Dank Erfolgen in der translationalen und klinischen Forschung mit Fokus auf der Pathophysiologie (spezifische Tyrosinkinase-Hemmer, TKI) gerichtet auf das Onkoprotein BCR-ABL1) der chronischen myeloischen Leukämie (CML) können heute Patienten zielgerichtet und personalisiert therapiert werden. Kenntnisse zu therapieinduzierten molekularen Verläufen, deren Interpretation und Konsequenzen, der Umgang mit potenziellen Nebenwirkungen und Resistenzen auf die modernen Therapieoptionen sowie das mögliche längerfristige Ziel der therapiefreien Remission (TFR) stehen heute bei der CML im Vordergrund.

CML ist eine seltene hämatologische Erkrankung mit einer jährlichen Inzidenz von 1.0-1.5 auf 100 000 Einwohner (1). Patienten mit CML, die gut auf eine der modernen Therapieoptionen mit TKI ansprechen, haben heute eine zur Normalbevölkerung vergleichbare Lebenserwartung (2). Dadurch wird sich die Prävalenz von Patienten mit CML weltweit und auch in der Schweiz bis 2050 vervierfachen (3). Der einzige bekannte Risikofaktor, eine CML zu entwickeln, sind ionisierende Strahlen, wie sie einige Jahre nach Reaktorunfällen beobachtet wurden (4).

Die CML ist eine klonale, hämatopoietische Stammzell-Erkrankung, deren Zellen durch eine Translokation zwischen den langen Armen der Chromosomen 9 und 22 [t(9;22)(q34;q11.2)] charakterisiert ist. Zytogenetisch wird das verkürzte Chromosom 22 als Philadelphia-Chromosom (Ph) (nach dem Entdeckungsort) genannt. Die Translokation t(9;22) führt zur Fusion des ABL1 Gens mit dem BCR Gen, was zur Aktivierung der Tyrosinkinase des onkogenen Fusionsproteins BCR-ABL1 führt mit der Folge von erhöhter Proliferation, reduzierter Apoptose, abnormaler Adhäsion und Migration der klonalen Zellen sowie deren genetischer Instabilität (5). Auch wenn bei der CML noch andere Signalwege eine Rolle spielen und aktiviert sind, ist BCR-ABL1 allein ausreichend für die Entwicklung einer CML.

Diagnose und initiales Work-up

Über 50% der Patienten mit der Diagnose CML werden heute zufällig entdeckt. Symptome bei CML sind eher unspezifisch wie vermehrte Müdigkeit, Gewichtsverlust, nächtliches Schwitzen sowie bei Milzvergrösserung Völlegefühl und abdominelle Beschwerden. Ein Verdacht auf eine CML muss aufkommen, wenn sich im Blutbild eine Leukozytose mit zahlreichen myeloiden Vorstufen, eine milde Anämie und meist eine Thrombozytose zeigen. Sehr typisch ist eine Basophilie und z.T. eine Eosinophilie. Die Funktion der hämatopoietischen Zellen ist in der Regel erhalten, weshalb Patienten mit CML in einer chronischen Phase (CP) nicht ein höheres Infektions- oder Blutungsrisiko aufweisen. Zur Prognosestellung (siehe nächster Abschnitt), ist es relevant, die Blutwerte und die Grösse der Milz (in cm unter dem untersten Rippenbogen) vor Beginn der Therapie zu erfassen. Die Diagnosestellung einer CML kann mittels qualitativer RT-PCR (reverse transcription polymerase chain reaction) für BCR-ABL1 Transkripte (primär e13a2, auch b2a2 genannt, oder e14a2, auch b3a2 genannt) aus dem peripheren Blut erfolgen. Zur Bestimmung der Krankheitsphase (CP oder akzelerierte Phase (AP) oder Blastenkrise (BC)) braucht es initial eine Knochenmarkspunktion. Zur Einschätzung des Krankheitsrisikos braucht es zudem eine Zytogenetik mittels Metaphasenkaryotypisierung (mindestens 20 Metaphasen sind aus Qualitätsgründen gefordert) aus dem Knochenmark oder, bei fehlendem Aspirat, aus dem peripheren Blut (siehe Tabelle 1). In der Knochenmarksuntersuchung geht es um die Anzahl der Blasten und Promyelozyten, die Basophilie und Fibrose zur Abgrenzung einer CML in CP (in über 95% der Fälle) gegenüber der AP und BC oder anderer myeloproliferativer Erkrankungen (6). Bei der Zytogenetik geht es nebst dem Ph-Chromosom auch um zusätzliche klonale zytogenetische Aberrationen, welche prognostisch eine Bedeutung (z.B. Trisomie 8, 7q-, zusätzliches Ph-Chromosom, Isochromosom 17q mit schlechter Prognose) haben können (7). Handelt es sich um eine CML in AP oder BC, wird auch eine BCR-ABL1 Mutationsanalyse und allenfalls andere myeloide Marker empfohlen, da diese gehäuft vorkommen und relevant sind für die Prognose (8).

