Das Mikrobiom in Gynäkologie, Geburtshilfe und Reproduktionsmedizin. Wilfried Feichtinger

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1 Das Mikrobiom in Gynäkologie, Geburtshilfe und Reproduktionsmedizin Wilfried Feichtinger

2 Mikrobiom Das Mikrobiom bezeichnet im weiteren Sinne die Gesamtheit aller den Menschen oder andere Lebewesen (z. B. Regenwürmer, Reptilien, Rinder) besiedelnden Mikroorganismen. Im engeren Sinn wird hierdurch die Gesamtheit aller mikrobiellen Gene bzw. Genome=(DNA) im menschlichen Organismus bezeichnet und vom Begriff der Mikrobiota unterschieden, die die Gesamtheit aller Mikroorganismen bezeichnen.

3 Mikrobiom des Menschen Zellen von Einzellern Darmbakterien Hautflora Mundhöhle, Nasenhöhle Schleimhäute Genitalorgane, Scheidenflora, etc. Auch in Körperteilen, wo man bisher dachte, sie seien steril

4 Die meisten Zellen, die im menschlichen Organismus vorkommen, sind keine Zellen eines Vielzellers also menschliche Zellen, sondern mikrobielle Zellen von Einzellern. Sie stehen in einem geschätzten Verhältnis von mikrobiellen zu Vielzellern von circa 10 : 1. In absoluten Zahlen wird ein erwachsener Mensch von etwa (100 Billionen) Bakterien besiedelt, diese überwiegend im Gastrointestinaltrakt. Sie siedeln häufig in Gemeinschaften von verschiedenen Einzellern, gewissermaßen als Biofilme. 1-3% unserer Körpermasse! Das menschliche Mikrobiom ist das zweite menschliche Genom.

5 Besiedlung mit Mikroorganismen Oft symbiotischer Charakter Kommensalismus Pathogen

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7 DNA-Sequenzierung ist die Bestimmung der Nukleotid-Abfolge in einem DNA- Molekül. Die DNA-Sequenzierung hat die biologischen Wissenschaften revolutioniert und die Ära der Genomik eingeleitet. Seit 1995 konnte durch DNA- Sequenzierung das Genom von über 1000 (Stand: 2010) verschiedenen Organismen analysiert werden. Zusammen mit anderen DNA-analytischen Verfahren wird die DNA-Sequenzierung u. a. auch zur Untersuchung genetisch bedingter Erkrankungen herangezogen. Darüber hinaus ist die DNA- Sequenzierung als analytische Schlüsselmethode, insbesondere im Rahmen von DNA-Klonierungen (engl. molecular cloning), aus einem molekularbiologischen bzw. Gentechnischen Laborbetrieb heute nicht mehr wegzudenken.

8 Moderne DNA Sequenzierungstechniken haben es ermöglicht Keime nachzuweisen, die in ganz geringen Mengen vorkommen und/oder unkultivierbar sind

9 Sequenzierungsmethoden Es gibt heute mehrere Verfahren zum Ablesen der Sequenzinformation von einem DNA-Molekül. Lange Zeit waren überwiegend Weiterentwicklungen der Methode nach Frederick Sanger in Verwendung. Moderne Verfahren bieten Möglichkeiten der beschleunigten Sequenzierung durch hochparallelen Einsatz. Die später entwickelten Sequenzierungsverfahren werden häufig als Sequenzierung der nächsten Generation (engl. next generation sequencing) bezeichnet.

10 Die technischen Details sind aber auch nicht unbedingt erforderlich, um das Potential des NGS zu verstehen. Es reicht, zu wissen, daß es durch NGS möglich ist, das Grundprinzip des Sequenzierens in unglaublich verdichteter, effizienter und extrem vervielfältigter, wenn man so will: paralleler Weise (weswegen NGS manchmal auch massive parallel sequencing (MPS) genannt wird) zur Anwendung zu bringen. Im Rahmen von NGS-Verfahren können so mehrere Tausend bis zu Millionen (!) Sequenzierreaktionen gleichzeitig ablaufen und sie sind dabei noch hochgradig automatisierbar, d.h. von Maschinen ohne menschliche Interaktion durchführbar. Dies ermöglicht einen atemberaubend hohen Probendurchsatz, so daß ein komplettes menschliches Genom mit seinen 3,2 Milliarden Buchstaben, für das das Humane Genom Projekt noch 10 Jahre und hunderte Labore weltweit brauchte, inzwischen innerhalb weniger Tage von einem einzigen Labor sequenziert werden kann!

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13 Das vaginale Mikrobiom im gesunden Zustand Verschiedene Arten von Lactobazillen: L.iners, L.crispatus, L.gasseri, L.jensenii Mitunter auch: Prevotella, Gardnerella, Atopobium, Megasphera (andere Ethnien!) Schwankungen während des Zyklus, durch GV, in der Postmenopause

14 Das vaginale Mikrobiom bei bakterieller Vaginose Green et al.: Fertil.Steril.6, 2015

15 Das vaginale Mikrobiom und sexuell übertragbare Erkrankungen Ein gestörtes vaginales Mikrobiom prädisponiert für bestimmte sexuell übertragbare Erkrankungen, aber auch Pelvic Inflammatory Desease : HIV, Clamydien, Trichomonaden, Papillomviren, Herpes, Mycoplasmen, etc. Neue molekulargenetische Methoden werden in der Prävention eine große Rolle spielen.

16 58 Frauen mit Hysterektomie Quantitative PCR aus der Endocervix und dem Endometrium: Bei 95% der Frauen konnte mindestens ein Keim nachgewiesen werden Die häufigsten Keime: L.iners (45%), Prevotella (33%), L.crispatus (33%) Mitunter keine Übereinstimmung mit Vaginalflora

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20 Hypothese Es ist plausibel, dass eine Dysbalance des uterinen Mikrobioms prädisponierend ist für: Infertilität Frühe und späte Fehlgeburten Frühgeburten Postpartum Endometritis

21 Recent advances in metagenomic research have proven that the placenta harbors its own rich diverse microbiom, even in clinically healthy pregnancies, and preterm birth may be a result of hematogenous infection rather than exclusively ascending infection as previously hypothesized.

22 Hypothese Das Mikrobiom der Tube kann verantwortlich sein für das Ovarialkarzinom

23 Hypothese Ein Mikrobiom im Ovar kann verantwortlich sein für Störungen der Follikelreifung, für PCO, vorzeitigen Wechsel, usw.

24 Kultur von Follikelflüssigkeit nach vaginaler Punktion für IVF Alle Kulturen positiv

25 Das vaginale und endometriale Mikrobiom stimmt nicht immer überein. Lactobazillen herrschen bei IVF Patientinnen vor. Schlechte Ergebnisse, wenn andere als Lactobazillen dominant waren.

26 Hypothese Das Mikrobiom kann verantwortlich sein für schlechte Samenbefunde

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29 Schlussfolgerungen Der gesamte weibliche Genitaltrakt ist besiedelt, also nicht steril. Bessere Erkennung mikrobieller Imbalancen führt zu effektiverer Therapie und Prophylaxe. Weitere Untersuchungen mit weiter verbesserten molekulargenetischen Methoden werden neue wichtige Erkenntnisse bringen und Antworten auf viele Fragen in der gesamten Gynäkologie und Geburtshilfe

30 Während wir schon viel von Ignaz Semmelweis lernen konnten, so liegen die aufschlussreichsten und stärksten Entdeckungen noch vor uns. Jason M. Franasiak & Richard T. Scott, Fertil. Steril. 2015