VII. 2. Literaturverzeichnis

Die vollständige Bibliographie des "MicroBiota Handbook" – die originalen wissenschaftlichen Quellen hinter den Referenznummern, die in den Kapiteln erscheinen.

Was enthält die Bibliographie?

Dieser Anhang versammelt die vollständige Bibliographie des Buches an einem Ort: jede wissenschaftliche Quelle, die in irgendeinem Kapitel des Bandes zitiert wird. Die Nummern `[12]`, `[325]` und weitere im Fließtext verweisen auf die unten aufgeführten Einträge – die Nummerierung läuft über das gesamte Buch hinweg, sodass dieselbe Referenznummer `[N]` immer auf dieselbe Quelle verweist. Die überwiegende Mehrheit der aufgeführten Publikationen ist in peer-reviewten Fachzeitschriften erschienen und auch in indexierten Datenbanken (PubMed/NCBI, Crossref) auffindbar, von renommierten Fachverlagen.

Warum steht unter jedem Eintrag eine Zusammenfassung?

Unter jeder Quelle finden Sie eine Synopse von 5–6 Sätzen. Dabei handelt es sich nicht um das offizielle Abstract des Artikels, sondern um eine kurze, allgemein verständliche Zusammenfassung, die den Hintergrund der Studie, die verwendete Methode, das wichtigste Ergebnis und dessen klinische oder praktische Bedeutung darstellt. Ihr Zweck ist es, der Leserin und dem Leser eine rasche Entscheidung darüber zu ermöglichen, ob sich die Lektüre der vollständigen Publikation lohnt und ob sie zur eigenen Fragestellung oder zur Situation der Patientin bzw. des Patienten passt. Die Zusammenfassungen helfen Ihnen, sich auch ohne direkten Zugang zum Volltext zu orientieren.

Wie wird es benutzt?

Unter jedem Eintrag finden Sie die Zeile "Zitiert in": Ein Klick auf die dort angezeigte Kapitelnummer führt Sie an die Stelle des Buches zurück, an der die Quelle zitiert wird. Innerhalb des jeweiligen Kapitels bringt ein Klick auf die Markierung `[N]` die Leserin und den Leser hierher zurück, zur Bibliographie – Sie können sich also in beide Richtungen frei bewegen. Ein Klick auf die mit "Link" gekennzeichnete Referenz öffnet die Publikation auf der Seite des Verlags oder von NCBI, wo sich – sofern der Artikel frei zugänglich ist (Open Access) – auch der Volltext lesen lässt.

Literatur

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[18] Gloor GB, Macklaim JM, Pawlowsky-Glahn V, Egozcue JJ. Microbiome datasets are compositional: and this is not optional. Front Microbiol. 2017. Link

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[19] Costea PI, Zeller G, Sunagawa S et al. Towards Standards for Human Fecal Sample Processing in Metagenomic Studies. Nature Biotechnology. 2017. Link

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[21] McLaren MR, Willis AD, Callahan BJ. Consistent and Correctable Bias in Metagenomic Sequencing Experiments. eLife. 2019. Link

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E.1 Vollständiges Literaturverzeichnis

Die folgende Liste enthält sämtliche wissenschaftlichen Publikationen, die in den Kapiteln des Buches zitiert werden, nach Referenznummer geordnet. Unter jedem Eintrag steht eine kurze, allgemein verständliche Zusammenfassung.

[7] van Nood E, Vrieze A, Nieuwdorp M et al. Duodenal infusion of donor feces for recurrent Clostridium difficile. N Engl J Med. 2013. · Link

Offene randomisierte kontrollierte Studie (RCT) bei Patienten mit rezidivierender C.-difficile-Infektion, die die duodenale Infusion von Spenderstuhl (nach kurzer Vancomycin-Gabe und Darmspülung) mit der Standardtherapie aus 14-tägigem Vancomycin, mit oder ohne Darmspülung, verglich. Primärer Endpunkt war die Diarrhoe-Resolution ohne Rezidiv nach 10 Wochen. Die Studie wurde bei der Zwischenanalyse vorzeitig abgebrochen: 13/16 Patienten (81 %) im FMT-Arm erreichten nach einer einzigen Infusion eine Resolution, deutlich mehr als in beiden Vancomycin-Armen. Die Studie belegt die Überlegenheit von FMT gegenüber einer alleinigen Antibiotikatherapie bei rezidivierender CDI und liefert die wegweisende Evidenzbasis für die klinische Anwendung von FMT.

[16] Sinha R, Abu-Ali G, Vogtmann E et al. Assessment of Variation in Microbial Community Amplicon Sequencing by the Microbiome Quality Control (MBQC) Project Consortium. Nature Biotechnology. 2017. · Link

Die Basisstudie des Microbiome Quality Control (MBQC)-Projekts untersuchte die Variabilität der taxonomischen Profilerstellung über 15 Laboratorien und 9 bioinformatische Protokolle anhand verblindeter Stuhl-, Chemostat- und künstlicher Gemeinschaftsproben. Die Variabilität hing am stärksten von Art und Herkunft des Bioprobenmaterials ab, gefolgt von DNA-Extraktion, Probenhandhabungsumgebung und bioinformatischer Pipeline. Analysen künstlicher Gemeinschaften zeigten quantitative Unterschiede in Extraktionseffizienz und bioinformatischer Klassifikation. Die Ergebnisse unterstreichen die Notwendigkeit einer Standardisierung, um Metaanalysen bevölkerungsweiter Mikrobiomstudien zu ermöglichen.

[18] Gloor GB, Macklaim JM, Pawlowsky-Glahn V, Egozcue JJ. Microbiome datasets are compositional: and this is not optional. Front Microbiol. 2017. · Link

Mikrobiom-Datensätze, die durch Hochdurchsatz-Sequenzierung von 16S-rRNA-Amplikons, Metagenomen oder Metatranskriptomen erzeugt werden, sind von Natur aus kompositionell, da das Messgerät eine willkürliche Gesamtsumme vorgibt. Der Übersichtsartikel erläutert die Fehlinterpretationen, die entstehen, wenn kompositionelle Daten mit nicht-kompositionellen Methoden analysiert werden, und gibt Anleitung zur Anwendung kompositioneller Datenanalyse in Mikrobiomstudien. Der kompositionelle Analyserahmen wird als unverzichtbar, nicht optional, für valide Schlussfolgerungen dargestellt.

[19] Costea PI, Zeller G, Sunagawa S et al. Towards Standards for Human Fecal Sample Processing in Metagenomic Studies. Nature Biotechnology. 2017. · Link

21 repräsentative DNA-Extraktionsprotokolle wurden an identischen Stuhlproben getestet und die Effekte von Bibliothekspräparation und Lagerung mit der biologischen intraindividuellen Variabilität verglichen. Die DNA-Extraktion hatte den größten technischen Einfluss auf metagenomische Ergebnisse. Die Protokolle wurden nach DNA-Menge, -Qualität sowie Verzerrungen der Gemeinschaftsdiversität und des Verhältnisses grampositiver zu gramnegativer Bakterien eingestuft. Die Autoren empfehlen für humane fäkale Metagenomstudien eine standardisierte, übertragbare DNA-Extraktionsmethode, validiert anhand einer künstlichen Gemeinschaft bekannter Zusammensetzung.

[21] McLaren MR, Willis AD, Callahan BJ. Consistent and Correctable Bias in Metagenomic Sequencing Experiments. eLife. 2019. · Link

Marker-Gen- und metagenomische Sequenzierungsmessungen sind systematisch dahingehend verzerrt, dass bestimmte Taxa bevorzugt gegenüber anderen erfasst werden, wodurch die von unterschiedlichen Protokollen erzeugten Taxonhäufigkeiten quantitativ nicht vergleichbar sind und zu falschen biologischen Schlussfolgerungen führen können. Die Autoren schlagen ein mathematisches Modell des experimentellen Bias vor, das auf realen Experimenteigenschaften basiert, und validieren es anhand von 16S-rRNA- und Shotgun-Metagenomik-Daten definierter Bakteriengemeinschaften. Das Modell passt besser zu den experimentellen Daten als frühere, komplexere Modelle und bietet einen Ansatz zur Korrektur des Bias.

[22] Sczyrba A, Hofmann P, Belmann P et al. Critical Assessment of Metagenome Interpretation -- A Benchmark of Metagenomics Software. Nature Methods. 2017. · Link

Die CAMI-Challenge (Critical Assessment of Metagenome Interpretation) bewertete Metagenomik-Software anhand hochkomplexer, realistischer Datensätze aus rund 700 neu sequenzierten Mikroorganismen und rund 600 neuartigen Viren und Plasmiden. Assemblierung und Binning funktionierten gut bei Spezies, die durch einzelne Genome repräsentiert waren, verschlechterten sich jedoch deutlich bei eng verwandten Stämmen. Taxonomische Profilerstellung und Binning waren auf hohen taxonomischen Rängen leistungsfähig, mit einem deutlichen Abfall unterhalb der Familienebene. Parametereinstellungen beeinflussten die Leistung stark, was die Bedeutung der Reproduzierbarkeit unterstreicht. CAMI liefert einen Leitfaden zur Softwareauswahl.

[28] Vétizou M, Pitt JM, Daillère R et al. Anticancer immunotherapy by CTLA-4 blockade relies on the gut microbiota. Science. 2015. · Link

Die antitumorale Wirkung der CTLA-4-Blockade hängt von spezifischen Bacteroides-Spezies ab. Bei Mäusen und Patienten korrelierten T-Zell-Antworten gegen B. thetaiotaomicron oder B. fragilis mit der Behandlungswirksamkeit. Antibiotisch behandelte oder keimfreie Mäuse sprachen nicht auf Anti-CTLA-4 an; der Defekt wurde durch orale Gabe von B. fragilis, Polysaccharid-Immunisierung oder Transfer B.-fragilis-spezifischer T-Zellen behoben. Der fäkale Mikrobiota-Transfer (FMT) von Menschen auf Mäuse bestätigte, dass die CTLA-4-Therapie bei Melanompatienten das Wachstum von B. fragilis mit antikanzerogener Aktivität begünstigt.

[36] Cammarota G, Ianiro G, Tilg H et al. European consensus conference on faecal microbiota transplantation in clinical practice. Gut. 2017. · Link

Europäische Konsensuskonferenz zur Entwicklung evidenzbasierter Empfehlungen für FMT in der klinischen Praxis, an der 28 Experten aus 10 Ländern in Arbeitsgruppen mitwirkten. Die Aussagen wurden durch evidenzbasierte Literaturauswertung erstellt, elektronisch im Delphi-Verfahren bewertet und in einer abschließenden Plenarsitzung konsentiert. Die Empfehlungen umfassen FMT-Indikationen, Spenderauswahl, Aufbereitung des Stuhlmaterials, klinisches Management, Applikationswege sowie Mindestanforderungen für die Einrichtung eines FMT-Zentrums. Das Dokument bildet den europäischen Standardisierungsrahmen für eine sichere und geregelte FMT-Anwendung.

[59] Thaiss CA, Zeevi D, Levy M et al. Transkingdom control of microbiota diurnal oscillations promotes metabolic homeostasis. Cell. 2014. · Link

Mechanistische Studie an Mäusen und Menschen, die zeigt, dass das Darmmikrobiom tageszeitliche Schwankungen aufweist, die durch die Fütterungsrhythmik gesteuert werden und zeitspezifische kompositionelle und funktionelle Profile hervorbringen. Eine Störung der molekularen Uhr des Wirts oder Jetlag verursachte durch beeinträchtigte Fütterungsrhythmik abweichende Mikrobiom-Oszillationen und Dysbiose. Die durch Jetlag induzierte Dysbiose förderte in beiden Spezies Glukoseintoleranz und Adipositas, die durch FMT auf keimfreie Empfänger übertragbar waren. Die Studie identifiziert die zirkadiane Wechselwirkung zwischen Mikrobiom und Wirt als Mechanismus metabolischer Erkrankungen.

[60] Benedict C, Vogel H, Jonas W et al. Gut microbiota and glucometabolic alterations in response to recurrent partial sleep deprivation in normal-weight young individuals. Mol Metab. 2016. · Link

Randomisierte Crossover-Studie im Eigenvergleich an 9 normalgewichtigen Männern, die zwei Nächte partiellen Schlafentzugs (02:45–07:00 Uhr) mit zwei Nächten normalen Schlafs (22:30–07:00 Uhr) unter standardisierten Ernährungs- und Bewegungsbedingungen im Labor verglich. Es wurden Stuhlproben gesammelt und ein oraler Glukosetoleranztest durchgeführt. Die Studie untersuchte, ob kurzfristiger Schlafmangel die Zusammensetzung des Darmmikrobioms und die Stoffwechselfunktion verändert, und liefert frühe humane Evidenz für einen Zusammenhang zwischen Schlafrestriktion, akuten Mikrobiomveränderungen und Insulinresistenz.

[62] Clarke SF, Murphy EF, O'Sullivan O et al. Exercise and associated dietary extremes impact on gut microbial diversity. Gut. 2014. · Link

Querschnittsstudie mittels 16S-rRNA-Amplikonsequenzierung, die die Darmmikrobiom-Zusammensetzung von Profi-Rugbyspielern mit nach Körpergröße, Alter und Geschlecht gematchten Kontrollgruppen verglich. Athleten zeigten eine höhere mikrobielle Diversität und eine andersartige Gemeinschaftsstruktur, die sowohl mit extremer körperlicher Belastung als auch mit begleitenden Ernährungsunterschieden zusammenhing. Die Studie liefert frühe Evidenz dafür, dass Spitzensport und Ernährung gemeinsam das Darmmikrobiom formen, und unterstützt weiterführende Untersuchungen der Trias aus Bewegung, Ernährung und Mikrobiom für Stoffwechsel- und Immungesundheit.

[93] Goldenberg JZ, Yap C, Lytvyn L et al. Probiotics for the prevention of Clostridium difficile-associated diarrhea in adults and children. Cochrane Database Syst Rev. 2017. · Link

Systematische Übersichtsarbeit zu Probiotika für die Primärprävention der Clostridium-difficile-assoziierten Diarrhoe bei Erwachsenen unter Antibiotikatherapie. Die Übersicht bewertet Wirksamkeit und Sicherheit vor dem Hintergrund von Leitlinienempfehlungen, die trotz hochwertiger Probiotika-Evidenz keine probiotische Prophylaxe befürworten. Die Zusammenschau stützt den Einsatz probiotischer Prophylaxe als wirksam und sicher bei geeignet ausgewählten, hospitalisierten Erwachsenen unter Antibiotikatherapie.