Risikostratifizierung

Verschiedene Risiko-Scores (Sokal, Euro, Eutos, ELTS) basierend auf initial erhobenen Befunden (Alter, Milzgrösse, Basophilie, Blastenzahl, Thrombozytose, Eosinophilie) wurden in den letzten Jahren etabliert (8). Auf der Website: https://www.kompetenznetz-leukaemie.de/content/aerzte/cml/scores/eutos_score/ und https://www.kompetenznetz-leukaemie.de/content/aerzte/cml/scores/elts/ des Kompetenznetzwerk Leukämien können diese durch Eingabe der Parameter einfach ermittelt werden. Der ELTS Score wurde basierend auf Daten von CML Patienten unter Therapie mit TKI etabliert und berücksichtigt, dass die Patienten heute meist nicht an CML-bedingten Ursachen sterben. Als Prognose-Score wird der ELTS Score deshalb primär empfohlen.

Therapieoptionen

BCR-ABL1 spezifische TKIs gelten heute als Standardtherapie für die Behandlung von neu diagnostizierten Patienten mit CML. Aktuell stehen 5 verschiedene TKIs (Imatinib, Nilotinib, Dasatinib, Bosutinib, Ponatinib) in der Schweiz zur Verfügung. Bei Imatinib handelt es sich um die Erstgeneration, Nilotinib, Dasatinib und Bosutinib gehören zur Zweitgeneration und Ponatinib zur Drittgeneration von TKIs. Die verschiedenen TKIs unterscheiden sich in ihrer Wirkungsstärke, Wirkung auf andere Kinasen, Aktivität gegen ABL1 Mutanten, Pharmakokinetik sowie dem Nebenwirkungsprofil.

Erstgeneration TKI Imatinib

Durch die IRIS Studie (International Randomized Study of Interferon and STI571) um die Jahrtausendwende, welche Imatinib 400 mg/d peroral (p.o.) mit der damaligen Standardtherapie, einer Kombination von IFN-α mit niedrig dosiertem Cytarabine, verglich, revolutionierte sich die Therapie der CML, da sich sowohl das Überleben als auch die Lebensqualität der Patienten enorm verbesserten (9). Aufgrund verschiedener Studien (CML IV, SPIRIT) zeigte sich, dass eigentlich Imatinib 600mg/d p.o. die optimale Dosis wäre, was für die Behandlung von Patienten mit CML in AP und BP auch empfohlen wird, nicht aber für Patienten in CP (400mg/d Imatinib p.o.) (10, 11). Unter Imatinib können bei einem Teil der Patienten niedrig-gradige Nebenwirkungen (z.B. Hautödeme, Muskelkrämpfe, Knochenschmerzen, Leberwerterhöhungen) auftreten, welche auf die Dauer die Lebensqualität beeinträchtigen. Diese sollten aktiv erfragt und angegangen werden; zusätzliche Langzeitnebenwirkungen unter Imatinib haben sich nicht ergeben (12). Imatinib ist zudem heute in generischer Form erhältlich und dadurch billiger als das Original.

Zweitgeneration TKI Nilotinib

Die Behandlung mit Nilotinib, ein selektiverer und potenterer Inhibitor von BCR-ABL1, führte bei Patienten mit CML in CP und AP, die auf Imatinib nicht angesprochen hatten, zu eindrücklichem Erfolg. 2005 wurde Nilotinib (2 x 400mg/d p.o.) deshalb als Zweitlinientherapie bei vorangegangener Resistenz oder Intoleranz auf TKI zugelassen (13). Aufgrund der guten Resultate von Nilotinib 2 x 300mg/d und 2 x 400mg/d im Vergleich zu Imatinib 400mg/d in der ENESTnd Studie (Evaluating Nilotinib Efficacy and Safety in Clinical Trails – Newly Diagnosed) erhielt die Therapie mit Nilotinib 2 x 300mg/d die Zulassung auch als Erstlinientherapie (14). Bei dieser Studie verbesserten sich das molekulare Ansprechen und das progressionsfreie Überleben unter beiden Dosierungen, das Gesamtüberleben aber nur mit der 2 x 400mg/d Dosierung.

Unter Nilotinib muss ein Anstieg der Leber- und Bauchspeicheldrüsenwerte, der Blutzuckerspiegel und der Lipide beachtet werden. Zudem kann es längerfristig zu arteriellen Gefässverschlüssen kommen. Deshalb ist Nilotinib weniger geeignet für Patienten mit Diabetes oder Hyperlipidämien sowie bei Prädisposition zu oder vorliegender arteriellen Gefässerkrankung (12).

