur dieser Krankheit erklären würde).
Dieser Zyklus scheint zumindest in vielen Fällen unterbrochen zu werden, indem der Dickdarm des Patienten mit einem Bakterienkomplex (Probiotikum) aus einem gesunden Darm (Heterotransplantat) erneut besiedelt wird.
Einige Ärzte glauben, dass diese Behandlung bei gesunden Probanden sicher ist und viele Patienten von dieser innovativen Therapie profitieren könnten.
Eine Studie im Mai 2011 bestätigte die gute Bereitschaft von Patienten und Eltern von Kindern mit Colitis ulcerosa, diese Behandlung zu akzeptieren, nachdem sie ihre anfängliche Abneigung gegen die Methode überwunden hatten.
„Obwohl anfänglicher Ekel und der ‚Puah-Faktor‘ einheitlich genannt wurden, wurden diese Bedenken durch wahrgenommene Vorteile mehr als ausgeglichen.“
(Kahn et al., Universität von Chicago)
Im Jahr 2013 bestätigt eine weitere Studie die Gültigkeit der Therapie mit einer prospektiven Pilotstudie mit zehn Probanden im Alter von 7 bis 21 Jahren.
Diese Studie zeigt die Verträglichkeit und Wirksamkeit der Stuhltransplantationstherapie bei Colitis ulcerosa; Tatsächlich kam es bei sieben Probanden innerhalb einer Woche zu einer klinischen Remission, und sechs von neun behielten die klinische Remission nach einem Monat bei.
Eine Studie vom Mai 2011 bestätigte die gute Bereitschaft von Patienten und Eltern von Kindern mit Colitis ulcerosa, diese Behandlung zu akzeptieren, nachdem sie ihre anfängliche Abneigung gegen die Methode überwunden hatten.
Im Mai 1988 behandelte der australische Professor Thomas Borody den ersten Patienten mit Colitis ulcerosa mit einer fäkalen Mikrobiota-Transplantation, die zu einer Auflösung langanhaltender Symptome führte.
Anschließend veröffentlichte Justin D. Bennet den ersten Fallbericht, der die Umkehrung der Bennet-Kolitis durch Transplantation von fäkalen Mikrobiota dokumentiert.
Obwohl Clostridioides difficile mit einer einzigen fäkalen Transplantatinfusion leicht ausgerottet werden kann, scheint dies bei Colitis ulcerosa im Allgemeinen nicht der Fall zu sein.
Veröffentlichte Erfahrungen zur Behandlung von Colitis ulcerosa mit Mikrobiota-Transplantation zeigen weitgehend, dass mehrfache, wiederkehrende Infusionen notwendig sind, um eine verlängerte Remission oder Heilung zu erreichen.
Pseudomembranöse Kolitis
Die Bedeutung als Pathogen von Clostridioides difficile ist seit 1978 fest etabliert, aber seine Bedeutung bei der Behandlung von pseudomembranöser Kolitis rührt auch von der Tatsache her, dass sich seine Epidemiologie kürzlich geändert hat, was ernsthafte diagnostische und therapeutische Probleme für Kliniker aufwirft.
Die Infektionsraten haben sich von 31/100,000 im Jahr 1996 auf 61/100,000 im Jahr 2003 verdoppelt.
In den letzten Jahren hat die Schwere und Sterblichkeit einer Clostridioides-difficile-Infektion zugenommen, und dies wurde einem neuen virulenten Stamm von Clostridioides difficile zugeschrieben, der als der nordamerikanische Stamm mit gepulster Feldgelelektrophorese Typ 1 (NAP-1) oder auch PFGE-Typ bekannt ist BI/NAP1-Ribotyp 027.
Die Einzigartigkeit des NAP-1-Stammes liegt in seiner erhöhten Produktion der Toxine A und B und seiner binären Toxinproduktion und Resistenz gegen Fluorchinolon.
Hypervirulente NAP1-Stämme von Clostridioides difficile sind für die Mehrzahl der jüngsten nosokomialen Ausbrüche verantwortlich, und die weit verbreitete Verwendung von Antibiotika vom Fluorchinolon-Typ könnte die selektive Proliferation dieses Stamms erleichtert haben.
Der NAP1-Stamm verursacht auch eher schwere, fulminante Colitis, die durch ausgeprägte Leukozytose, akutes Nierenversagen, hämodynamische Instabilität und toxisches Megakolon gekennzeichnet ist.