[106] Wastyk HC, Fragiadakis GK, Perelman D et al. Gut-microbiota-targeted diets modulate human immune status. Cell. 2021. · Link

17-wöchige randomisierte prospektive Studie (n=18/Arm) bei gesunden Erwachsenen, die eine ballaststoffreiche mit einer fermentationsreichen Ernährung unter Multi-Omics-Mikrobiom- und Immunprofiling verglich. Die ballaststoffreiche Ernährung erhöhte die mikrobiomkodierten glykanabbauenden CAZyme, trotz stabiler Diversität. Die fermentationsreiche Ernährung erhöhte die Mikrobiomdiversität und senkte mehrere Entzündungsmarker. Die Ergebnisse zeigen ernährungsspezifische Mikrobiom-Immun-Effekte und untermauern fermentierte Lebensmittel als starken, diversitätsfördernden Modulator der Darm-Immun-Achse.

[122] Costantini L, Molinari R, Farinon B, Merendino N. Impact of Omega-3 Fatty Acids on the Gut Microbiota. Int J Mol Sci. 2017. · Link

Langfristige Ernährungsgewohnheiten prägen das wirtsspezifische Darmmikrobiom, doch die Effekte von Nahrungsfetten sind weniger gut charakterisiert als jene von Kohlenhydraten. Die wenigen Studien zur Omega-3-PUFA-Supplementierung bei erwachsenen Menschen zeigen konsistente Veränderungen: eine Abnahme von Faecalibacterium sowie eine Zunahme von Bacteroidetes und butyratproduzierenden Lachnospiraceae. Da bei chronisch-entzündlichen Darmerkrankungen eine Dysbiose dieser Taxa auftritt, könnten Omega-3-PUFAs durch Wiederherstellung der mikrobiellen Zusammensetzung und gesteigerte Produktion entzündungshemmender kurzkettiger Fettsäuren einen positiven Effekt ausüben.

[141] David LA, Maurice CF, Carmody RN et al. Diet rapidly and reproducibly alters the human gut microbiome. Nature. 2014. · Link

Der kurzfristige Verzehr ausschließlich tierischer im Vergleich zu ausschließlich pflanzlicher Kost führte zu drastischen, reproduzierbaren Veränderungen der humanen Darmmikrobiom-Gemeinschaftsstruktur, die interindividuelle Unterschiede überlagerten. Die tierische Kost erhöhte gallentolerante Mikroben (Alistipes, Bilophila, Bacteroides) und verringerte pflanzenpolysaccharid-fermentierende Firmicutes (Roseburia, E. rectale, R. bromii), analog zu Mustern bei Herbivoren gegenüber Karnivoren. Bilophila wadsworthia vermehrte sich unter tierischer Kost stark, was mechanistisch Nahrungsfett, Gallensäuren und das Wachstum von Mikroben, die chronisch-entzündliche Darmerkrankungen auslösen können, miteinander verknüpft.

[154] Suez J, Korem T, Zeevi D et al. Artificial sweeteners induce glucose intolerance by altering the gut microbiota. Nature. 2014. · Link

Nicht-kalorische künstliche Süßstoffe (NAS) induzierten bei Mäusen und Menschen über kompositionelle und funktionelle Veränderungen des Darmmikrobioms eine Glukoseintoleranz. Eine Antibiotikabehandlung hob die schädlichen Stoffwechseleffekte auf, und keimfreie Mäuse, denen Stuhl von NAS-konsumierenden Mäusen (oder mit NAS inkubiertes Mikrobiom) transplantiert wurde, entwickelten eine Glukoseintoleranz. Die durch NAS veränderten mikrobiellen Stoffwechselwege wurden mit einer erhöhten Anfälligkeit für Stoffwechselerkrankungen in Verbindung gebracht, wobei bei gesunden menschlichen Probanden eine ähnliche Dysbiose und Glukoseintoleranz nachgewiesen wurde. Die Ergebnisse fordern eine Neubewertung des weitverbreiteten NAS-Konsums.

[159] Chassaing B, Koren O, Goodrich JK et al. Dietary emulsifiers impact the mouse gut microbiota promoting colitis and metabolic syndrome. Nature. 2015. · Link

Bei Wildtyp-Mäusen induzierten relativ geringe Konzentrationen zweier allgegenwärtiger Emulgatoren — Carboxymethylcellulose (CMC) und Polysorbat-80 (P80) — eine niedriggradige Entzündung sowie Adipositas/metabolisches Syndrom und förderten bei dafür prädisponierten Mäusen eine ausgeprägte Kolitis. Die schützende Schleimhautbarriere und die Mikrobiomzusammensetzung wurden gestört. Die Ergebnisse implizieren Nahrungsmittelemulgatoren, allgegenwärtige Bestandteile verarbeiteter Lebensmittel, im Anstieg chronisch-entzündlicher Darmerkrankungen und metabolischer Störungen seit Mitte des 20. Jahrhunderts.

[161] Desai MS, Seekatz AM, Koropatkin NM et al. A dietary fiber-deprived gut microbiota degrades the colonic mucus barrier and enhances pathogen susceptibility. Cell. 2016. · Link

Bei gnotobiotischen Mäusen, die mit einem synthetischen humanen Darmmikrobiom besiedelt waren, führte ein chronischer oder intermittierender Ballaststoffmangel dazu, dass das Mikrobiom vom Wirt sezernierte Mucus-Glykoproteine als Nährstoffquelle nutzte und dadurch die kolonische Schleimhautbarriere erodierte. Die Kombination aus Ballaststoffmangel und mucus-erodierendem Mikrobiom ermöglichte einen verstärkten epithelialen Zugang und eine letale Kolitis durch den Schleimhautpathogen Citrobacter rodentium. Die Ergebnisse verknüpfen Ernährung, Mikrobiom und intestinale Barrierestörung und identifizieren Ballaststoffe als zentralen barriereschützenden Faktor, der therapeutisch nutzbar ist.

[162] Suez J, Cohen Y, Valdés-Mas R et al. Personalized microbiome-driven effects of non-nutritive sweeteners on human glucose tolerance. Cell. 2022. · Link

Randomisierte kontrollierte Studie an 120 gesunden Erwachsenen, die über 2 Wochen Saccharin, Sucralose, Aspartam oder Stevia (in Dosen unterhalb der duldbaren täglichen Aufnahmemenge) im Vergleich zu einem Glukose-Vehikel oder keiner Supplementierung erhielten. Alle vier nicht-nutritiven Süßstoffe veränderten das Stuhl-/Mundmikrobiom und das Plasmametabolom auf unterschiedliche Weise; Saccharin und Sucralose beeinträchtigten die glykämische Reaktion signifikant. Gnotobiotische Mäuse, die mit Mikrobiomen von Spitzen- und Schwach-Respondern besiedelt wurden, reproduzierten die spenderspezifischen glykämischen Reaktionen und zeigten damit, dass nicht-nutritive Süßstoffe personenspezifische, mikrobiomabhängige glykämische Veränderungen hervorrufen können.

[172] Halmos EP, Power VA, Shepherd SJ, Gibson PR, Muir JG. A diet low in FODMAPs reduces symptoms of irritable bowel syndrome. Gastroenterology. 2014. · Link

Randomisierte einfach verblindete Crossover-Studie an 30 RDS-Patienten und 8 Kontrollpersonen, die eine FODMAP-arme Diät mit einer typischen australischen Diät verglich (mit Auswaschphase). Fast die gesamte Nahrung wurde gestellt. Der FODMAP-arme Arm bewirkte eine signifikant stärkere Reduktion der RDS-Symptome, gemessen auf 0-100-mm-visuellen Analogskalen, und stützt die FODMAP-arme Diät als wirksame Intervention zur Symptomkontrolle bei Reizdarmsyndrom im Vergleich zu einer typischen westlichen Diät.

[204] Allen JM, Mailing LJ, Niemiro GM et al. Exercise alters gut microbiota composition and function in lean and obese humans. Med Sci Sports Exerc. 2018. · Link

Diese 6-wöchige Ausdauertrainingsstudie an 32 zuvor sitzenden schlanken (n=18) und adipösen (n=14) Erwachsenen untersuchte trainingsinduzierte Veränderungen der Zusammensetzung, Funktion und Metabolitenproduktion des Darmmikrobioms, gefolgt von einer 6-wöchigen sitzenden Auswaschphase. Das Training steigerte sich von 30 auf 60 Minuten bei 60-75 % der Herzfrequenzreserve, dreimal wöchentlich. Die Beta-Diversitätsanalyse zeigte, dass die trainingsinduzierten Mikrobiomveränderungen vom Adipositasstatus abhingen. Die Ergebnisse zeigen, dass Ausdauertraining das Darmmikrobiom auf phänotypabhängige Weise umgestaltet, mit teilweise reversiblen Effekten bei Rückkehr zur Inaktivität.

[213] Cryan JF, Dinan TG. Mind-altering microorganisms: the impact of the gut microbiota on brain and behaviour. Nat Rev Neurosci. 2012. · Link

Diese Übersichtsarbeit fasst die Evidenz zusammen, dass das Darmmikrobiom über neurale, endokrine und immunologische Signalwege Hirnfunktion und Verhalten beeinflusst. Keimfreie Tiere sowie Modelle mit Pathogeninfektion, Probiotika oder Antibiotika belegen die Beteiligung von Darmbakterien an der Regulation von Angst, Stimmung, Kognition und Schmerz. Die Darm-Hirn-Mikrobiom-Achse erweist sich als vielversprechendes Ziel für die Entwicklung neuartiger Therapien bei komplexen ZNS-Erkrankungen. Die Autoren fordern translationale Studien zum Nachweis kausaler Zusammenhänge beim Menschen.

[218] Dethlefsen L, Relman DA. Incomplete recovery and individualized responses of the human distal gut microbiota to repeated antibiotic perturbation. Proc Natl Acad Sci USA. 2011. · Link

Diese Longitudinalstudie untersuchte das distale Darmmikrobiom von drei Personen über 10 Monate hinweg, einschließlich zweier Ciprofloxacin-Behandlungszyklen, anhand von 1,7 Millionen 16S-rRNA-Sequenzen aus 52-56 Proben pro Proband. Die interindividuelle Variation dominierte; die individuellen Ausgangsgemeinschaften waren über Monate stabil. Ciprofloxacin reduzierte die Diversität innerhalb von 3-4 Tagen nach Beginn drastisch und veränderte die Zusammensetzung, mit unvollständiger und individuell unterschiedlicher Erholung. Die Ergebnisse charakterisieren die Resilienz des Darmmikrobioms und die dauerhafte Störung durch wiederholte Fluorchinolon-Exposition.

[222] Forslund K, Hildebrand F, Nielsen T et al. Disentangling type 2 diabetes and metformin treatment signatures in the human gut microbiota. Nature. 2015. · Link

Anhand von 784 humanen Darmmetagenomen trennte diese Studie die mikrobiomassoziierten Signaturen des Typ-2-Diabetes (T2D) von den Effekten antidiabetischer Medikamente und zeigte, dass antidiabetische Medikamente, insbesondere Metformin, frühere T2D-Dysbiose-Assoziationen konfundieren. Die Autoren liefern Evidenz für eine mikrobielle Vermittlung der therapeutischen Wirkung von Metformin über die Produktion kurzkettiger Fettsäuren sowie für mikrobiombedingte Mechanismen hinter bekannten gastrointestinalen Nebenwirkungen, einschließlich einer relativen Zunahme von Escherichia-Spezies. Die Ergebnisse unterstreichen, dass der Behandlungsstatus bei der Charakterisierung krankheitsassoziierter Mikrobiome kontrolliert werden muss.

[229] Maier L, Pruteanu M, Kuhn M et al. Extensive impact of non-antibiotic drugs on human gut bacteria. Nature. 2018. · Link

Dieses In-vitro-Screening testete über 1000 marktverfügbare Medikamente an 40 repräsentativen Darmbakterienstämmen und zeigte, dass 24 % der auf den Menschen ausgerichteten Medikamente über alle Therapieklassen hinweg mindestens einen Stamm hemmten. Antipsychotika waren in dieser Gruppe überrepräsentiert. Die Wirkungen der Medikamente auf Darmbakterien korrelierten mit antibiotikaähnlichen Nebenwirkungen beim Menschen und stimmten mit bestehenden Kohortendaten überein. Die Empfindlichkeit gegenüber Antibiotika und human-gerichteten Medikamenten korrelierte artenübergreifend, was auf gemeinsame Resistenzmechanismen hindeutet, die für mehrere Medikamente bestätigt wurden. Die Ergebnisse geben Anlass zur Sorge, dass Nicht-Antibiotika Antibiotikaresistenzen fördern könnten.

[234] Routy B, Le Chatelier E, Derosa L et al. Gut microbiome influences efficacy of PD-1–based immunotherapy against epithelial tumors. Science. 2018. · Link

Diese translationale Studie zeigte, dass primäre Resistenz gegen PD-1/PD-L1-Immun-Checkpoint-Inhibitoren (ICI) bei fortgeschrittenem Krebs auf eine abnorme Darmmikrobiom-Zusammensetzung zurückgeführt werden kann, wobei Antibiotika den klinischen Nutzen der ICI-Therapie verringerten. FMT von ICI-Respondern auf keimfreie oder antibiotisch behandelte Mäuse stellte die Wirksamkeit der PD-1-Blockade wieder her; FMT von Non-Respondern hingegen nicht. Die Stuhlmetagenomik korrelierte das Ansprechen auf ICI mit der Häufigkeit von Akkermansia muciniphila. Die orale Gabe von A. muciniphila nach FMT von Non-Respondern stellte die PD-1-Wirksamkeit über eine IL-12-abhängige Rekrutierung von CCR9+CXCR3+CD4+-T-Zellen wieder her. Die Ergebnisse etablieren die Mikrobiommodulation als Ergänzung zur Krebsimmuntherapie.

[238] Dominguez-Bello MG, Costello EK, Contreras M et al. Delivery mode shapes the acquisition and structure of the initial microbiota across multiple body habitats in newborns. Proc Natl Acad Sci USA. 2010. · Link

Diese Studie nutzte multiplexierte 16S-rRNA-Pyrosequenzierung zur Charakterisierung bakterieller Gemeinschaften bei 10 Mutter-Neugeborenen-Paaren (4 vaginale, 6 Kaiserschnitt-Entbindungen), wobei Haut, Mund- und Vaginalproben der Mütter vor der Geburt sowie Haut-, Mund-, Nasopharyngeal-Aspirat- und Mekoniumproben der Neugeborenen innerhalb von 24 Stunden entnommen wurden. Der Geburtsmodus prägte die Etablierung des neonatalen Mikrobioms in allen Körperregionen stark: vaginal geborene Säuglinge trugen Gemeinschaften, die dem mütterlichen Vaginalmikrobiom ähnelten, während Kaiserschnitt-Säuglinge dem mütterlichen Hautmikrobiom ähnelten. Die Ergebnisse dokumentieren den grundlegenden Einfluss des Geburtsmodus auf das initiale humane Mikrobiom.