Zweitgeneration TKI Dasatinib

Dasatinib, ein potenter BCR-ABL1 und SRC Hemmer, ausgetestet in verschiedenen Dosen (70 mg/d, 100 mg/d, 140 mg/d) bei Patienten mit CML, die auf Imatinib ungenügend angesprochen haben oder intolerant waren, zeigte ebenfalls erstaunlich gute Ansprechraten. Dabei kristallisierte sich eine Dosis von 100mg/d p.o. für CML in CP und 2 x 70 mg/d p.o. für CML in AP/BC und für die Zweitlinientherapie bei CML in CP heraus. Durch die Phase 3 DASISION Studie (Dasatinib versus Imatinib Study in treatment-Naive CML Patients), bei welcher 100mg/d Dasatinib mit 400 mg/d Imatinib bei neu diagnostizierten CML Patienten in CP verglichen wurde, ergab sich die Zulassung für Dasatinib 100mg/d respektive 2 x 70 mg/d in der Erstlinie für CML in CP respektive in AP/BC. Die Studie zeigte eine deutliche Verbesserung des zytogenetischen und molekularen Ansprechens, jedoch nicht des Gesamtüberlebens (15).
Dasatinib ist assoziiert mit einem gewissen Risiko für pleurale Effusionen, und gelegentlich kann auch eine pulmonal arterielle Hypertonie auftreten, weshalb Patienten mit CML und pulmonalen Vorerkrankungen eher nicht mit Dasatinib therapiert werden sollten (12).

Zweitgeneration TKI Bosutinib

Bosutinib, ein potenter BCR-ABL1 und SRC Hemmer, wurde zuerst als Drittlinientherapie in einer Dosierung von 500 mg/d p.o. zugelassen. In der Studie für die Erstlinientherapie, welche Bosutinib 500 mg/d im Vergleich zu Imatinib 400 mg/d prüfte, wurde der primäre Endpunkt, ein komplettes zytogenetisches Ansprechen, trotz des besseren molekularen Ansprechens nicht erreicht, weshalb Bosutinib dafür vorerst nicht zugelassen wurde. Möglicherweise haben ungenügende Vorkehrungen zur Milderung von vor allem gastrointestinalen Nebenwirkungen zu vermehrtem Absetzen von Bosutinib geführt und damit zu einer Unterschätzung der Unterschiede zwischen den beiden Therapiearmen. Beim Vergleich (BEFORE Studie: Bosutinib Trial in First Line Chronic Myelogenous Leukemia Treatment) von 400 mg/d Bosutinib zu 400 mg/d Imatinib ergab sich eine deutliche Verbesserung des molekularen Ansprechens nach 12 Monaten, aber keine Verbesserung im Gesamt- und progressionsfreien Überleben (16).

Bosutinib kann als Nebenwirkung zu Diarrhoe, Lebertoxizität und Niereninsuffizienz führen, weshalb Patienten mit CML und Leber- oder Nierenvorerkrankungen nicht primär mit Bosutinib behandelt werden sollten (12).

Drittgeneration TKI Ponatinib

Ponatinib wurde spezifisch zur Therapie von Patienten mit einer T315I Mutation, welche unter Therapie mit Erst- und Zweitgenerationen TKI entstehen kann und zu einer hohen Therapieresistenz führt, entwickelt. Ponatinib ist der potenteste BCR-ABL1 Hemmer mit langer Halbwertszeit, jedoch weniger selektiv, weshalb auch andere Kinasen gehemmt werden. Initial wurde Ponatinib 45 mg/d p.o. bei Patienten mit rezidivierter oder refraktärer CML in allen Phasen sowie bei rezidivierter und refraktärer Ph+ akuter lymphatischer Leukämie (ALL) ausgetestet. Das Ansprechen war stabil für die CML in CP, jedoch labiler und transienter in höheren Phasen. Aufgrund von kardiovaskulären Nebenwirkungen unter fortgesetzter Therapie mit Ponatinib 45mg/d als Erstlinientherapie in der Phase 3 PACE Studie (Ponatinib Ph+ALL and CML Evaluation), wurde diese vorzeitig sistiert (17). Die Toxizität von Ponatinib ist dosis-abhängig und deshalb wird heute eine Dosisreduktion empfohlen, sobald ein molekulares Ansprechen des BCR-ABL1 auf 1% gemäss IS (internationaler Standardisierung) erreicht wird. Diese Empfehlung basiert auf Daten aus der OPTIC (Optimizing Ponatinib Treatment In CML) Studie, die gut aufzeigen konnte, dass ein Start mit 45 mg/d Ponatinib mit einer Reduktion auf 15mg/d (ausser bei Vorliegen einer T315I Mutation) nach Erreichen eines molekularen Ansprechens des BCR-ABL1 auf 1% IS, die kardiovaskulären Nebenwirkungen deutlich reduziert bei erhaltener Wirkung (18).

Wahl des Erstlinien TKI

Die Wahl des Erstlinien-TKI bei Patienten mit neu diagnostizierter CML richtet sich primär nach dem Alter, dem Ziel der Therapie, den Komorbiditäten und dem potenziellen Nebenwirkungsprofil. Gemäss ELN 2020 Empfehlungen sind alle 4 TKI für die Erstlinientherapie geeignet (siehe Tabelle 2), wobei für Patienten mit einem hohen Risiko (siehe Risikostratifizierung und Zytogenetik) der Beginn mit einem Zweitgenerationen-TKI empfohlen wird (8).