Clostridioides difficile ist mittlerweile die häufigste bakterielle Ursache nosokomialer Durchfälle.
Eine Clostridioides-difficile-Infektion verursacht CDAD (Clostridioides difficile Associated Disease) oder seltener eine pseudomembranöse Kolitis, eine schwerwiegende Erkrankung, die zu erheblicher Morbidität und Mortalität führt, insbesondere bei Patienten, die sich einer Antibiotikabehandlung oder Krebspatienten einer Stammzelltransplantation unterziehen, oder sogar bei Patienten, die sich einer Strahlentherapie unterziehen.
Die erhöhte Häufigkeit von Infektionen durch hypervirulente Clostridioides-difficile-Stämme hat bei der traditionellen Behandlung mit Metronidazol und Vancomycin zu Komplikationen und Therapieversagen geführt.
Trotz begrenzter klinischer Erfahrung hat sich vorläufig gezeigt, dass die fäkale Bakteriotherapie hohe klinische Heilungsraten bietet, jedoch fehlen derzeit randomisierte klinische Studien für diesen therapeutischen Ansatz
Fäkale Mikrobiota-Transplantation gegen Fettleibigkeit und Diabetes
Die neueste Grenze der fäkalen Mikrobiota-Transplantation ist der Kampf gegen Fettleibigkeit und Diabetes.
Tatsächlich könnte diese Therapie vorgeschlagen werden, um Gewicht zu verlieren und Typ-2-Diabetes mellitus zu bekämpfen, wie eine Studie der Universität Kopenhagen nahelegt.
Die Ergebnisse an Labormäusen sind vorerst vielversprechend.
In der Forschung testeten die Wissenschaftler an Mäusen eine neue Art der Kottransplantation, die darin besteht, nur Bakteriophagenviren zu übertragen, die in den Kotproben der Tiere vorhanden sind, ausgenommen Bakterien.
Die Forscher extrahierten den Kot von Mäusen, die mit einer fettarmen Diät gefüttert wurden, und filterten ihn, um alle lebenden Bakterien zu entfernen, während die Bakteriophagenviren zurückgehalten wurden.
Das resultierende Material wurde in den Darm der übergewichtigen Mäuse transplantiert, die weitere sechs Wochen wie zuvor weiter fraßen.
Die Ergebnisse zeigten, dass die Strategie wirkte: Die Empfänger reduzierten die Fettansammlung, obwohl sie die gleichen Lebensmittel wie zuvor gegessen hatten, und sahen, dass ihr Risiko, eine Glukoseintoleranz zu entwickeln, eine der Bedingungen, die das Auftreten von Diabetes begünstigen, sank.
Prof. Dennis Sandris Nielsen, einer der Autoren der Studie, sagte: „Wenn wir Viruspartikel aus dem Kot magerer Mäuse auf fettleibige Mäuse übertragen, nehmen die fettleibigen Mäuse deutlich weniger zu als diejenigen, die den transplantierten Kot nicht erhalten.
Ein weiterer Autor der Studie, Prof. Torben Sølbeck Rasmussen, sagte: „Bei fettleibigen Mäusen mit fettreicher Ernährung, die keine Virustransplantation erhielten, beobachteten wir eine reduzierte Glukosetoleranz, ein Faktor, der eine Vorstufe von Diabetes darstellt.
Aber durch Eingriffe in das Darmmikrobiom haben wir Mäuse mit ungesunder Lebensweise daran gehindert, einige der häufigen Krankheiten zu entwickeln, die durch schlechte Ernährung ausgelöst werden.“
Krebs und fäkale Mikrobiota-Transplantation
Klinische Studien sind im Gange, um zu bewerten, ob die fäkale Mikrobiota-Transplantation von Anti-PD-1-Immuntherapie-Spendern ein therapeutisches Ansprechen bei Patienten fördern kann, die auf eine Immuntherapie nicht ansprechen.
Fäkale Mikrobiota-Transplantation und bipolare Störung
Ein anekdotischer Fall einer Patientin mit behandlungsresistenter Bipolar-1-Störung, die ihre Symptome mit einer fäkalen Mikrobiota-Transplantation beseitigte, wurde 2020 vom Psychiater Russell Hinton veröffentlicht.
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