[300] Goodrich JK, Waters JL, Poole AC et al. Human genetics shape the gut microbiome. Cell. 2014. · Link

Diese Studie verglich Mikrobiome aus über 1000 Stuhlproben der TwinsUK-Population, einschließlich 416 Zwillingspaaren, um wirtsgenetische Effekte auf das Darmmikrobiom zu untersuchen. Viele mikrobielle Taxa zeigten eine erbliche Häufigkeit, allen voran die Familie Christensenellaceae, die ein Ko-Okkurrenz-Netzwerk mit anderen erblichen Bakterien und methanogenen Archaeen bildete. Christensenellaceae und ihre Partner waren bei Personen mit niedrigem Body-Mass-Index angereichert. Die Ergebnisse liefern bevölkerungsweite Evidenz dafür, dass die Wirtsgenetik das Darmmikrobiom prägt und mit ihm interagiert, um den metabolischen Phänotyp zu beeinflussen.

[306] Mirzayi C, Renson A, Genomic Standards Consortium et al. Reporting Guidelines for Human Microbiome Research: The STORMS Checklist. Nature Medicine. 2021. · Link

Dieser methodologische Konsens multidisziplinärer Mikrobiomforscher adaptierte Berichterstattungsleitlinien aus der Beobachtungs- und genetischen Epidemiologie zum Instrument STORMS (Strengthening The Organization and Reporting of Microbiome Studies). STORMS ist eine 17-Punkte-Checkliste, gegliedert in sechs Abschnitte entsprechend der typischen Publikationsstruktur, mit neuen Elementen für Labor-, bioinformatische und statistische Analysen, die spezifisch für kultivierungsunabhängige Mikrobiomstudien sind. Die Ergebnisse liefern einen standardisierten Berichtsrahmen, der die Manuskripterstellung, das Peer-Review, das Leserverständnis und die vergleichende Analyse von Mikrobiomstudien erleichtert.

[381] Househam AM, Peterson CT, Mills PJ, Chopra D. The effects of stress and meditation on the immune system, human microbiota, and epigenetics. Adv Mind Body Med. 2017. · Link

Diese Übersichtsarbeit von Househam, Peterson, Mills und Chopra aus Advances in Mind-Body Medicine (2017) untersucht die Auswirkungen von Stress und Meditation auf das Immunsystem, das humane Mikrobiom und die Epigenetik. Die Autoren fassen Evidenz zusammen, dass chronischer psychischer Stress die kortisolvermittelte HPA-Achsen-Aktivierung, autonome Dysregulation und proinflammatorische Zytokinproduktion auslöst, begleitet von dokumentierten dysbiotischen Verschiebungen des Darmmikrobioms (Abnahme von Lactobacillus und Bifidobacterium, Zunahme von Pathobionten). Umgekehrt zeigen Meditationspraktiken — Achtsamkeit, Yoga, transzendentale Meditation — Effekte auf Telomerlänge, DNA-Methylierung, Expression entzündungsassoziierter Gene und Mikrobiomzusammensetzung. Die Übersicht stützt das Konzept einer Darm-Hirn-Immun-Psyche-Achse und motiviert Studien zu Mind-Body-Interventionen bei stressbedingter Mikrobiomdysfunktion.

[382] Zeb F, Wu X, Chen L et al. Effect of time-restricted feeding on metabolic risk and circadian rhythm associated with gut microbiome in healthy males. Br J Nutr. 2020. · Link

Diese Studie untersuchte die Auswirkungen des zeitlich begrenzten Essens (Time-Restricted Feeding, TRF) auf Stoffwechselmarker, zirkadianen Rhythmus und Darmmikrobiom bei gesunden erwachsenen Männern. Die Probanden wurden für eine 25-tägige Studie der TRF-Gruppe (n=56) oder der Nicht-TRF-Gruppe (n=24) zugeteilt. Blutproben wurden vor und nach der TRF-Periode (TRF-Gruppe) oder einmalig nach 25 Tagen (Nicht-TRF-Gruppe) entnommen. Serumlipid- und Leberwerte wurden gemessen; mittels Real-Time-PCR wurde die Expression zirkadianer und entzündungsassoziierter Gene bestimmt. TRF verbesserte das Serumlipidprofil und die Leberwerte, modulierte die Genexpression zirkadianer und entzündlicher Gene in einer für den Stoffwechsel günstigen Richtung und bewirkte mikrobiomassoziierte Rhythmusveränderungen. Die Ergebnisse unterstützen TRF als nichtpharmakologische Strategie, die das Essfenster mit der zirkadianen Biologie abstimmt, um das metabolische Risiko zu senken.

[402] Feuerstadt P, Louie TJ, Lashner B et al. SER-109, an Oral Microbiome Therapy for Recurrent Clostridioides difficile Infection. New England Journal of Medicine. 2022. · Link

Diese Phase-III-RCT (ECOSPOR III) testete SER-109, ein orales Mikrobiom-Therapeutikum aus gereinigten Firmicutes-Sporen, bei Erwachsenen mit ≥3 CDI-Episoden (einschließlich der qualifizierenden akuten Episode). Nach leitliniengerechter Antibiotikatherapie erhielten die Patienten SER-109 oder Placebo (4 Kapseln täglich über 3 Tage). Die Diagnose erforderte einen Toxinnachweis beim Studieneinschluss, mit Stratifizierung nach Alter und Antibiotikum. Der primäre Wirksamkeitsendpunkt war die Reduktion des CDI-Rezidivrisikos nach 8 Wochen. SER-109 erreichte eine signifikante Überlegenheit gegenüber Placebo hinsichtlich des anhaltenden klinischen Ansprechens. Die Analysen dokumentierten zudem eine Mikrobiom-Engraftment und Veränderungen mikrobieller Metaboliten, die mit dem Wirkmechanismus der Sporenformulierung übereinstimmten. Die Studie stützte die FDA-Zulassung von SER-109 (Vowst) als erstes orales Mikrobiom-Therapeutikum für rezidivierende CDI.

[476] Marotz CA, Sanders JG, Zuniga C et al. Improving Saliva Shotgun Metagenomics by Chemical Host DNA Depletion. Microbiome. 2018. · Link

Um Shotgun-Metagenomsequenzierung von durch Wirts-DNA dominierten Mundproben zu ermöglichen, wurden drei kommerzielle Wirts-DNA-Depletionskits, Größenfiltration und eine neuartige Methode aus osmotischer Lyse und Propidiummonoazid (lyPMA) im humanen Speichel verglichen. lyPMA war die effizienteste Methode und reduzierte die wirtsassoziierten Reads von 89,29 ± 0,03 % in unbehandelten Proben auf 8,53 ± 0,10 %. Zudem zeigten lyPMA-behandelte Proben den geringsten taxonomischen Bias im Vergleich zu unbehandelten Kontrollen. Die Methode wird für die Anreicherung mikrobieller DNA aus wirtsreichen Mundproben in metagenomischen Studien empfohlen.

[504] Gionchetti P, Rizzello F, Helwig U et al. Prophylaxis of pouchitis onset with probiotic therapy: a double-blind, placebo-controlled trial. Gastroenterology. 2003. · Link

Die 2003 in Gastroenterology veröffentlichte Arbeit von Gionchetti und Kollegen ist die wegweisende doppelblinde, placebokontrollierte Studie zum Probiotikum VSL#3 zur Prophylaxe des Pouchitis-Auftretens nach ileoanaler Pouch-Anastomose (IPAA) bei Colitis ulcerosa. Vierzig Patienten mit Colitis ulcerosa nach IPAA wurden für ein Jahr randomisiert VSL#3 (eine Mischung aus vier Lactobacillus-, drei Bifidobacterium-Stämmen und Streptococcus thermophilus) oder Placebo zugeteilt. Pouchitis trat bei 10 % der VSL#3-Gruppe gegenüber 40 % unter Placebo auf (p<0,05), mit signifikant besserer Lebensqualität unter dem Probiotikum. Die Studie etablierte VSL#3 als Evidenz der Empfehlungsstärke A für die Pouchitis-Prävention in den ECCO- und AGA-Leitlinien.

[505] Bin-Nun A, Bromiker R, Wilschanski M et al. Oral probiotics prevent necrotizing enterocolitis in very low birth weight neonates. J Pediatr. 2005. · Link

Neugeborene mit ≤1500 g wurden randomisiert entweder täglicher Nahrungsergänzung mit einer probiotischen Mischung (Bifidobacterium infantis, Streptococcus thermophilus, Bifidobacterium bifidus; 10^9 KBE/Tag) oder keiner Supplementierung zugeteilt. Geburtsgewicht, Gestationsalter und Zeit bis zur vollen enteralen Ernährung unterschieden sich zwischen 72 Studien- und 73 Kontroll-Säuglingen nicht. Die Inzidenz der nekrotisierenden Enterokolitis (NEC) war in der Probiotikagruppe signifikant reduziert (4 % vs. 16,4 %; p=0,03), und der Schweregrad der NEC nach Bell-Kriterien war geringer (2,3 ± 0,5 vs. 1,3 ± 0,5; p=0,005). Eine prophylaktische Probiotikagabe reduziert sowohl die Inzidenz als auch den Schweregrad der NEC bei Frühgeborenen mit sehr niedrigem Geburtsgewicht.

[506] Sokol H, Pigneur B, Watterlot L et al. Faecalibacterium prausnitzii is an anti-inflammatory commensal bacterium identified by gut microbiota analysis of Crohn disease patients. Proc Natl Acad Sci USA. 2008. · Link

Das mukosaassoziierte Mikrobiom wurde bei Patienten mit Morbus Crohn (CD) zum Zeitpunkt der chirurgischen Resektion und 6 Monate später mittels FISH profiliert. Eine Verminderung von Faecalibacterium prausnitzii — einem bedeutenden Vertreter der Firmicutes — war mit einem höheren Risiko für ein postoperatives ileales CD-Rezidiv assoziiert; ein niedrigerer F.-prausnitzii-Anteil an der resezierten ilealen Mukosa korrelierte zudem mit dem endoskopischen Rezidiv nach 6 Monaten. In-vitro- und In-vivo-Experimente (TNBS-induzierte Kolitis) zeigten entzündungshemmende Effekte von F. prausnitzii. Die Spezies ist ein potenzieller Biomarker für das postoperative Rezidivrisiko und ein Kandidat für die therapeutische Anwendung bei Morbus Crohn.

[507] Costello SP, Hughes PA, Waters O et al. Effect of fecal microbiota transplantation on 8-week remission in patients with ulcerative colitis: a randomized clinical trial. JAMA. 2019. · Link

Eine multizentrische, randomisierte, doppelblinde Studie an drei australischen Zentren schloss 73 Erwachsene mit leichter bis mittelschwerer Colitis ulcerosa ein. Die Patienten erhielten anaerob aufbereiteten gepoolten Spender-FMT (n=38) oder autologen FMT (n=35) per Koloskopie, gefolgt von 2 Einläufen über 7 Tage, mit 12-monatiger Nachbeobachtung. Es wurde die Hypothese aufgestellt, dass die anaerobe Stuhlaufbereitung die mikrobielle Lebensfähigkeit erhöht und eine Wirksamkeit mit kürzerer, weniger intensiver FMT-Therapie ermöglicht. Die Studie stützt anaerob aufbereiteten, kurzzeitigen FMT als wirksame Induktionstherapie bei aktiver Colitis ulcerosa.

[508] Camilleri, M. Diagnosis and treatment of irritable bowel syndrome: a review. JAMA. 2021. · Link

Das Reizdarmsyndrom (RDS) betrifft 7-16 % der US-Bevölkerung, am häufigsten Frauen und junge Erwachsene, mit direkten Jahreskosten von über 1 Milliarde US-Dollar. Die Diagnose erfolgte traditionell symptombasiert. Validierungsstudien konsensbasierter symptomorientierter Kriterien favorisieren eine einfachere Identifikation der Kardinalsymptome (Bauchschmerzen, Stuhlgangsstörung, Blähungen) sowie den Ausschluss von Alarmsymptomen (unbeabsichtigter Gewichtsverlust, rektale Blutung, kürzliche Veränderung der Stuhlgewohnheiten). Die diagnostische Genauigkeit wird durch eine erweiterte Anamnese, körperliche Untersuchung einschließlich digital-rektaler Untersuchung sowie grundlegende Screening-Tests (Hämoglobin, C-reaktives Protein) zum Ausschluss organischer Erkrankungen verbessert.

[510] Verdu EF, Galipeau HJ, Jabri B. Novel players in coeliac disease pathogenesis: role of the gut microbiota. Nat Rev Gastroenterol Hepatol. 2015. · Link

Mehrere Studien zeigen eine veränderte Zusammensetzung und Funktion des Darmmikrobioms bei Zöliakie — Veränderungen, die dem Krankheitsbeginn vorausgehen und/oder unter glutenfreier Diät fortbestehen können. Das Mikrobiom kann die zöliakieassoziierte Immunpathologie fördern oder abschwächen. Der Übersichtsartikel fasst die aktuelle Evidenz zum Zusammenspiel von Wirtsgenetik, Umweltfaktoren und intestinalem Mikrobiom in der Krankheitspathogenese zusammen und betont die Bedeutung von Tiermodellen (mittels gnotobiotischer Technologie) und Langzeitstudien zur Klärung von Ursache-Wirkungs-Beziehungen sowie zur Bewertung der Mikrobiommodulation als therapeutische oder präventive Strategie.

[511] Kostic AD, Chun E, Robertson L et al. Fusobacterium nucleatum potentiates intestinal tumorigenesis and modulates the tumor-immune microenvironment. Cell Host Microbe. 2013. · Link

Fusobacterium-Spezies waren in humanen Kolonadenomen im Vergleich zum umgebenden Gewebe sowie im Stuhl von Patienten mit kolorektalem Adenom und Karzinom im Vergleich zu gesunden Probanden angereichert. Im ApcMin/+-Mausmodell erhöhte F. nucleatum die Tumormultiplizität und rekrutierte selektiv tumorinfiltrierende myeloide Zellen, was die Tumorprogression förderte. Tumoren von F.-nucleatum-exponierten Mäusen zeigten eine proinflammatorische Signatur, die der von Fusobacterium-positiven humanen kolorektalen Karzinomen entsprach. Im Gegensatz zu anderen CRC-assoziierten Bakterien verschlimmerte F. nucleatum weder Kolitis noch entzündungsassoziierte Karzinogenese, was auf einen eigenständigen, myeloid-getriebenen Mechanismus hindeutet.