Ziele, Monitoring, Meilensteine

Nach Beginn der Erstlinientherapie mit einem TKI müssen das hämatologische und molekulare Ansprechen alle 3 Monate erfasst werden, damit beurteilt werden kann, ob der Patient die geforderten Ziele pro Meilenstein optimal erreicht oder ob die Therapie angepasst oder geändert werden muss. Vor einem Wechsel des TKI sollte jeweils eine ungenügende Medikamenteneinnahme ausgeschlossen werden. Nebenwirkungen, Interaktionen mit anderen Medikamenten oder Phytotherapeutika sowie vergessene Einnahmen können zu ungenügendem Therapieansprechen führen. In Tabelle 3 sind die Meilensteine und geforderten hämatologischen und molekularen Ziele dargestellt (8).

TKI-Resistenz

Spricht der Patient von Beginn weg nicht auf die TKI Therapie an, handelt es sich um eine primäre Resistenz; verliert der Patient hingegen das Ansprechen nach initialer Wirkung dann spricht man von sekundärer oder akquirierter Resistenz. Molekular kann der Verlust des Ansprechens auf Ebene der BCR-ABL1 Tyrosinkinaseaktivität (Reaktivierung) liegen oder es können BCR-ABL1-unabhängige Mechanismen dafür verantwortlich sein. Eine TKI-Resistenz ist mit einer schlechteren Prognose assoziiert.
Die häufigste Ursache einer TKI-Resistenz sind Mutationen in der Kinase-Domäne des BCR-ABL1, welche die Medikamentenbindung behindern. Die häufigsten sind in Tabelle 4 aufgelistet, ebenso die jeweilig kontraindizierten TKI (8, 19). Mutationen werden häufiger bei sekundärer TKI-Resistenz oder bei CML in AP und BC gefunden. Solche müssen bei ungenügendem Ansprechen, bei Rezidiv oder Progression von einer chronischen in eine höhergradige Phase der CML gesucht werden. Diese Mutationssuche sollte mittels der sensitiveren «Next-Generation Sequencing (NGS)» Technologie erfolgen. Unter Imatinib ergibt sich das breiteste Spektrum von Mutationen; bei den Zweitgenerationen-TKI ist das Mutationsspektrum bereits eingeschränkter, allerdings sind die wenigen Mutationen oft mit höherer TKI-Resistenz assoziiert. Insbesondere ist die hoch-resistente T315I Mutation zu erwähnen, welche nur durch eine Therapie mit dem dafür entwickelten Ponatinib angegangen werden kann (siehe Tabelle 2).

Therapieoptionen bei Versagen

Bei inadäquater Wirkung oder Verlust des Ansprechens auf einen TKI sollten durch eine eingehende Anamnese sowie durch eine TKI-Plasmaspiegelbestimmung eine allfällig ungenügende Einnahme des TKI, Medikamenten-Interaktionen oder tiefere TKI-Plasma-Spiegel ausgeschlossen werden. Zudem gehört eine Standortbestimmung mit klinischer Untersuchung, Differentialblutbild, Knochenmarksuntersuchung, Zytogenetik mit Metaphasen-Karyotyp aus dem Knochenmark sowie eine BCR-ABL1 Mutationssuche dazu. Bei einer TKI-Resistenz auf Imatinib kann auf einen Zweitgenerationen-TKI gewechselt werden solange der Patient in CP ist und keine T315I Mutation aufweist. Die Wahl des Zweitgenerationen-TKI hängt bei allfälligen Mutationen von deren Profil ab. Ponatinib ist die einzige medikamentöse Option bei einer T315I Mutation; zudem sollte eine Evaluation für eine allogene hämatopoietische Stammzell-Transplantation diskutiert und evaluiert werden.

Nach Wechsel der TKI-Therapie ist das Ansprechen wiederum regelmässig gemäss den vorgesehenen Meilensteinen zu kontrollieren. Wenn Patienten eine TKI-Resistenz auf einen Zweitgenerationen-TKI entwickeln, kann auf einen anderen Zweitgenerationen-TKI gewechselt werden. Allerdings sinkt die potenzielle Ansprechrate, und ein Wechsel auf den Drittgenerationen-TKI mit möglichem besserem Ansprechen sollte in Betracht gezogen werden. Der Nachteil von Ponatinib sind die gefürchteten potenziellen vaskulären Nebenwirkungen, die allerdings deutlich reduziert werden können durch eine dosis-adaptierte Strategie (initial 45mg/d, bei Erreichen eines BCR-ABL1 Wertes von 1% IS Reduktion auf 15mg/d, ausser bei Vorliegen einer T315I Mutation) (18). Die Auswahl an medikamentösen Therapien könnte sich bei TKI-Resistenz auf einen Zweitgenerationen-TKI bald um eine Option erweitern: Asciminib (ABL001) – siehe zukünftige Therapien.

