Therapeutische Bewertung der fäkalen Mikrobiota-Transplantation in einem Interleukin-10-defizienten Mausmodell

Das menschliche Darmmikroökosystem ist äußerst komplex, mit mehr als 1000 Bakterienarten im Darm eines gesunden Menschen¹. Die Darmflora ist an der Aufrechterhaltung der normalen physiologischen Funktionen des Darms und der Immunantwort beteiligt und hat eine untrennbare Beziehung zum menschlichen Körper. Zunehmende Beweise deuten darauf hin, dass das Darmmikrobiom das letzte menschliche Organ darstellt, das Teil des menschlichen Körpers ist, nicht nur eine Gruppe von Parasiten². Eine “gesunde” symbiotische Beziehung zwischen der Darmmikrobiota, ihren Metaboliten und dem im frühen Leben etablierten Immunsystem des Wirts ist entscheidend für die Aufrechterhaltung der Darmhomöostase. Bei einigen abnormalen Zuständen wie chronischen Entzündungen stören Veränderungen in der inneren und äußeren Umgebung des Körpers die Darmhomöostase ernsthaft, was zu einem anhaltenden Ungleichgewicht der mikrobiellen Gemeinschaft des Darms führt, die als Dysbiose³ bezeichnet wird. Tatsächlich kann die Exposition gegenüber mehreren Umweltfaktoren, einschließlich Ernährung, Medikamenten und Krankheitserregern, zu Veränderungen in der Mikrobiota führen.

Dysbiose ist mit der Pathogenese einer Vielzahl von Darmerkrankungen verbunden, wie entzündliche Darmerkrankungen (IBD), Reizdarmsyndrom (IBS) und pseudomembranöse Enteritis, sowie eine wachsende Liste von extraintestinalen Erkrankungen, einschließlich Herz-Kreislauf-Erkrankungen, Fettleibigkeit und Allergien⁴. Mikrobiota-Profiling zeigte, dass Patienten mit IBD eine dramatische Abnahme der bakteriellen Vielfalt sowie deutliche Veränderungen in den Populationen einiger spezifischer Bakterienstämme aufweisen ^5,6. Diese Studien zeigten weniger Lachnospiraceae und Bacteroidetes, sondern mehr Proteobakterien und Actinobakterien bei IBD-Patienten. Es wird angenommen, dass die Pathogenese von IBD mit verschiedenen pathogenen Faktoren zusammenhängt, einschließlich abnormaler Darmflora, dysregulierter Immunantwort, Umweltproblemen und genetischen Varianten⁷. Es gibt zahlreiche Hinweise darauf, dass Darmbakterien eine Rolle in der Anfangs- und Anwendungsphase von IBD^8,9 spielen^, was darauf hindeutet, dass die Korrektur der Darmdysbiose einen neuen Ansatz für die Therapie und/oder Erhaltungstherapie von IBD darstellen könnte.

Der Prototyp der fäkalen Mikrobiota-Transplantation (FMT) begann im alten China¹⁰. Im Jahr 1958 behandelten Dr. Eiseman und seine Kollegen erfolgreich vier Fälle von schwerer pseudomembranöser Enteritis mit Fäkalien von gesunden Spendern über Einläufe und eröffneten ein neues Kapitel in der modernen westlichen Medizin mit menschlichem Kot zur Behandlung menschlicher Krankheiten¹¹. Clostridium difficile-Infektion (CDI) hat sich als Hauptursache für pseudomembranöse Enteritis¹² erwiesen und FMT ist bei der Behandlung von CDI hochwirksam. In den letzten acht Jahren hat sich FMT zu einer Standardtherapie für die Behandlung von rezidivierendem CDI¹³ entwickelt, was zu weiteren Studien geführt hat, die die Rolle von FMT bei anderen Erkrankungen wie IBD untersuchen. In den letzten zwanzig Jahren haben zahlreiche Fallberichte und Kohortenstudien den Einsatz von FMT bei Patienten mit IBD¹⁴ dokumentiert. Eine Meta-Analyse, einschließlich 12 Studien, zeigte, dass 62% der Patienten mit Morbus Crohn (CD) eine klinische Remission nach FMT erreichten, und 69% der CD-Patienten hatten ein klinisches Ansprechen¹⁵. Trotz dieser ermutigenden Ergebnisse bleibt die Rolle von FMT bei der Behandlung von IBD ungewiss, und die Mechanismen, mit denen FMT Darmentzündungen lindert, sind kaum verstanden. Weitere Untersuchungen sind notwendig, bevor FMT sich dem aktuellen Arsenal von Behandlungsmöglichkeiten für IBD in den Kliniken anschließen kann.

In diesem Protokoll haben wir FMT auf IL-10-^/- Mäuse angewendet, die spontan nach dem Absetzen eine Kolitis entwickeln und als Goldstandard gedient haben, um die multifaktorielle Natur von IBD^16,17,18 widerzuspiegeln. IL-10−^/−-Mäuse wurden ausgiebig zur Analyse der IBD-Ätiologie eingesetzt, da sie ähnliche molekulare und histologische Merkmale wie CED-Patienten aufweisen und die Krankheit wie Patienten mit einer Anti-TNFα-Therapie gelindert werden kann¹⁶. Alternde IL10−^/−-Mäuse (>9 Monate alt) haben eine erhöhte Herzgröße und beeinträchtigte Herzfunktion im Vergleich zu altersentsprechenden Wildtyp-Mäusen¹⁹, was sie zu einem ausgezeichneten Modell für die Untersuchung von Colitis-induzierten Herzerkrankungen macht. Andere murine Modelle der Colitis, wie das Dextran-Natriumsulfat-Modell und das T-Zell-induzierte Colitis-Modell, können jedoch ebenfalls verwendet werden. Wir verabreichten fäkale Suspension über orale Gavage, die sich als wirksamer und besserer Weg als der Einlauf beim Menschen erwiesen^{hat 20}.