[513] Davar D, Dzutsev AK, McCulloch JA et al. Fecal microbiota transplant overcomes resistance to anti-PD-1 therapy in melanoma patients. Science. 2021. · Link

Eine klinische Studie untersuchte responderabgeleiteten FMT in Kombination mit Anti-PD-1-Therapie bei PD-1-refraktären Melanompatienten. Die Kombination wurde gut vertragen, erbrachte bei 6 von 15 Patienten einen klinischen Nutzen und induzierte eine rasche, anhaltende Mikrobiomveränderung. Responder zeigten eine erhöhte Häufigkeit von Taxa, die zuvor mit dem Ansprechen auf Anti-PD-1 assoziiert waren, eine gesteigerte CD8+-T-Zell-Aktivierung und eine verminderte Anzahl IL-8-exprimierender myeloider Zellen. Eigenständige proteomische und metabolomische Signaturen sowie transkingdom-übergreifende Netzwerkanalysen bestätigten die Regulation dieser Immunveränderungen durch das Darmmikrobiom. FMT kann die Resistenz gegen die PD-1-Blockade beim Melanom überwinden.

[514] Walters WA, Xu Z, Knight R. Meta-analyses of human gut microbes associated with obesity and IBD. FEBS Lett. 2014. · Link

Eine konsistente IBD-Mikrobiom-Signatur wurde über mehrere Kohorten hinweg identifiziert, die bei erneuter Analyse der 16S-rRNA-Daten mit einer einheitlichen Pipeline eine hochpräzise Klassifikation von CED-Patienten gegenüber Nicht-CED-Personen ermöglichte. Im Gegensatz dazu konnten Personen zwar innerhalb jeder Kohorte mit signifikanter Genauigkeit als schlank oder adipös klassifiziert werden — konsistent mit experimentellem Phänotyptransfer —, jedoch waren die Adipositas-Signaturen selbst bei harmonisierter Analyse zwischen den Studien nicht konsistent. Die Ergebnisse zeigen, dass Mikroben-Zustand-Korrelationen mit kleineren Effektstärken (Adipositas) andere Kohorten- und Analysestrategien erfordern als solche mit größeren Effekten (CED).

[515] Vrieze A, Van Nood E, Holleman F et al. Transfer of intestinal microbiota from lean donors increases insulin sensitivity in individuals with metabolic syndrome. Gastroenterology. 2012. · Link

Männliche Empfänger mit metabolischem Syndrom wurden randomisiert einer dünndarmigen Infusion von allogenem (Spender-schlank) oder autologem Darmmikrobiom zugeteilt. Sechs Wochen nach der Infusion mit Spendermaterial von schlanken Spendern stieg die Insulinsensitivität an (mediane Glukose-Verschwinderate: 26,2 → 45,3 μmol/kg/min; p<0,05), begleitet von einer parallelen Zunahme butyratproduzierender Darmmikroben. Die Proof-of-Concept-Studie unterstützt die Entwicklung des Darmmikrobioms als therapeutisches Werkzeug zur Verbesserung der Insulinsensitivität beim Menschen.

[516] Aron-Wisnewsky J, Vigliotti C, Witjes J et al. Gut microbiota and human NAFLD: disentangling microbial signatures from metabolic disorders. Nat Rev Gastroenterol Hepatol. 2020. · Link

Eine Dysbiose des Darmmikrobioms wird wiederholt bei Adipositas und Typ-2-Diabetes berichtet, beide stark mit der nichtalkoholischen Fettlebererkrankung (NAFLD) assoziiert. Tierstudien deuten auf eine mögliche kausale Rolle des Darmmikrobioms bei NAFLD hin. Humanstudien beginnen, Mikrobiom-Signaturen zu identifizieren, die gesunde Personen von solchen mit NAFLD, NASH oder Zirrhose unterscheiden, wobei metabolische Störgrößen nicht immer berücksichtigt werden. Heterogene Läsionen, demografische Variabilität und unterschiedliche Sequenzierungs-/Diagnosemethoden könnten widersprüchliche Befunde erklären, was den Bedarf an standardisierten, gut kontrollierten zukünftigen Studien aufzeigt.

[517] Stiemsma LT, Reynolds LA, Turvey SE, Finlay BB. The hygiene hypothesis: current perspectives and future therapies. ImmunoTargets Ther. 2015. · Link

In Industrieländern ist seit den 1980er-Jahren ein stetiger Anstieg atopischer und immunregulatorischer Erkrankungen zu beobachten, parallel zu einem Rückgang von Infektionskrankheiten. Die ursprüngliche „Hygienehypothese“ (Strachan 1989) wurde im letzten Jahrzehnt zu den Hypothesen der „Mikroflora“ und der „alten Freunde“ erweitert, die kommensales Mikrobiom und parasitäre Helminthen mit der normalen Immunentwicklung in Verbindung bringen. Die aktuelle Evidenz unterstützt das Potenzial einer Manipulation des Darmmikrobioms zur Behandlung oder Prävention atopischer Erkrankungen, chronisch-entzündlicher Darmerkrankungen und Typ-1-Diabetes und unterstreicht die Koevolution des menschlichen Immunsystems mit mikrobiellen und parasitären Partnern.

[518] Parodi A, Paolino S, Greco A et al. Small intestinal bacterial overgrowth in rosacea: clinical effectiveness of its eradication. Clin Gastroenterol Hepatol. 2008. · Link

Bei 113 konsekutiven Rosacea-Patienten (31 Männer / 82 Frauen; Durchschnittsalter 52 ± 15 Jahre) und 60 nach Geschlecht und Alter gematchten gesunden Kontrollpersonen wurden Laktulose- und Glukose-Atemtests zur Beurteilung der bakteriellen Dünndarmfehlbesiedlung (SIBO) durchgeführt. SIBO-positive Patienten wurden randomisiert Rifaximin 1200 mg/Tag über 10 Tage oder Placebo zugeteilt; eine SIBO-negative Untergruppe erhielt ebenfalls Rifaximin. Die Eradikation wurde 1 Monat nach Therapieende beurteilt. Die Studie stützt einen klinisch relevanten Zusammenhang zwischen SIBO und Rosacea sowie die Wirksamkeit der rifaximinvermittelten SIBO-Eradikation zur Verbesserung der Rosacea-Symptome.

[519] Kang DW, Adams JB, Coleman DM et al. Long-term benefit of Microbiota Transfer Therapy on autism symptoms and gut microbiota. Sci Rep. 2019. · Link

Offene 2-Jahres-Nachbeobachtung einer Studie mit 18 Teilnehmern zur Microbiota Transfer Therapy (MTT) — einer Kombination aus Antibiotika, Darmreinigung, Magensäurehemmer und FMT — bei Kindern mit Autismus-Spektrum-Störung. Die meisten gastrointestinalen Verbesserungen blieben bestehen, und autismusbezogene Symptome verbesserten sich nach Behandlungsende weiter. Zentrale Mikrobiomveränderungen (signifikant erhöhte bakterielle Diversität sowie relative Häufigkeit von Bifidobacterium und Prevotella) blieben bei der Nachbeobachtung bestehen. Die Ergebnisse stützen die dauerhafte Sicherheit und den Nutzen der FMT-basierten MTT bei Autismus-Spektrum-Störung.

[520] Sampson TR, Debelius JW, Thron T et al. Gut microbiota regulate motor deficits and neuroinflammation in a model of Parkinson's disease. Cell. 2016. · Link

Bei α-Synuclein-überexprimierenden Mäusen als Modell für die Parkinson-Krankheit war das Darmmikrobiom für motorische Defizite, Mikroglia-Aktivierung und α-Synuclein-Pathologie erforderlich. Eine Antibiotikabehandlung besserte die Pathophysiologie bei erwachsenen Tieren, während eine mikrobielle Rekolonisierung sie förderte — was darauf hindeutet, dass postnatale Darm-Hirn-Signalwege die Erkrankung modulieren. Die orale Gabe spezifischer mikrobieller Metaboliten an keimfreie Mäuse förderte Neuroinflammation und motorische Symptome. Die Ergebnisse etablieren einen funktionellen Zusammenhang zwischen Darmbakterien und Synukleinopathien und legen die Mikrobiommodulation als therapeutische Strategie bei Parkinson nahe.

[521] Liu RT, Walsh RFL, Sheehan AE. Prebiotics and probiotics for depression and anxiety: a systematic review and meta-analysis of controlled clinical trials. Neurosci Biobehav Rev. 2019. · Link

Eine Random-Effects-Metaanalyse von 34 kontrollierten klinischen Studien untersuchte die Wirkung von Präbiotika und Probiotika auf Depression und Angst. Präbiotika unterschieden sich nicht von Placebo bei Depression (d=-0,08; p=0,51) oder Angst (d=0,12; p=0,11). Probiotika zeigten kleine, aber signifikante Effekte bei Depression (d=-0,24; p<0,01) und Angst (d=-0,10; p=0,03). Die Art der Stichprobe moderierte den probiotischen Effekt auf Depression, mit einem größeren Effekt in klinischen/medizinischen Stichproben (d=-0,45; p<0,001) als in Gemeindestichproben; eine vorläufige, auf psychiatrische Stichproben beschränkte Analyse ergab einen mittleren bis großen Effekt (d=-0,73; p<0,001).

[522] Dominy SS, Lynch C, Ermini F et al. Porphyromonas gingivalis in Alzheimer's disease brains: evidence for disease causation and treatment with small-molecule inhibitors. Sci Adv. 2019. · Link

Porphyromonas gingivalis, der Schlüsselpathogen der chronischen Parodontitis, sowie seine toxischen Gingipain-Proteasen wurden in Gehirnen von Alzheimer-Patienten nachgewiesen, wobei die Gingipain-Spiegel mit der Tau- und Ubiquitin-Pathologie korrelierten. Eine orale P.-gingivalis-Infektion bei Mäusen kolonisierte das Gehirn und erhöhte die Aβ1-42-Produktion. Gingipaine waren in vitro und in vivo neurotoxisch und schädigten Tau. Niedermolekulare Gingipain-Inhibitoren reduzierten die zerebrale P.-gingivalis-Last, blockierten die Aβ1-42-Produktion, milderten die Neuroinflammation und retteten hippocampale Neurone — was die Gingipain-Hemmung als therapeutische Strategie bei Alzheimer stützt.

[523] Scher JU, Sczesnak A, Longman RS et al. Expansion of intestinal Prevotella copri correlates with enhanced susceptibility to arthritis. eLife. 2013. · Link

Rheumatoide Arthritis (RA) ist eine systemische Autoimmunerkrankung, die durch genetische und Umweltfaktoren bedingt wird. Die Autoren führten eine 16S-Sequenzierung an 114 Stuhlproben (RA-Patienten und Kontrollen) sowie eine Shotgun-Sequenzierung an einer Teilstichprobe von 44 durch. Prevotella copri korrelierte stark mit der Erkrankung bei neu diagnostizierter, unbehandelter RA (NORA); eine erhöhte Prevotella-Häufigkeit korrelierte mit einer verminderten Bacteroides-Häufigkeit und dem Verlust berichteter nützlicher Mikroben. Auch spezifische Prevotella-Gene korrelierten mit der Erkrankung. Die Ergebnisse verknüpfen die Expansion von P. copri mit der frühen RA-Pathogenese und legen mikrobiombasierte Biomarker und therapeutische Zielstrukturen nahe.

In einem Ratten-CKD-Modell (0,7 % Adenin-Futter über 2 Wochen) wurde oral verabreichte Aktivkohle AST-120 (4 g/kg/Tag über 2 Wochen) hinsichtlich ihrer vermuteten Fähigkeit getestet, Harnstoff und harnstoffabgeleitetes Ammoniak zu binden und dadurch die durch CKD verursachte Störung der intestinalen Epithelbarriere und systemische Entzündung zu mindern. Chronische Nierenerkrankung (CKD) beeinträchtigt die intestinale Barrierefunktion und ermöglicht so den systemischen Einstrom schädlicher Substanzen. Die Studie stützt AST-120 als therapeutische Strategie zum Erhalt epithelialer Tight Junctions und zur Reduktion systemischer Entzündung bei CKD durch Veränderung des chemischen Darmmilieus.

[525] Pasini E, Aquilani R, Testa C et al. Pathogenic gut flora in patients with chronic heart failure. JACC Heart Fail. 2016. · Link

60 stabile, gut ernährte Patienten mit chronischer Herzinsuffizienz (CHF; NYHA I-II n=30; NYHA III-IV n=30) sowie 20 gematchte gesunde Kontrollpersonen unterzogen sich einer Stuhlkultur auf Bakterien und Pilze (Candida), einer Messung der intestinalen Permeabilität (Cellobiose-Zuckertest), einer echokardiografischen Bestimmung des rechtsatrialen Drucks (RAP) sowie einer CRP-Messung. Die Studie korreliert pathogene Darmflora und intestinale Permeabilität mit Krankheitsschwere, venöser Blutstauung und Entzündung bei CHF und stützt die Hypothese, dass die Translokation von Darmbakterien zur systemischen Entzündung bei CHF beiträgt.

[526] Anand S, Mande SS. Diet, microbiota and gut-lung connection. Front Microbiol. 2018. · Link

Das Darmmikrobiom beeinflusst die metabolische und immunologische Homöostase. Die Ernährung ist ein wesentlicher Determinant seiner Zusammensetzung und der von ihm produzierten Metaboliten, die die gastrointestinale Immunität modulieren und entfernte Organe wie Lunge und Gehirn beeinflussen. Mikroaspiration von Darmbakterien und Migration sensibilisierter Immunzellen über Lymphe oder Blut können ebenfalls organspezifische Immunantworten prägen. Dysbiose wurde mit Lungenerkrankungen einschließlich Allergie, Asthma und zystischer Fibrose in Verbindung gebracht, was eine Darm-Lungen-Achse als therapeutisches Ziel bei respiratorischen Erkrankungen unterstützt.

[541] Knight R, Vrbanac A, Taylor BC et al. Best practices for analysing microbiomes. Nat Rev Microbiol. 2018. · Link

Übersichtsarbeit zu bewährten Praktiken für Studiendesign, Wahl der molekularen Technologie, Datenanalyse und Multi-Omics-Integration bei Mikrobiomstudien. Die Autoren empfehlen exakte Sequenzvarianten (ASVs) anstelle von OTU-basierten Analysen, erörtern Methoden zur Kombination metagenomischer und metabolomischer Daten und behandeln die kompositionelle Datenanalyse, in der besonders rasche Fortschritte erzielt wurden. Klassische Anliegen des Studiendesigns und der Reproduzierbarkeit von Forschung bleiben von zentraler Bedeutung. Deren Berücksichtigung ermöglicht tiefere Einblicke aus Mikrobiom-Datensätzen in humanen und umweltbezogenen Kontexten.