Therapie-freie Remission

Vor allem für jüngere Patienten und um Langzeit-Nebenwirkungen unter TKI Therapie zu vermeiden, wird heute das Ziel einer TFR angestrebt (8). Durch die STIM Studien (Stopp Imatinib Studien) und weiteren Stopp TKI Studien in der Folge haben wir gelernt, dass ca. 40-60% der Patienten, welche ein BCR-ABL1 von mindestens einer MR4-4.5 IS über 2 Jahre erreicht haben, rezidiv frei bleiben (20). Längere TKI-Exposition sowie längere Dauer eines sehr tiefen molekularen Ansprechens erhöht die Wahrscheinlichkeit für eine TFR, wohingegen Patienten mit einem initial hohen Risiko-Score (Sokal) ein höheres Rezidivrisiko aufweisen. In Tabelle 5 sind die Voraussetzungen und Kriterien gemäss ELN Empfehlungen für ein TKI-Absetzen aufgelistet (8). Zweitgenerationen TKI als Erstlinientherapie führen schneller zu einer höheren Rate an Patienten mit tieferem molekularem Ansprechen, was beim Ziel TFR für den Einsatz der Zweitgenerationen-TKI spricht, jedoch können diese mit gewissen Risiken und Nebenwirkungen verbunden sein, so dass für den einzelnen Patienten eine Risiko-Nutzen Abwägung durchgeführt werden sollte. Die meisten Rückfälle nach Absetzen des TKI erfolgen in den ersten 6-12 Monaten, und bei Rezidiv führt der Wiederbeginn des entsprechenden TKI in der Regel wieder zu demselben molekularen Ansprechen. Zu beachten ist, dass ca. 20-30% der Patienten, insbesondere solche mit einer vorbestehenden Arthritis, ein TKI-Absetzsyndrom mit muskulo-skelettalen Schmerzen entwickeln können. Dieses kann mit antiinflammatorischen Schmerzmitteln und kurzzeitigem Einsatz von Steroiden behandelt werden (21).

Zukünftige Therapien

Phase 1 und 2 Studien in der Erstlinientherapie sowie Phase 3 Studien in höheren Therapielinien zeigen für Asciminib (ABL001), ein STAMP-Inhibitor (Specifically Targeting the BCR-ABL1 Myristoyl Pocket), der die Myristate-bindende Tasche des BCR-ABL1 blockiert und damit die inaktive Konformation der Tyrosinkinase stabilisiert, vielversprechende Wirksamkeit mit sehr geringer Toxizität (22). Eine Zulassung dieser Substanz ist für 2022 vorgesehen.

Bei diesem Artikel handelt es sich um einen Zweitabdruck des in «der informierte arzt» 11-2021 erschienenen Originalartikels.

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Die intestinale Mikrobiota, das «Mikrobiom», ist in den
Fokus des medizinischen, wissenschaftlichen und öffentlichen Interesses gerückt. Die Darm-Mikrobiota spielt eine grosse Rolle bei verschiedenen Erkrankungen, nicht nur des Intestinums, sondern auch in der psychiatrischen, kardiologischen, rheumatologischen und onkowlogischen Praxis. Im Folgenden werden aktuelle Studienergebnisse zu den Einflüssen der Ernährung auf die Mikrobiota-Zusammensetzung des menschlichen Darms beleuchtet.

Die Zusammensetzung der Darm-Mikrobiota ist bei einer Vielzahl von Erkrankungen verändert. Dies ist nicht nur bei Darmerkrankungen, wie z.B. dem Reizdarmsyndrom oder chronisch entzündlichen Darmerkrankungen der Fall, sondern auch bei psychiatrischen Erkrankungen, wie z.B. Depression oder Autismus, bei kardialen Erkrankungen wie bei der koronaren Herzkrankheit oder der Herzinsuffizienz, bei Erkrankungen des rheumatologischen Formenkreises und bei Tumorerkrankungen. Eine grosse Zahl an Laboratorien hat die Zeichen der Zeit erkannt und bietet «Stuhlanalysen» oder «Mikrobiota-Analysen» zu teilweise erheblichen Kosten an. Es werden dann häufig gleichzeitig mit der Analyse der Mikrobiota-Veränderungen Ernährungsempfehlungen an die Patientinnen weitergegeben, die eine diagnostizierte «Dysbiose» wieder ins Gleichgewicht bringen soll. Wie ist aber die Evidenz dafür, dass die Mikrobiota-Zusammensetzung durch Ernährung beeinflusst werden kann? Besteht die Möglichkeit, durch Ernährungsumstellungen gezielt in das intestinale Mikrobiota-Ökosystem einzugreifen?