[542] McDonald D, Hyde E, Debelius JW et al. American Gut: an Open Platform for Citizen Science Microbiome Research. mSystems. 2018. · Link

Das American-Gut-Projekt verglich über 10.000 von Bürgerwissenschaftlern bereitgestellte Stuhlproben aus den USA, Großbritannien und Australien mit Umweltproben unter Verwendung standardisierter Protokolle des Earth Microbiome Project. Humane Stuhlmikrobiome zeigten eine unerwartet große Beta-Diversität im Vergleich zu Umweltproben. Die offene Datenintegration ermöglichte die Entdeckung neuer Moleküle und ungezielter metabolomischer Assoziationen mit vielfältiger Pflanzenkost (ein stärkerer Prädiktor als vereinfachende kategoriale Variablen wie Veganismus). Die Arbeit zeigt die Machbarkeit postversandter, selbst gesammelter Mikrobiomproben zur Reproduktion bekannter und Entdeckung neuer Assoziationen, einschließlich Zusammenhängen mit psychiatrischen Erkrankungen und individuellen Störungen wie Operationen.

[543] Allaband C, McDonald D, Vázquez-Baeza Y et al. Microbiome 101: Studying, Analyzing, and Interpreting Gut Microbiome Data for Clinicians. Clin Gastroenterol Hepatol. 2019. · Link

Klinisch orientierte Übersichtsarbeit zu Mikrobiominhalt, inter- und intraindividueller Variabilität, Studiendesign-Überlegungen und Störgrößen sowie Labor- und computergestützten Methoden zur Erfassung von Mikrobiom, Genprodukten und Metaboliten. Häufige Fallstricke für Kliniker werden hervorgehoben: die Fehlannahme, das individuelle Mikrobiom sei stabil; dass Ernährung rasche Veränderungen bewirkt, die im Verhältnis zu interindividuellen Unterschieden groß sind; dass alle Menschen ein gemeinsames Kern-Stuhlmikrobiom teilen; und dass alle Labor-/Computerpipelines gleichwertige Ergebnisse liefern. Das Verständnis der aktuellen Grenzen und des zukünftigen Potenzials ist für die Übertragung in die klinische Routineversorgung essenziell.

[545] Walsham NE, Sherwood RA. Fecal calprotectin in inflammatory bowel disease. Clin Exp Gastroenterol. 2016. · Link

CED und RDS teilen viele klinische Symptome, sodass eine genaue Diagnose unerlässlich ist, da sich die CED-Therapie rasch weiterentwickelt, während RDS größtenteils symptomatisch behandelt wird. Die klinische Beurteilung in Kombination mit Bildgebung und Endoskopie war lange die diagnostische Hauptstütze. In den letzten zehn Jahren haben fäkale Biomarker der gastrointestinalen Entzündung — vor allem Calprotectin, ein zytosolisches Neutrophilenprotein — Einzug in die Routineversorgung gehalten. Calprotectin ermöglicht eine objektive Beurteilung der Krankheitsaktivität und des Therapieansprechens bei den chronisch remittierend-rezidivierenden Verläufen der CED (Morbus Crohn, Colitis ulcerosa).

[546] Scheffler L, Crane A, Heyne H et al. Widely Used Commercial ELISA Does Not Detect Precursor of Haptoglobin2, but Recognizes Properdin as a Potential Second Member of the Zonulin Family. Front Endocrinol. 2018. · Link

Die Autoren zeigen, dass der weitverbreitete kommerzielle Zonulin-ELISA nicht das Prä-Haptoglobin-2 ('echtes' Zonulin) misst: Massenspektrometrie identifizierte Komplementfaktor C3 und Properdin (Komplementfaktor P) als die vom Kit erkannten Proteine, nicht Prä-HP2 — was die Validität von mit diesem Assay erhobenen Zonulin-Daten als Barrieremarker infrage stellt.

[547] Rezaie A, Buresi M, Lembo A et al. Hydrogen and methane-based breath testing in gastrointestinal disorders: The North American Consensus. Am J Gastroenterol. 2017. · Link

Vorbereitende Umfragefragen zu fünf Bereichen (Indikationen, Vorbereitung, Durchführung, Interpretation, Wissenslücken) wurden an 17 klinische Wissenschaftler versandt; 10 nahmen an einem Präsenztreffen teil. Mittels evidenzbasiertem Ansatz wurden 28 Aussagen finalisiert und von der Arbeitsgruppe anonym abgestimmt. Zu 26 Aussagen wurde in allen fünf Bereichen Konsens erzielt. Diese Leitlinien zielen darauf ab, Indikationen, Methodik und Interpretation von Atemtests bei Kohlenhydrat-Malabsorptionssyndromen und bakterieller Dünndarmfehlbesiedlung (SIBO) zu standardisieren.

[548] Eisenhofer R, Minich JJ, Marotz C, Cooper A, Knight R, Weyrich LS. Contamination in Low Microbial Biomass Microbiome Studies: Issues and Recommendations. Trends Microbiol. 2019. · Link

Next-Generation-Sequenzierung in der Mikrobiomforschung ermöglicht hochsensitive Erhebungen mikrobieller Gemeinschaften, erfasst aber ebenso effizient Kontaminations-DNA und Kreuzkontamination, insbesondere bei Proben mit niedriger Biomasse. Die Autoren geben einen Überblick über Quellen und Auswirkungen von Kontamination und benennen zentrale Gegenmaßnahmen. Sie schlagen eine Mindestkriterien-Checkliste namens 'RIDE' vor, um die Validität künftiger Studien mit niedriger mikrobieller Biomasse zu verbessern — sie umfasst Reagenzien- und Gerätekontrollen, Nachverfolgung interner Kontamination, DNA-Verdünnungsreihen und experimentelle Positivkontrollen.

[549] Karstens L, Asquith M, Davin S et al. Controlling for Contaminants in Low-Biomass 16S rRNA Gene Sequencing Experiments. mSystems. 2019. · Link

Derselbe Datensatz wie Ref-471: Eine Verdünnungsreihe einer künstlichen Gemeinschaft testete vier computergestützte Dekontaminationsmethoden (Filterung anhand von Negativkontrollen, Häufigkeitsfilterung, Decontam, SourceTracker). Der Anteil an Kontaminations-DNA stieg mit abnehmender Biomasse — 80,1 % in der am stärksten verdünnten Probe. Der Vergleich liefert eine Orientierung für die Wahl bioinformatischer Pipelines zur Kontaminationsentfernung, insbesondere bei Proben mit niedriger mikrobieller Biomasse, bei denen In-silico-Methoden inhärente Grenzen haben.

[558] Kennedy KM, de Goffau MC, Perez-Muñoz ME et al. Questioning the fetal microbiome illustrates pitfalls of low-biomass microbial studies. Nature. 2023. · Link

Die Autoren bewerten aktuelle Studien, die eine mikrobielle Besiedlung menschlicher Föten und der intrauterinen Umgebung postulieren, aus reproduktionsbiologischer, mikrobiell-ökologischer, bioinformatischer, immunologischer, klinisch-mikrobiologischer und gnotobiologischer Perspektive. Sie kommen zu dem Schluss, dass die nachgewiesenen mikrobiellen Signale wahrscheinlich auf Kontamination während der Probenentnahme, DNA-Extraktion oder Sequenzierung zurückzuführen sind. Die Existenz lebender, sich replizierender mikrobieller Populationen in gesundem fetalem Gewebe ist mit etablierten immunologischen, klinisch-mikrobiologischen und aus keimfreien Säugetieren abgeleiteten Grundsätzen unvereinbar. Das fetale Mikrobiom dient als warnendes Beispiel für die Fallstricke der Niedrig-Biomasse-Sequenzierung und die Notwendigkeit eines interdisziplinären Ansatzes.

[559] Drossman DA, Hasler WL. Rome IV — Functional GI Disorders: Disorders of Gut-Brain Interaction. Gastroenterology. 2016. · Link

Die 2016 in Gastroenterology veröffentlichte Arbeit von Drossman und Hasler stellt Rome IV vor — die umfassende Überarbeitung der Rome-Diagnosekriterien für funktionelle gastrointestinale Störungen, nun als 'Störungen der Darm-Hirn-Interaktion' neu gefasst. Der neue Rahmen integriert biopsychosoziale Konzepte, die Darm-Hirn-Mikrobiom-Achse und viszerale Hypersensitivität und ersetzt die ältere Bezeichnung 'funktionell' durch eine mechanismusbewusste Terminologie. Die Arbeit beschreibt Aktualisierungen der Diagnosekriterien für RDS, funktionelle Dyspepsie, funktionelle Obstipation/Diarrhoe, Bauchschmerzen und weitere Störungen, mit überarbeiteten Symptomhäufigkeitsschwellen und Subtyp-Definitionen. Rome IV ist die maßgebliche weltweite Referenz für die Diagnose funktioneller gastrointestinaler Störungen/Darm-Hirn-Interaktionsstörungen und wird umfassend in klinischer Praxis, Forschung und der Mikrobiom-RDS-Literatur zitiert.

[560] Thomas RL, Jiang L, Adams JS et al. Vitamin D Metabolites and the Gut Microbiome in Older Men. Nat Commun. 2020. · Link

Querschnittsanalyse an 567 älteren Männern: Höhere Werte des aktiven 1,25(OH)2D waren mit einer größeren Häufigkeit butyratproduzierender Bakterien (einschließlich Faecalibacterium) und höherer mikrobieller Diversität assoziiert. Die kausale Richtung ist unklar, doch der positive Zusammenhang wird durch die Humandaten gestützt.

[561] Hill C, Guarner F, Reid G et al. The International Scientific Association for Probiotics and Prebiotics consensus statement on the scope and appropriate use of the term probiotic. Nat Rev Gastroenterol Hepatol. 2014. · Link

Ein ISAPP-Expertengremium kam im Oktober 2013 zusammen, um das Feld der Probiotika 13 Jahre nach der ursprünglichen FAO/WHO-Definition zu überprüfen. Das Gremium bestätigte die FAO/WHO-Definition — 'lebende Mikroorganismen, die bei Verabreichung in angemessenen Mengen einen gesundheitlichen Nutzen für den Wirt erbringen' — als weiterhin relevant und ausreichend weit gefasst, um aktuelle und künftige Anwendungen abzudecken. Unstimmigkeiten zwischen dem FAO/WHO-Expertenkonsultationsbericht und den FAO/WHO-Leitlinien wurden im Licht wissenschaftlicher und praktischer Fortschritte geklärt. Die Konsenserklärung fördert eine präzisere Verwendung des Begriffs 'Probiotikum', um Ärzten und Verbrauchern die Unterscheidung von Marktprodukten zu erleichtern.

[562] Su GL, Ko CW, Bercik P et al. AGA Clinical Practice Guidelines on the Role of Probiotics in the Management of Gastrointestinal Disorders. Gastroenterology. 2020. · Link

Die 2020 in Gastroenterology veröffentlichte Arbeit von Su, Ko, Bercik und Kollegen stellt die klinischen Praxisleitlinien der American Gastroenterological Association (AGA) zur Rolle von Probiotika beim Management gastrointestinaler Erkrankungen vor. Das Expertengremium überprüfte die Evidenz zu Pouchitis, Clostridioides-difficile-Infektion, antibiotikaassoziierter Diarrhoe, RDS, CED, akuter infektiöser Gastroenteritis (bei Erwachsenen und Kindern) sowie nekrotisierender Enterokolitis. Die Leitlinie empfiehlt Probiotika mit Einschränkung für ausgewählte Indikationen (Pouchitis-Prophylaxe: VSL#3; Prävention der nekrotisierenden Enterokolitis: Kombinationspräparate aus Lactobacillus und Bifidobacterium) und rät wegen unzureichender Evidenz von Probiotika bei RDS, CED-Induktions-/Erhaltungstherapie und akuter infektiöser Gastroenteritis bei Erwachsenen ab. Die Leitlinie ist die maßgebliche AGA-Referenz für den evidenzbasierten Einsatz von Probiotika bei gastrointestinalen Erkrankungen.

[563] Gibson GR, Hutkins R, Sanders ME et al. Expert consensus document: The International Scientific Association for Probiotics and Prebiotics (ISAPP) consensus statement on the definition and scope of prebiotics. Nat Rev Gastroenterol Hepatol. 2017. · Link

Ein ISAPP-Expertengremium kam im Dezember 2016 zusammen, um die Definition von Präbiotika zu überprüfen und zu aktualisieren. In Übereinstimmung mit dem ursprünglichen Konzept definiert die aktualisierte Fassung ein Präbiotikum als 'ein Substrat, das selektiv von Wirtsmikroorganismen genutzt wird und einen gesundheitlichen Nutzen erbringt'. Die erweiterte Definition erlaubt nicht-kohlenhydrathaltige Substrate, Anwendungen jenseits des Gastrointestinaltrakts sowie den Einsatz in verschiedenen Nicht-Lebensmittelkategorien; die Voraussetzung selektiver, mikrobiomvermittelter Mechanismen bleibt bestehen. Dokumentierte gesundheitliche Nutzeffekte sind erforderlich, und die Definition gilt sowohl für humane als auch für tierische Präbiotika.

[564] Salminen S, Collado MC, Endo A et al. The International Scientific Association of Probiotics and Prebiotics (ISAPP) consensus statement on the definition and scope of postbiotics. Nat Rev Gastroenterol Hepatol. 2021. · Link

Ein ISAPP-Gremium überprüfte 2019 den zunehmend verwendeten, aber uneinheitlich definierten Begriff 'Postbiotikum'. Es definierte ein Postbiotikum als 'eine Zubereitung aus unbelebten Mikroorganismen und/oder deren Bestandteilen, die dem Wirt einen gesundheitlichen Nutzen bringt'. Wirksame Postbiotika müssen inaktivierte mikrobielle Zellen oder Zellbestandteile enthalten, mit oder ohne Metaboliten, die zum beobachteten Gesundheitsnutzen beitragen. Das Gremium erörterte die vorhandene Evidenz für gesundheitliche Effekte von Postbiotika, mögliche Wirkmechanismen, erforderliche Evidenzniveaus, Sicherheitsaspekte und Implikationen für Stakeholder.

[565] Wilson BC, Vatanen T, Cutfield WS, O'Sullivan JM. The Super-Donor Phenomenon in Fecal Microbiota Transplantation. Front Cell Infect Microbiol. 2019. · Link

FMT ist bei rezidivierender Clostridium-difficile-Infektion hochwirksam, seine Wirksamkeit bei chronischen dysbioseassoziierten Erkrankungen war jedoch bislang bescheiden und variabel. Mehrere Studien deuten darauf hin, dass der FMT-Erfolg von der mikrobiellen Diversität und Zusammensetzung des Spenderstuhls abhängt, was zum Konzept des FMT-'Superspenders' führte. Die Übersicht untersucht Schlüsselspezies als Prädiktoren des FMT-Erfolgs und erörtert, wie Wirtsgenetik und Ernährung Engraftment und Erhalt beeinflussen können — und liefert damit einen Rahmen für eine gezieltere, spenderstratifizierte Bakteriotherapie.

[588] Ahmed S, Spence JD. Mediterranean diet, the gut microbiome and meditation: a systematic review. Nutrients. 2022. · Link

Ernährung und körperliche Aktivität prägen beide das Darmmikrobiom mit gesundheitsrelevanten Folgen. Die Übersicht fasst den aktuellen Kenntnisstand dazu zusammen, wie westliche, ketogene, vegane, glutenfreie und mediterrane Ernährungsweisen sowie intensive, ausdauer- und aerobbasierte Bewegungsformen Zusammensetzung und Funktion des Mikrobioms verändern. Zahlreiche Faktoren — Geschlecht, Alter, Lebensstil, Arzneimitteltherapien — beeinflussen ebenfalls das Mikrobiom und verknüpfen es mit Krankheit und Immunstörungen. Wechselwirkungen zwischen Ernährung und Mikrobiom sowie zwischen Bewegung und Mikrobiom erweisen sich als handlungsrelevante Ansatzpunkte für Prävention und Management kardiovaskulärer, neuroendokriner, respiratorischer und muskuloskelettaler Erkrankungen.

[592] Mutlu EA, Comba IY, Cho T et al. Inhalational exposure to particulate matter air pollution alters the composition of the gut microbiome. Environ Pollut. 2018. · Link

C57BL/6-Mäuse wurden über 3 Wochen hinweg 8 Stunden/Tag, 5 Tage/Woche durch Inhalation konzentrierten Umgebungsfeinstaubs (PM) oder gefilterter Luft ausgesetzt. Nach der Exposition wurden Gewebe des Gastrointestinaltrakts und Stuhl entnommen und das Darmmikrobiom analysiert. Das Modell untersucht, wie Feinstaub — direkt abgelagert oder indirekt über mukoziliäre Clearance und Verschlucken von Speichel/Schleim zugeführt — Darmepithel und Mikrobiom verändert. Die Ergebnisse verknüpfen eingeatmete Luftverschmutzung mit Veränderungen des Darmmikrobioms und stützen eine Atemwege-Darm-Achse als Mechanismus, über den Umgebungsfeinstaub zu gastrointestinalen Erkrankungen beitragen kann.

[593] Duan H, Yu L, Tian F et al. Gut microbiota: A target for heavy metal toxicity and a probiotic protective strategy. Sci Total Environ. 2020. · Link

Die Exposition gegenüber Schwermetallen (HM) kann über eine Störung des Darmmikrobioms zur Progression von Stoffwechselerkrankungen beitragen. Die Übersicht beschreibt die wechselseitige Beziehung: Schwermetalle verändern Zusammensetzung und Funktion des Darmmikrobioms, während Darmbakterien die Aufnahme und den Stoffwechsel von Schwermetallen durch physikalische Barriereeffekte, pH- und oxidative Balance-Modulation sowie veränderte Expression von Entgiftungsenzymen und Metalltransportern beeinflussen. Das Darmmikrobiom beeinflusst zudem die Integrität der intestinalen Barriere und wirkt so indirekt auf die Schwermetallabsorption. Probiotische Strategien — verstärkte intestinale Bindung von Schwermetallen, deren Entgiftung, Modulation der Metalltransporter-Expression und Erhalt der Barrierefunktion — werden als Schutzansätze gegen schwermetallinduzierte Dysbiose diskutiert.

[599] Bokulich NA, Chung J, Battaglia T et al. Antibiotics, birth mode, and diet shape microbiome maturation during early life. Sci Transl Med. 2016. · Link

Die mikrobielle Entwicklung wurde bei 43 US-amerikanischen Säuglingen über die ersten zwei Lebensjahre hinweg profiliert. Frühkindliche Expositionen — Antibiotikagabe, Kaiserschnittentbindung und Flaschennahrung — waren mit einer gestörten Etablierung mütterlicher Bakterien, verzögerter Mikrobiomentwicklung und veränderter α-Diversität assoziiert. Diese Befunde veranschaulichen die Komplexität der frühkindlichen Mikrobiomreifung und ihre Empfindlichkeit gegenüber häufigen Störfaktoren im kritischen neonatalen Zeitfenster — mit Relevanz für das langfristige Immun- und Stoffwechselrisiko.

[600] Imhann F, Bonder MJ, Vich Vila A et al. Proton pump inhibitors affect the gut microbiome. Gut. 2016. · Link

PPI-Gebrauch und Darmmikrobiom-Zusammensetzung wurden mittels 16S-Sequenzierung bei 1815 Personen aus drei Kohorten untersucht. PPI-Anwender wurden mit Nichtanwendern pro Kohorte verglichen und die Ergebnisse metaanalytisch zusammengeführt. PPIs zählen weltweit zu den zehn am häufigsten verwendeten Medikamenten und wurden mit einem erhöhten Risiko für enterale Infektionen, insbesondere durch Clostridium difficile, in Verbindung gebracht. Die Studie bestätigt, dass PPI-Gebrauch die Zusammensetzung des Darmmikrobioms in Richtungen verändert, die die Kolonisationsresistenz beeinträchtigen können — was den epidemiologischen Zusammenhang zwischen PPIs und enteralen Infektionen mechanistisch untermauert.

[601] Targownik LE, Fisher DA, Saini SD. AGA Clinical Practice Update on De-Prescribing of Proton Pump Inhibitors: Expert Review. Gastroenterology. 2022. · Link

Eine klinische Aktualisierung liefert Best-Practice-Empfehlungen zum Absetzen von PPIs bei ambulanten Patienten. PPIs zählen zu den am häufigsten verordneten Medikamenten und werden zunehmend für Indikationen mit unsicherem Nutzen eingesetzt, was zu Polypharmazie und wirtschaftlicher Belastung beiträgt. Der PPI-Gebrauch wird zunehmend mit PPI-assoziierten unerwünschten Ereignissen (PAAEs) in Verbindung gebracht. Die Empfehlung fördert strukturierte Strategien zum Absetzen, um die Tablettenlast, tatsächliche Kosten und theoretische Risiken zu reduzieren, während Patienten mit geeigneter Indikation die Therapie fortsetzen können.

[605] Plottel CS, Blaser MJ. Microbiome and malignancy. Cell Host Microbe. 2011. · Link

Warum nur manche Karzinogen-exponierte oder genetisch prädisponierte Personen an Krebs erkranken, ist unklar. Neben klassischen Faktoren hat sich das humane Mikrobiom — Bakterien, Archaeen, Eukaryoten und Viren, die den Menschen seit der Geburt besiedeln — als Modulator erwiesen. Die Übersicht stellt Prinzipien und Paradigmen mikrobiomassoziierter Malignität anhand dreier Fallbeispiele dar: Mikrobiomeffekte auf lokale und benachbarte Neoplasien, das 'Estrobolom'-Modell distaler hormoneller Effekte auf hormonabhängige Krebserkrankungen sowie komplexe Wechselwirkungen zwischen Mikrobiom und einem latenten Virus, die zu Malignität führen.

[609] Berg G, Rybakova D, Fischer D et al. Microbiome definition re-visited: old concepts and new challenges. Microbiome. 2020. · Link

Ein internationales Expertengremium innerhalb des EU-Projekts MicrobiomeSupport (rund 40 Leiter, unterstützt von über 100 Online-Umfrageteilnehmern) befasste sich mit dem Fehlen einer allgemein anerkannten Definition des Begriffs 'Mikrobiom'. Die Arbeit schlägt eine Definition vor, die auf der prägnanten, umfassenden Beschreibung von Whipps et al. aus dem Jahr 1988 basiert, ergänzt um neue Empfehlungen, die die jüngsten technologischen und Forschungsentwicklungen widerspiegeln. Ein Konsens über bewährte Praktiken und ein klarerer konzeptioneller Rahmen sollen die Mikrobiomforschung disziplinübergreifend harmonisieren.

[610] Sender R, Fuchs S, Milo R. Revised estimates for the number of human and bacteria cells in the body. PLoS Biol. 2016. · Link

Berichtete Werte für Zellzahlen im Körper variieren um Größenordnungen und sind selten durch tatsächliche Messungen belegt. Unter Einbeziehung aktueller Daten schätzen die Autoren die Gesamtzahl der Bakterien in einem 70-kg-'Referenzmann' auf 3,8·10^13. Sie schätzen 3,0·10^13 humane Zellen, wobei die hämatopoetische Zelllinie den Großteil ausmacht (etwa 90 %). Das vielzitierte Verhältnis von 10:1 zwischen Bakterien- und humanen Zellen wird revidiert: Bakterien- und humane Zellzahlen liegen in derselben Größenordnung, bei einer Gesamtbakterienmasse von etwa 0,2 kg.

[612] Earle KA, Billings G, Sigal M et al. Quantitative imaging of gut microbiota spatial organization. Cell Host Microbe. 2015. · Link

Die Autoren stellen BacSpace vor, ein flexibles Softwarepaket, sowie eine Bildgebungs-Pipeline zur Hochdurchsatz-Quantifizierung der räumlichen Organisation des Darmmikrobioms in Immunfluoreszenzaufnahmen fixierter Darmquerschnitte. Angewandt auf gnotobiotische und mit humanem Mikrobiom besiedelte Mäuse zeigte die Pipeline, dass die Elimination mikrobiomzugänglicher Kohlenhydrate (MACs) die Schleimschicht des distalen Kolons ausdünnt, die mikrobielle Nähe zum Epithel erhöht und den Entzündungsmarker REG3β steigert. Eine MAC-defiziente Diät verändert zudem die monophyletische räumliche Clusterbildung. Der Ansatz lässt sich auf andere Kontexte übertragen (Invasion von Helicobacter pylori in murine Magendrüsen) und ermöglicht räumlich-funktionelle Studien der Wirt-Mikrobiom-Interaktion.

[613] Smith PM, Howitt MR, Panikov N et al. The microbial metabolites, short-chain fatty acids, regulate colonic Treg cell homeostasis. Science. 2013. · Link

Die Autoren untersuchten die Regulation von Foxp3+-kolonischen regulatorischen T-Zellen (Tregs), die die intestinale Entzündung kontrollieren. Vom Darmmikrobiom produzierte kurzkettige Fettsäuren (SCFA) regulierten Größe und Funktion des kolonischen Treg-Pools und schützten bei Mäusen Ffar2-abhängig vor Kolitis. Die Ergebnisse etablieren eine Klasse häufiger mikrobieller Metaboliten als Mechanismus der Mikrobiom-Immun-Koadaptation, die die kolonische Homöostase unterstützt und eine molekulare Grundlage für SCFA-basierte Interventionen bei chronisch-entzündlichen Darmerkrankungen liefert.

[615] Atarashi K, Tanoue T, Oshima K et al. Treg induction by a rationally selected mixture of Clostridia strains from the human microbiota. Nature. 2013. · Link

Ausgehend von einer gesunden humanen Stuhlprobe isolierte eine sequenzielle Selektionsstrategie 17 Bakterienstämme aus dem indigenen humanen Mikrobiom, die bei kolonisierten keimfreien Mäusen stark CD4+FOXP3+-regulatorische T-Zellen (Tregs) sowie entzündungshemmende Mediatoren (IL-10, ICOS) induzieren. Die Genomsequenzierung zeigte, dass alle 17 Stämme den Clostridien-Clustern IV, XIVa und XVIII zuzuordnen sind, die keine ausgeprägten Toxine oder Virulenzfaktoren aufweisen. Die Arbeit liefert einen rationalen, definierten Konsortium-Ansatz zur Entwicklung immunmodulierender Probiotika für allergische und entzündliche Erkrankungen.

[617] Lindell AE, Zimmermann-Kogadeeva M, Patil KR. Multimodal interactions of drugs, natural compounds and pollutants with the gut microbiota. Nat Rev Microbiol. 2022. · Link

Die Übersicht fasst Mechanismen der Interaktionen zwischen Darmbakterien und Xenobiotika zusammen — Antibiotika, wirtsgerichtete Medikamente, natürliche Lebensmittelbestandteile, Lebensmittelzusatzstoffe und Umweltschadstoffe. Neben der Ernährung haben sich niedermolekulare Medikamente und andere Xenobiotika als bedeutende Einflussfaktoren auf Zusammensetzung und Funktion des Darmmikrobioms erwiesen, mit Konsequenzen für Arzneimittelmetabolismus, Immunmodulation und Krankheitsrisiko. Das Verständnis dieser wechselseitigen Interaktionen ist essenziell für die personalisierte Medizin und die Bewertung von Umweltexpositionen.

[619] Mishra A, Lai GC, Yao LJ et al. Microbial exposure during early human development primes fetal immune cells. Cell. 2021. · Link

Die fetale Immunprägung wurde durch Profiling mikrobieller Signale in fetalen Organen mittels 16S-rRNA-Sequenzierung untersucht. Im 2. Trimenon wurden schwache, aber konsistente mikrobielle Signale in fetalem Darm, Haut, Plazenta und Lunge nachgewiesen. Mehrere lebende Bakterien — darunter Staphylococcus und Lactobacillus — wurden isoliert und induzierten in vitro die Aktivierung von Gedächtnis-T-Zellen im fetalen mesenterialen Lymphknoten. REM und RNA-ISH visualisierten bakterienähnliche Strukturen und eubakterielle RNA im Darmlumen des 14 Wochen alten Fötus, was auf eine selektive Präsenz lebender Mikroben und eine Rolle bei der pränatalen Immunprägung hindeutet. (Die Interpretation ist umstritten — siehe Ref-558 und Ref-479.)

[623] Stewart CJ, Ajami NJ, O'Brien JL et al. Temporal development of the gut microbiome in early childhood from the TEDDY study. Nature. 2018. · Link

Longitudinale Stuhlproben der TEDDY-Studie (3-46 Lebensmonate) von 903 Kindern — 12.005 16S-rRNA- und 10.867 metagenomische Proben — definierten drei Entwicklungsphasen des Darmmikrobioms: Entwicklungsphase (Monate 3-14), Übergangsphase (Monate 15-30) und stabile Phase (Monate 31-46). Der Erhalt von Muttermilch (ausschließlich oder teilweise) war der bedeutendste Einflussfaktor auf die Mikrobiomstruktur; Stillen war mit höheren Anteilen von Bifidobacterium-Spezies (B. breve, B. bifidum) assoziiert, und das Abstillen beschleunigte die durch Firmicutes gekennzeichnete Reifung. Die Ergebnisse charakterisieren die mikrobiell-immunologische Wechselwirkung, die für Inselzell-Autoimmunität und die Entwicklung von Typ-1-Diabetes relevant ist.