Mikrobiota und Mikrobiom, Mycobiom, Virom – einige Fakten

Die normale Darm-Mikrobiota des Menschen besteht neben den Bakterien aus eukaryontischen Pilzen, Viren und einigen Archaeen, die vorwiegend den unteren Darmtrakt besiedeln (1). Während die Zusammensetzung der Bakterien inzwischen recht gut untersucht ist, wissen wir noch wenig über das Virom, über die Bakteriophagen und das Mycobiom. Bis zu 100 Billionen (1014) Mikroorganismen pro Mensch besiedeln den Darm und machen etwa 2 kg des Körpergewichts aus (2). Bei den heutigen Bakterienkultur-unabhängigen Analyse-Methoden werden hauptsächlich Variationen von Genen (meist der 16sRNA) sequenziert, die einerseits bei allen Bakterien gemeinsam sind und in der Evolution stark konserviert wurden, andererseits jedoch mit speziesspezifischen Unterschieden behaftet sind (3-6). Wenn wir durch Sequenzierung die genetische Zusammensetzung der Mikrobiota (Mikrobiom = Gesamtheit aller Bakteriengene im Darm) bestimmen, wissen wir allerdings noch gar nichts über die Funktion der Bakterien in einem spezifischen, individuellen, menschlichen Darm-Ökosystem. Dieselbe Bakterienspezies kann in unterschiedlichen Menschen unterschiedlich Funktionen übernehmen. Das metabolische Profil verschiedener Bakterienspezies hängt von deren Umgebung und der Funktion anderer Spezies in der Umgebung ab. Daher sagen die allermeisten der kommerziell durchgeführten Mikrobiota-Untersuchungen überhaupt nichts darüber aus, wie sich jemand ernähren sollte. Die meisten Stuhlbakterien-Analysen werden nach unkontrollierten Entnahmebedingungen und unkontrollierten Transportbedingungen durchgeführt. Die allermeisten Spezies der menschlichen Darmmikrobiota sind obligate Anaerobier, die rasch sterben, während fakultative Anaerobier und Aerobier auch bei Raum(Transport-)Temperatur weiterwachsen können. Entsprechende Empfehlungen sind nicht Evidenz-basiert.

Neben genetischen Einflüssen sind Umwelteinflüsse wie die Ernährung von Bedeutung für die Zusammensetzung der menschlichen Mikrobiota (7-11). Die am häufigsten vorkommenden Phyla (Stämme) des menschlichen Gastrointestinaltraktes sind Actinobacteria, Bacteriodetes, Firmicutes und Proteobacteria (12). Während diese grossen Phyla allen Menschen gemeinsam sind, gibt es ein hohes Mass an interindividueller Variabilität der Darm-Mikrobiota-Zusammensetzung auf niedrigeren taxonomischen Ebenen.

Einflüsse der Ernährung auf die Mikrobiota-Zusammensetzung in der frühen Kindheit

Es wird derzeit diskutiert, ob nicht bereits in utero diätetische Einflüsse auf die Zusammensetzung der Darmmikrobiota vorhanden sind (12, 13). Die Ernährung von Müttern in der Schwangerschaft hat einen signifikanten Einfluss auf das Risiko einer Dysbiose oder von Stoffwechselerkrankungen der Nachkommen (13). Die Darmmikrobiota wird dabei als potenzieller vermittelnder Faktor angesehen, zumal die intrauterine Umgebung nicht steril ist, was darauf hindeutet, dass eine mütterlich-fetale Übertragung von Mikrobiota-Komponenten während der Schwangerschaft auftreten kann (12, 13). So wurden die Bakterien der Phyla Firmicutes, Tenericutes, Proteobacteria, Bacteriodetes und Fusobacteria in der menschlichen Plazenta gefunden (14).

Nach der Geburt unterscheidet sich die Darm-Mikrobiota von gestillten Säuglingen deutlich von derjenigen von nicht gestillten Babys. Gesunde Säuglinge, die in den ersten 6 Lebensmonaten gestillt wurden, zeigten eine signifikante Zunahme von Actinobacteria (wie z.B. Bifidobacterium) und Proteobacteria (Enterobacteriaceae) (15). Dies wurde in mehreren Untersuchungen bestätigt: Bei gestillten Säuglingen findet sich in den ersten Lebenswochen eine starke Zunahme von Bifidobacterien, während mit Säuglingsnahrung ernährte Kinder hohe Anteile von Klebsiella und Serratia aufwiesen (16). Bei Frühgeborenen auf einer Neugeborenen-Intensivstation zeigte sich ein erhöhter Staphylokokken-Anteil an der Dammikrobiota im Vergleich zu gesunden Säuglingen, und die Besiedlung mit Bifidobacteriaceae war verzögert (17). Eine längere Stilldauer begünstigt die Proliferation von Bifidobacterium und Veillonella und verringert die Menge Lachnospiraceae, Ruminococcaceae, und anderen selteneren Bakterien (18). Neben der Ernährung hat allerdings auch die Art der Geburt einen grossen Einfluss auf die Mikrobiota-Zusammensetzung der Säuglinge. Bei vaginaler Geburt wird schnell das intestinale Mikrobiom der Mutter aufgenommen und im Dickdarm etabliert. Eine Sectio stört die Übertragung der Mikrobiota von der Mutter auf den Säugling, eine fäkale Mikrobiota Übertragung (FMT) kann die «natürliche» Darmmikrobiota Sectio-geborener Säuglinge postnatal wiederherstellen (19).