[624] von Hertzen L, Hanski I, Haahtela T. Natural immunity. Biodiversity loss and inflammatory diseases are two global megatrends that might be related. EMBO Rep. 2011. · Link

Der 2011 in EMBO Reports veröffentlichte Kommentar von von Hertzen, Hanski und Haahtela mit dem Titel 'Natural immunity. Biodiversity loss and inflammatory diseases are two global megatrends that might be related' fasst eine ökologisch-immunologische Perspektive zusammen, die den Rückgang der Umweltbiodiversität mit der steigenden Krankheitslast entzündlicher und allergischer Erkrankungen verknüpft. Die Autoren postulieren, dass ein verringerter Kontakt mit vielfältigen Umweltmikroben — bedingt durch Urbanisierung, antiseptische Umgebungen, verarbeitete Lebensmittel und den Verlust biodiverser Landschaften — die Trainierung der Immuntoleranz im frühen Leben beeinträchtigt und zu Allergien, Asthma, CED und Autoimmunerkrankungen beiträgt. Sie verknüpfen die Hygiene-/'alte Freunde'-Hypothese mit globalen Biodiversitätsverlustdaten und fordern eine Umweltgesundheitspolitik, die Mikrobiomexposition als öffentliche Gesundheitsmaßnahme einbezieht. Der Artikel ist eine grundlegende Referenz für den Rahmen Biodiversität-Mikrobiom-Gesundheit.

[625] Fitzstevens JL, Smith KC, Hagadorn JI et al. Systematic review of the human milk microbiota. Nutr Clin Pract. 2017. · Link

Eine systematische Übersicht von PubMed (Januar 1964 bis Juni 2015) charakterisierte das Mikrobiom der Muttermilch. Zwölf Studien erfüllten die Einschlusskriterien (gesunde Mütter, englischsprachig, Nachweis von Bakterien in Muttermilch mittels kultivierungsunabhängiger Methoden, Berichterstattung der Ergebnisse auf Gattungsebene). Die Studien unterschieden sich in Geografie sowie in Methoden der Milchgewinnung, -lagerung und -analyse. Muttermilch-Mikroben scheinen den Säuglingsdarm früh zu besiedeln und können kurz- und langfristige Gesundheitsergebnisse des Säuglings beeinflussen; die methodische Heterogenität schränkt den studienübergreifenden Vergleich ein und unterstreicht den Bedarf an standardisierten Protokollen.

[626] Biagi E, Nylund L, Candela M et al. Through ageing, and beyond: gut microbiota and inflammatory status in seniors and centenarians. PLoS One. 2010. · Link

Das Darmmikrobiom junger Erwachsener, älterer Menschen und Hundertjähriger (>100 Jahre) wurde mittels HITChip und qPCR der 16S-rRNA profiliert. Junge Erwachsene und 70-Jährige hatten ein sehr ähnliches Mikrobiom; Hundertjährige unterschieden sich deutlich. Nach 100 Jahren Symbiose zeigte das Mikrobiom eine Umstrukturierung der Firmicutes und eine Anreicherung fakultativ anaerober Bakterien, einschließlich Pathobionten. Das beeinträchtigte Mikrobiom war mit 'Inflammaging' assoziiert — erhöhten Entzündungsmarkern im peripheren Blut —, teilweise erklärt durch eine ausgeprägte Abnahme des entzündungshemmenden Faecalibacterium prausnitzii und verwandter Arten bei Hundertjährigen.

[628] Rothschild D, Weissbrod O, Barkan E et al. Environment dominates over host genetics in shaping human gut microbiota. Nature. 2018. · Link

Genotyp- und Mikrobiomdaten von 1046 gesunden Personen unterschiedlicher Abstammung zeigten, dass die Zusammensetzung des Darmmikrobioms nicht signifikant mit der genetischen Abstammung assoziiert ist und die Wirtsgenetik nur eine untergeordnete Rolle spielt. Umgekehrt hatten genetisch nicht verwandte Personen, die einen Haushalt teilten, signifikant ähnliche Mikrobiome. Über 20 % der interindividuellen Mikrobiomvariabilität waren mit Ernährung, Medikamenten und anthropometrischen Messwerten assoziiert. Mikrobiomdaten verbesserten die Vorhersagegenauigkeit für mehrere humane Merkmale (Glukose, Adipositas-Kennwerte) signifikant im Vergleich zu Modellen, die nur Wirtsgenetik und Umwelt berücksichtigten. Mikrobiomgerichtete Interventionen könnten sich auf unterschiedliche genetische Hintergründe übertragen lassen.

[629] Kurilshikov A, Medina-Gomez C, Bacigalupe R et al. Large-scale association analyses identify host factors influencing human gut microbiome composition. Nat Genet. 2021. · Link

Das MiBioGen-Konsortium analysierte genomweite Genotypen und 16S-Stuhlmikrobiomdaten von 18.340 Personen aus 24 Kohorten. Die mikrobielle Zusammensetzung variierte stark zwischen den Kohorten (nur 9 von 410 Gattungen wurden in über 95 % der Proben nachgewiesen). Eine genomweite Assoziationsstudie identifizierte 31 Loci mit Einfluss auf die Mikrobiomzusammensetzung bei p<5×10^-8. Ein Locus — das Laktase-Gen (LCT) — erreichte studienweite Signifikanz (p=1,28×10^-20) und zeigte eine altersabhängige Assoziation mit der Häufigkeit von Bifidobacterium. Weitere hinweisende Assoziationen waren bei Taxa mit hoher Erblichkeit sowie bei intestinal/zerebral exprimierten Genen angereichert. Die mendelsche Randomisierung deutete auf eine kausale Rolle des Mikrobioms bei Colitis ulcerosa und rheumatoider Arthritis hin.

[630] Cortese R, Lu L, Yu Y et al. Epigenome-Microbiome crosstalk: a potential new paradigm influencing neonatal susceptibility to disease. Epigenetics. 2016. · Link

Die Wechselwirkung zwischen dem unreifen Darmepigenom und der initialen bakteriellen Besiedlung wurde in kritischen neonatalen Phasen untersucht, mit Relevanz für die nekrotisierende Enterokolitis (NEC) bei Frühgeborenen. Die Exposition unreifer Enterozyten gegenüber probiotischen und pathogenen Bakterien erzeugte über 200 Regionen differenzieller DNA-Modifikation mit expositionsspezifischen Mustern. Umgekehrt zeigte ein Mausmodell pränataler Dexamethason-Exposition, dass antenatale Glukokortikoide das Epigenom des Wirts verändern. Die Ergebnisse stützen ein Modell, in dem eine mikrobengesteuerte epigenetische Programmierung die neonatalen Entzündungs- und Barriereeigenschaften festlegt und für NEC prädisponiert.

[631] Asnicar F, Berry SE, Valdes AM et al. Microbiome connections with host metabolism and habitual diet from 1,098 deeply phenotyped individuals. Nat Med. 2021. · Link

Eine Tiefen-Metagenomsequenzierung von 1203 Darmmikrobiomen von 1098 PREDICT-1-Teilnehmern (mit detaillierter Langzeiternährung und Hunderten von Nüchtern-/postprandialen kardiometabolischen Markern) zeigte starke Assoziationen zwischen Mikroben und spezifischen Nährstoffen, Lebensmitteln und Ernährungsindizes, insbesondere bedingt durch gesunde pflanzliche Lebensmittel. Mikrobielle Adipositas-Biomarker waren in externen Kohorten reproduzierbar und stimmten mit zirkulierenden kardiovaskulären Blutmetaboliten überein. Manche Mikroben (Prevotella copri, Blastocystis spp.) sagten eine günstige postprandiale Glukoseantwort voraus; die Gesamtzusammensetzung sagte mehrere kardiometabolische Blutmarker voraus. Mikroben, die mit gesunder Ernährung assoziiert waren, überschnitten sich mit Markern günstiger postprandialer Stoffwechsellage und liefern damit eine skalierbare Ressource zur Stratifizierung von Mikrobiomen nach Gesundheitsgrad.

[632] Berry SE, Valdes AM, Drew DA et al. Human postprandial responses to food and potential for precision nutrition. Nat Med. 2020. · Link

PREDICT-1 schloss n=1002 Zwillinge und nicht verwandte britische Erwachsene ein, um postprandiale Stoffwechselreaktionen in der Klinik und zu Hause zu untersuchen. Identische Mahlzeiten führten zu großer interindividueller Variabilität bei postprandialem Triglycerid (VK 103 %), Glukose (68 %) und Insulin (59 %). Personenspezifische Faktoren wie das Darmmikrobiom trugen 7,1 % der Varianz der postprandialen Lipämie bei, gegenüber 3,6 % durch die Mahlzeitmakronährstoffe; bei der postprandialen Glykämie trugen die Makronährstoffe mehr bei (15,4 % vs. 6,0 % Mikrobiom). Genetische Varianten hatten einen bescheidenen Effekt (9,5 % Glukose, 0,8 % Triglycerid, 0,2 % C-Peptid). Eine US-Kohorte (n=100) validierte die Ergebnisse unabhängig; ein maschinelles Lernmodell sagte die Triglycerid- (r=0,47) und die Glykämie-Reaktion (r=0,77) auf Nahrung voraus.

[634] Schmitt FCF, Brenner T, Uhle F et al. Gut microbiome patterns correlate with higher postoperative complication rates after pancreatic surgery. BMC Microbiol. 2019. · Link

Prospektive klinische Pilotstudie an 32 Patienten, die sich einer Pankreaschirurgie unterzogen: 116 Stuhlproben wurden mittels 16S-rRNA-Next-Generation-Sequenzierung analysiert. Pro Patient wurde eine präoperative Ausgangsprobe (ohne chirurgischen Stress/Antibiotika) sowie mindestens zwei postoperative Proben innerhalb von 10 Tagen entnommen, mit zusätzlichen Proben bei postoperativen Komplikationen. Die Studie zielte darauf ab, Veränderungen des Darmmikrobioms nach Pankreaschirurgie zu charakterisieren und mit dem postoperativen Verlauf zu korrelieren, um die Rolle des Mikrobioms bei postoperativen Komplikationen — einschließlich Barrierestörung und bakterieller Translokation — zu untersuchen.

[636] Barton W, Penney NC, Cronin O et al. The microbiome of professional athletes differs from that of more sedentary subjects in composition and particularly at the functional metabolic level. Gut. 2018. · Link

Metabolisches Phänotyping und funktionelle metagenomische Analyse verglichen professionelle internationale Rugby-Union-Spieler (n=40) mit Kontrollpersonen (n=46) und korrelierten die Ergebnisse mit Lebensstil (z. B. Ernährung) und klinischen Messwerten (z. B. Serum-Kreatinkinase). Athleten zeigten relative Zunahmen metagenomischer Stoffwechselwege (Aminosäure- und Antibiotika-Biosynthese, Kohlenhydratstoffwechsel) sowie fäkaler Metaboliten (Acetat, Propionat, Butyrat), die mit gesteigertem Muskelumsatz und Gesundheit assoziiert waren. Die Unterschiede zwischen Athleten und sitzenden Kontrollpersonen waren auf metagenomischer und metabolomischer Ebene ausgeprägter als auf kompositioneller Ebene, was zusätzliche Einblicke in das Paradigma aus Ernährung, Bewegung und Darmmikrobiom liefert.

[638] Chaix A, Manoogian ENC, Melkani GC, Panda S. Time-Restricted Eating to Prevent and Manage Chronic Metabolic Diseases. Annu Rev Nutr. 2019. · Link

Molekulare Uhren sind in nahezu jeder Zelle vorhanden, um täglich wiederkehrende, vorhersehbare Veränderungen wie die rhythmische Nährstoffverfügbarkeit zu antizipieren und die Zellfunktionen entsprechend anzupassen. Gleichzeitig können nährstoffsensitive Signalwege auf akute Nährstoffungleichgewichte reagieren und den Stoffwechsel so modulieren und ausrichten, dass sich Zellen optimal an eine abnehmende oder zunehmende Nährstoffverfügbarkeit anpassen können. Organismische zirkadiane Rhythmen werden durch Verhaltensrhythmen wie Aktivitäts-Ruhe- und Ess-Fasten-Zyklen koordiniert, um eine Abfolge physiologischer Prozesse zeitlich zu orchestrieren und den Stoffwechsel zu optimieren. Die Grundlagenforschung zu zirkadianen Rhythmen konzentrierte sich weitgehend auf die Funktionsweise des selbsterhaltenden molekularen zirkadianen Oszillators, während die Ernährungswissenschaft Erkenntnisse zu physiologischen Reaktionen auf Kalorienrestriktion oder bestimmte Makronährstoffe lieferte. Die Integration beider Forschungsfelder zu handlungsrelevanten neuen Konzepten des Zeitpunkts der Nahrungsaufnahme hat zur aufkommenden Praxis des zeitlich begrenzten Essens geführt. Bei diesem Ansatz wird die tägliche Kalorienzufuhr auf ein konstantes Zeitfenster von 8-12 Stunden beschränkt.

[640] Park BJ, Tsunetsugu Y, Kasetani T et al. The physiological effects of Shinrin-yoku (taking in the forest atmosphere or forest bathing): evidence from field experiments in 24 forests across Japan. Environ Health Prev Med. 2010. · Link

Diese Arbeit fasst frühere Forschung zu den physiologischen Effekten von Shinrin-yoku (dem Aufnehmen der Waldatmosphäre bzw. 'Waldbaden') zusammen und stellt neue Ergebnisse aus Feldexperimenten in 24 Wäldern in ganz Japan vor. Der Begriff Shinrin-yoku wurde 1982 vom japanischen Ministerium für Landwirtschaft, Forstwirtschaft und Fischerei geprägt und lässt sich als Kontaktaufnahme mit und Aufnehmen der Waldatmosphäre definieren. Zur Klärung der physiologischen Effekte von Shinrin-yoku wurden Feldexperimente in 24 Wäldern in ganz Japan durchgeführt. In jedem Experiment gingen 12 Probanden (insgesamt 280; Alter 21,7 ± 1,5 Jahre) durch ein Wald- oder Stadtgebiet und betrachteten es. Am ersten Tag wurden sechs Probanden in ein Waldgebiet geschickt, die anderen in ein Stadtgebiet. Am zweiten Tag wurde jede Gruppe zur Kreuzkontrolle in das jeweils andere Gebiet geschickt.