Mit der Einführung fester Nahrung verändert sich die Darmmikrobiota bei Säuglingen wieder. Die mikrobielle Diversität ist höher bei 9 Monate alten Kleinkindern mit einer protein- und ballaststoffreichen und relativ fettarmen Diät (18). Eine positive Korrelation wurde zudem zwischen Proteinaufnahme und Vorhandensein von Lachnospiraceae gefunden, während eine negative Korrelation mit Bifidobacteriaceae zu existieren scheint. Nach Beendigung des Stillens geht der relative Anteil Bifidobacteriaceae zurück (18). Die Aufnahme von Ballaststoffen war positiv mit der Häufigkeit von Pasteurellaceae korreliert (18). Diese Daten legen nahe, dass die Zunahme der Darm-Mikrobiota-Diversität vom Säuglingsalter zur Kindheit stark durch Änderungen der Ernährung beeinflusst wird (12).

Einflüsse von spezifischen Diätmustern auf die Mikrobiota-Zusammensetzung beim Erwachsenen

Auch beim Erwachsenen wurden signifikante Einflüsse der Zusammensetzung der Ernährung auf die Zusammensetzung der Mikrobiota berichtet. Die Darmmikrobiota reagiert schnell auf Ernährungsumstellungen. Es wurde postuliert, dass die Ernährung in der Lage ist, fast 60% der Mikrobiota zu ändern (20). Beim Menschen werden auch die dominanten Phyla Bakterioides, Firmicutes und Actinobacteria beeinflusst (21). Es werden drei «Enterotypen» im Hinblick auf die Zusammensetzung der Mikrobiota unterschieden (Tab. 1): Der Enterotyp 1 ist ein Bacteroides-dominanter Typ. Eine Diät, die vor allem tierische Proteine und gesättigte Fette enthält (was auch häufig mit dem Terminus «Westernized Diet» in der Literatur umschrieben wird), führt zu diesem Enterotyp, der wie erwähnt von Bacteroides dominiert wird (22). Eine Ernährung, die vor allem auf Kohlenhydrate aufbaut, führt zu dem Prevotella-dominanten Enterotyp 2 (22). Als Enterotyp 3 wird eine Ruminococcus-dominante Darmmikrobiota bezeichnet. Diese Mikroorganismen spalten effizient Zucker und Muzine. Normalerweise machen die Phyla Firmicutes und Bacteroidetes 90% der Darmmikrobiota aus. Das Phylum Firmicutes besteht hauptsächlich aus den Gattungen Clostridium, Enterococcus, Lactobacillus und Ruminococcus. Die Hauptgattungen des Phylums Bacteroides sind Prevotella und Bacteroides. Während eine «Westernized Diet» vorwiegend tierisches Protein und gesättigte Fettsäuren enthält, ist eine mediterrane Diät durch eine hohe Menge an Ballaststoffen, ungesättigten Fettsäuren und auch von Polyphenolen gekennzeichnet (für die eine präbiotische Wirkung auf bestimmte Bakterien-Stämme postuliert wird) (23-29). Das NU-AGE-Projekt untersuchte daher, ob eine einjährige mediterrane Diät-Intervention die Darmmikrobiota verändern kann und gesundheitsfördernd wirkt. Bei 612 Probanden in fünf europäischen Ländern (UK, Frankreich, Niederlande, Italien und Polen) wurde die Mikrobiota-Zusammensetzung vor und nach einer 12-monatigen mediterranen Diät analysiert. Eine hohe Diät-Adhärenz war mit spezifischen Mikrobiom-Änderungen assoziiert (29). Bakterielle Taxa, die durch die Einhaltung der Diät angereichert wurden waren positiv mit mehreren Gesundheits-Markern und verbesserten kognitiven Funktionen verbunden, und waren negativ mit Entzündungsmarkern, wie C-reaktivem Protein und Interleukin-17 assoziiert (29). Die Analyse der mikrobiellen Metaboliten zeigte, dass die ernährungsmodulierte Mikrobiomveränderung mit einer Zunahme der kurz-/verzweigtkettigen Fettsäureproduktion und einer geringeren Produktion von sekundären Gallensäuren, p-Cresolen, Ethanol und Kohlendioxid verbunden war (29). Ähnliche Studien kamen zu vergleichbaren Resultaten (28, 30-33). Bei Übergewichtigen führte eine mediterrane Diät zu einer Zunahme des Ballaststoff-abbauenden Bakteriums Faecalibacterium prausnitzii und zur vermehrten Bildung von kurzkettigen Fettsäuren (32). Eine mediterrane Diät scheint also mit einer günstigen Änderung der Mikrobiota verbunden zu sein, was ihre gesundheitsfördernden Eigenschaften teilweise erklären mag. Während sich die Literatur zu den Effekten einer mediterranen Diät weitgehend einig ist, ist das bei einer vegetarischen Diät weniger der Fall: Die Mikrobiota-Zusammensetzung von Vegetariern scheint sich aber gegenüber der von Omnivoren zu unterscheiden (zumindest in den meisten Studien, siehe 34-37). Menschen, die längere Zeit (> 3 Monate) eine vegetarische Diät einhalten, weisen z.B. einen grösseren relativen Anteil von Bacteriodes-Prevotella, Bacteriodes thetaiotamicron und Clostridium clostridioforme, aber weniger Clostridium coccoides im Stuhl im Vergleich zu Omnivoren auf (37). Allerdings konnte eine systemtische Übersichtsarbeit keine konsistente Korrelation zwischen veganer Ernährung oder vegetarischer Ernährung und der Mikrobiota-Zusammensetzung im Vergleich zu Omnivoren finden (38). In einer eigenen Studie bei Patienten mit chronisch entzündlichen Darmerkrankungen sahen wir signifikante Unterschiede zwischen Patienten mit vegetarischer Ernährung, Gluten-freier Diät und omnivorer Ernährung (39). Diese waren aber nicht mit einem besseren Krankheitsverlauf oder einer Steigerung des Wohlbefindens bzw. einer Reduktion von depressiven Verstimmungen assoziiert (38). Wie erwähnt sagt das Vorhandensein bestimmter Bakterienarten nichts über deren jeweilige spezifische Funktion aus.