[2614] Chassaing B, Compher C, Bonhomme B et al. Randomized Controlled-Feeding Study of Dietary Emulsifier Carboxymethylcellulose Reveals Detrimental Impacts on the Gut Microbiota and Metabolome. Gastroenterology. 2022. · Link

Kontrollierte Fütterungsstudie (RCT) mit 16 menschlichen Probanden. Eine Diät mit dem Emulgator Carboxymethylcellulose (CMC, E466) veränderte die Zusammensetzung des Darmmikrobioms innerhalb von 11 Tagen, verringerte die mikrobielle Diversität und die Spiegel von Fermentationsmetaboliten, und bei zwei Teilnehmern zeigten sich Anzeichen eines bakteriellen Eindringens in die Schleimschicht. Erster humaner Nachweis, dass CMC in den zugelassenen täglichen Expositionsmengen nachteilige mikrobiologische Effekte hat.

[2615] Sutton EF, Beyl R, Early KS et al. Early Time-Restricted Feeding Improves Insulin Sensitivity, Blood Pressure, and Oxidative Stress Even without Weight Loss in Men with Prediabetes. Cell Metabolism. 2018. · Link

Crossover-RCT mit 8 Männern mit Prädiabetes: Die Beschränkung der Mahlzeiten auf ein frühes 6-Stunden-Fenster (eTRF, 8:00-14:00 Uhr) über 5 Wochen — bei gleicher Energiezufuhr — verbesserte Insulinsensitivität, Betazellantwort, Blutdruck und oxidativen Stress im Vergleich zu einem 12-stündigen Kontrollfenster signifikant. Für diese günstigen Stoffwechselveränderungen war KEIN Gewichtsverlust erforderlich, was darauf hindeutet, dass der Effekt aus der zirkadianen Ausrichtung resultiert.

[2616] Wilkinson MJ, Manoogian ENC, Zadourian A et al. Ten-Hour Time-Restricted Eating Reduces Weight, Blood Pressure, and Atherogenic Lipids in Patients with Metabolic Syndrome. Cell Metabolism. 2020. · Link

12-wöchige einarmige Studie mit 19 Patienten mit metabolischem Syndrom: Ein tägliches 10-Stunden-Essfenster (TRE) — ohne weitere Ernährungs- oder Aktivitätsänderungen — reduzierte Körpergewicht, Taillenumfang, Blutdruck, LDL-Cholesterin und HbA1c signifikant. Das Ausmaß der Verbesserungen ist klinisch bedeutsam, die Intervention wurde gut vertragen und nach Studienende freiwillig fortgesetzt. Bestätigt TRE als sichere und wirksame ergänzende Maßnahme im Management des metabolischen Syndroms.

[2617] {EFSA Panel on Dietetic Products Nutrition,, Allergies (NDA). Scientific Opinion on Dietary Reference Values for carbohydrates and dietary fibre. EFSA Journal. 2010. · Link

Wissenschaftliches Gutachten des EFSA-Gremiums für diätetische Produkte, Ernährung und Allergien (NDA) zu Referenzwerten für die Zufuhr von Kohlenhydraten und Ballaststoffen. Empfiehlt eine Ballaststoffzufuhr von 25 g/Tag für eine angemessene Darmfunktion und 25-30 g/Tag zur Reduktion des metabolischen und kardiovaskulären Risikos bei Erwachsenen. Europäischer Referenzwert, der nationalen Leitlinien (DGE, NHS, MDOSZ) zugrunde liegt.

[2619] McGill CR, Fulgoni VL, Devareddy L. Ten-Year Trends in Fiber and Whole Grain Intakes and Food Sources for the United States Population: National Health and Nutrition Examination Survey 2001-2010. Nutrients. 2015. · Link

Zehnjahres-Trendanalyse der Ballaststoff- und Vollkornzufuhr anhand von NHANES-Daten 2001-2010 (n≈30.000). Die mittlere Ballaststoffzufuhr in der erwachsenen US-Bevölkerung lag über den gesamten Studienzeitraum bei 16-18 g/Tag — deutlich unter der empfohlenen Zufuhr von 25-38 g/Tag. Eine hohe Ballaststoffzufuhr korrelierte mit Vollkornprodukten, Gemüse, Obst, Hülsenfrüchten und Nüssen. Klassische Referenz für die Ballaststofflücke in den USA.

[2620] Alderete TL, Jones RB, Chen Z et al. Exposure to traffic-related air pollution and the composition of the gut microbiota in overweight and obese adolescents. Environmental Research. 2018. · Link

Eine Kohorte von 43 übergewichtigen und adipösen lateinamerikanischen Jugendlichen untersuchte den Zusammenhang zwischen Luftverschmutzung (PM2,5 und NO₂) und der Zusammensetzung des Darmmikrobioms. Teilnehmer, die in Vierteln mit stärkerer Luftverschmutzung lebten, zeigten eine verringerte mikrobielle Diversität und eine erhöhte Dominanz der Familie Coriobacteriaceae, was auch mit Insulinresistenz korrelierte. Eine der ersten Humanstudien, die den Zusammenhang zwischen Umgebungsfeinstaubwerten und Darmmikrobiom dokumentiert.

[2713] Marshall BJ, Warren JR. Unidentified curved bacilli in the stomach of patients with gastritis and peptic ulceration. The Lancet. 1984. · Link91816-6)

Die 1984 in The Lancet veröffentlichte Arbeit von Marshall und Warren identifizierte das gekrümmte Bakterium, das später Helicobacter pylori genannt wurde, auf der Magenschleimhaut von Patienten mit Gastritis sowie Magen-/Zwölffingerdarmgeschwüren, bekräftigt durch Marshalls berühmtes Selbstexperiment. Die Arbeit schrieb die Pathologie des Ulkus neu, indem sie das vorherige Paradigma von 'Stress und Säure' durch ein infektiöses Modell ersetzte und eine antibiotische Eradikationstherapie ermöglichte. Die Arbeit erhielt 2005 den Nobelpreis für Medizin.

[2714] Alang N, Kelly CR. Weight Gain After Fecal Microbiota Transplantation. Open Forum Infectious Diseases. 2015. · Link

Fallbericht einer zuvor normalgewichtigen Frau, die erfolgreich mit FMT wegen rezidivierender Clostridioides-difficile-Infektion behandelt wurde und innerhalb von 16 Monaten adipös wurde (BMI 26→33), nachdem sie Stuhl von einer übergewichtigen (verwandten) Spenderin erhalten hatte. Der Fall wirft die Möglichkeit auf, dass der metabolische Phänotyp eines Spenders über das Mikrobiom teilweise auf den Empfänger übertragbar ist. Ein einzelner Fall ist kein Kausalitätsbeweis (andere Faktoren könnten beigetragen haben), unterstreicht jedoch die Bedeutung von Spenderauswahl und -screening.

Eng und Kollegen isolierten das Peptid Exendin-4 aus dem Gift der Krustenechse (Heloderma suspectum). Es ist strukturell dem humanen Inkretinhormon GLP-1 ähnlich, widersteht jedoch dem raschen Abbau durch DPP-4, was ihm eine deutlich längere Wirkdauer verleiht. Diese zufällige Entdeckung wurde zur Grundlage der Wirkstoffklasse der GLP-1-Rezeptoragonisten: Eine synthetische Version von Exendin-4 (Exenatid) wurde 2005 der erste zugelassene GLP-1-Agonist und ebnete den Weg für die heutigen Wirkstoffe Semaglutid und Tirzepatid.

[2716] Wilding JPH, Batterham RL, Calanna S, et al. Once-Weekly Semaglutide in Adults with Overweight or Obesity (STEP 1). New England Journal of Medicine. 2021. · Link

Die randomisierte, placebokontrollierte Phase-III-Studie STEP 1 (n=1961 Erwachsene mit Übergewicht/Adipositas ohne Diabetes) verglich einmal wöchentlich subkutan verabreichtes Semaglutid 2,4 mg mit Placebo, jeweils in Kombination mit Lebensstilberatung, über 68 Wochen. Die Semaglutid-Gruppe erreichte eine mittlere Gewichtsreduktion von etwa 14,9 % gegenüber etwa 2,4 % unter Placebo. Die häufigsten unerwünschten Ereignisse waren gastrointestinal (Übelkeit, Diarrhoe) und größtenteils vorübergehend.

[2717] (experimental study, high-fat diet-induced obese mice). Effects of semaglutide on metabolism and gut microbiota in high-fat diet-induced obese mice. Frontiers in Pharmacology. 2025. · Link

Tierstudie (durch fettreiche Diät adipös gemachte Mäuse), die zeigt, dass Semaglutid den Serumstoffwechsel und die Zusammensetzung des Darmmikrobioms günstig verändert, wobei ein Teil der Stoffwechselverbesserung durch fäkalen Transfer übertragbar war. WICHTIG: Es handelt sich um präklinische Evidenz aus einem Tiermodell; die Relevanz für den Menschen ist noch nicht belegt, weshalb die Aussage als Hypothese zu betrachten ist.

Aus den Ellagitanninen in Granatapfel und Walnüssen produziert das Darmmikrobiom Urolithine; Personen lassen sich anhand der von ihnen produzierbaren Urolithine in drei Metabotypen einteilen (UM-A, UM-B und Nicht-Produzenten UM-0). Das produzierende Profil wird durch die Mikrobiomzusammensetzung bestimmt und korreliert mit kardiometabolischen Risikomarkern — das heißt, dasselbe Lebensmittel kann bei verschiedenen Personen unterschiedliche gesundheitliche Effekte haben. Ein zentrales Beispiel für das Konzept des 'mikrobiellen Nebenprodukts' (Postbiotikum) und der personalisierten Ernährung.

[2719] Setchell KDR, Clerici C. Equol: history, chemistry, and formation. The Journal of Nutrition. 2010. · Link

Übersichtsarbeit zu Equol, einem Metaboliten, der von Darmbakterien aus dem Soja-Isoflavon Daidzein gebildet wird. Nur etwa 25-30 % der Bevölkerung sind 'Equol-Produzenten' — das heißt, sie besitzen die entsprechenden Darmbakterien —, was erklären könnte, warum Studien zu den gesundheitlichen Effekten von Soja widersprüchlich ausfallen. Der Equol-Produzentenstatus ist ein mikrobiomabhängiger Metabotyp und ein frühes, gut dokumentiertes Beispiel für personalisierte Ernährung.

[2720] Zeevi D, Korem T, Zmora N, et al. Personalized Nutrition by Prediction of Glycemic Responses. Cell. 2015. · Link

In einer 800-köpfigen Kohorte wurden mittels kontinuierlicher Glukosemessung fast 47.000 postprandiale Glukoseantworten gemessen. Die Reaktionen der Personen auf dasselbe Lebensmittel variierten erheblich und wurden teilweise durch die Zusammensetzung des Darmmikrobioms vorhergesagt. Die Autoren entwickelten ein personalisiertes maschinelles Lernmodell, das der nährstoffbasierten Berechnung überlegen war, und eine kurze personalisierte Ernährungsintervention verringerte die Glukoseschwankungen. Ein Eckpfeiler des Paradigmas 'keine Einheitslösung' in der Ernährung.

[2723] Kapil V, Haydar SMA, Pearl V, Lundberg JO, Weitzberg E, Ahluwalia A. Physiological role for nitrate-reducing oral bacteria in blood pressure control. Free Radical Biology and Medicine. 2013. · Link

[2724] Bondonno CP, Liu AH, Croft KD, Considine MJ, Puddey IB, Woodman RJ, Hodgson JM. Antibacterial mouthwash blunts oral nitrate reduction and increases blood pressure in treated hypertensive men and women. American Journal of Hypertension. 2015. · Link

[2725] Vanhatalo A, Blackwell JR, L'Heureux JE, Williams DW, Smith A, van der Giezen M, Winyard PG, Kelly J, Jones AM. Nitrate-responsive oral microbiome modulates nitric oxide homeostasis and blood pressure in humans. Free Radical Biology and Medicine. 2018. · Link

E.2 Weiterführende Literatur für Laien

Die folgenden Lesevorschläge richten sich an Leserinnen und Leser, die das in diesem Buch gezeichnete Bild in einen Kontext stellen möchten – es handelt sich um erzählende und populärwissenschaftliche Werke, nicht um Zeitschriftenartikel. Auswahlkriterium ist die wissenschaftliche Verlässlichkeit: Diese Liste schließt Titel aus, die klinische Evidenz durch Versprechen auf Marketingniveau ersetzen. Leicht erhältliche Ausgaben in gedruckter Form oder als E-Book.

Populärwissenschaftliche Bücher

• Spector T. The Diet Myth. 2015 – nach wie vor eine der besten Übersichten für Laien
• Knight R. Follow Your Gut. 2015 (TED Books)
• Sonnenburg J, Sonnenburg E. The Good Gut. 2015
• Enders G. Gut: The Inside Story of Our Body's Most Underrated Organ. 2015

Vertrauenswürdige Websites

• ISAPP (International Scientific Association for Probiotics and Prebiotics): isappscience.org
• American Gut Project: humanfoodproject.com/americangut
• WGO (World Gastroenterology Organisation) Global Guidelines: worldgastroenterology.org

Podcasts

• Stanford Center for Continuing Medical Education podcasts
• American Gastroenterological Association podcasts

E.3 Weiterführende Literatur für Klinikerinnen und Kliniker

Empfehlungen für die klinische Leserschaft: systematische Übersichtsarbeiten, klinische Leitlinien und fachliche Konsensdokumente, die die Mikrobiom-Medizin in klinisch relevanter Tiefe darstellen. Der Schwerpunkt der Auswahl liegt auf Publikationen der Jahre 2022–2025 (bereits klassische Meilensteinarbeiten ausgenommen). Alle Einträge enthalten einen PubMed-/DOI-Zugang.

Aktuelle systematische Übersichtsarbeiten

• Jährliche Mikrobiom-Übersichten in Nat Rev Gastroenterol Hepatol
• Lancet Gastroenterology & Hepatology

Wichtige Fachzeitschriften

• Gut (BMJ)
• Gastroenterology (AGA)
• Cell Host & Microbe
• Microbiome (BMC)
• Nature Reviews Gastroenterology & Hepatology

Konferenzen und Fachgesellschaften

• ISAPP-Jahrestagungen
• DDW (Digestive Disease Week)
• UEG Week (United European Gastroenterology Week)
• Nationale gastroenterologische Fachgesellschaften
• Regionale Mikrobiom-Konsortien

Konsensdokumente als Rahmen

• ISAPP-Konsenspapiere zu Probiotika, Präbiotika und Postbiotika ([@ref-561, @ref-563, @ref-564])
• ESCMID-, ECCO-Leitlinien zu CED
• Rom-IV-Kriterien für funktionelle Darmerkrankungen