Unterschiedliche Diäteinflüsse je nach Grunderkrankung?

Zu bedenken ist zudem, dass Ernährungsinterventionen oder spezifische Diäten je nach Grunderkrankung unterschiedliche Effekte auf die Mikrobiota-Zusammensetzung haben können. Bei Zöliakie-Patienten findet sich eine Reduktion probiotischer Spezies, wie z.B. Lactobacillus und Bifidobakterien, und eine relative Zunahme entzündungsfördernder Bakterien der Gattung Veillonaceae (40). Zöliakie-Patienten müssen eine lebenslange Gluten-freie Diät einhalten. Eine Gluten-freie Diät ist aber aufgrund von populärwissenschaftlichen Hypothesen nun auch bei Menschen mit NCGS (nicht-Zöliakie-Glutensensitivität) und bei Gesunden weit verbreitet. Wenn man diese drei Gruppen untersucht, zeigt sich, dass die Gluten-freie Diät bei allen den Bakterienreichtum reduziert und gleichzeitig die Zusammensetzung der Darmmikrobiota je nach Grunderkrankung (asymptomatische Probanden) und Krankheitszustand (Zöliakie und NCGS) unterschiedlich beeinflusst (40): Bei gesunden Probanden führt eine Gluten-freie Diät zur Depletion nützlicher Spezies, z.B. Bifidobakterien, zugunsten opportunistischer Pathogene, z.B. Enterobacteriaceae und Escherichia coli (40). Im Gegensatz dazu führt eine Gluten-freie Diät bei Zöliakie und NCGS zur Wiederherstellung der Diversität der Mikrobiota-Population und zur Verringerung entzündungsfördernder Spezies (40).

Zusammenfassung

Wir stehen erst am Anfang des Verständnisses der komplexen Interaktionen zwischen unserer Mikrobiota und unseren Körperfunktionen. Schon jetzt ist aber klar, dass die Mikrobiota-Zusammensetzung unseres Darmes und deren Produktion von Metaboliten Einfluss auf Gesundheitsrisiken, entzündliche Erkrankungen, kardiovaskuläre Erkrankungen und auch psychiatrische Erkrankungen hat. Die Zusammensetzung der Darm-Mikrobiota wird durch Umweltfaktoren bestimmt. Daher liegt es nahe, den Einfluss der Ernährung auf das Mikrobiom zu untersuchen. Viele solcher Einflüsse wurden festgestellt. Stillen nach einer vaginalen Entbindung führt zu einem diverseren Mikrobiom. Eine mediterrane Diät führt zu einer diverseren und günstigeren Mikrobiota. Dagegen hat eine vegetarische oder vegane Diät keinen konsistenten Einfluss. Wichtig ist darüber hinaus, dass eine Ernährungsintervention je nach Grunderkrankung unterschiedliche Auswirkungen haben kann. Eine Gluten-freie Diät führt bei Zöliakie-Patienten zu einer «Verbesserung» der Mikrobiota, bei Gesunden jedoch zu negativen Auswirkungen. Diätempfehlungen, wie sie von einschlägigen Labors auf der Basis einer individuellen Stuhlprobensequenzierung gemacht werden, sind nicht evidenzbasiert und können im Einzelfall durchaus schädlich sein. Patientinnen sollte abgeraten werden, für diese Untersuchungen sinnlos Geld auszugeben.

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