Mukosaprotektive Flora

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1 Mukosaprotektive Flora Akkermansia muciniphila und Faecalibacterium prausnitzii als Marker einer gesunden Darmschleimhaut

2 Bisher erschienene Fachinformationen: 3HT-Memory-Spot 11-β-Hydroxy-Steroiddehydrogenase Typ-1 ADMA Allergische Säuglingskolitis Allergo-Screen -Konzept Aromatogramm AutoVACC-Oral-E.c. Biochemie der Entgiftung Blastocystis Bor Candida-Diagnostik Casomorphine und Gliadorphine Coenzym Q10 Colostrum COMP Cortisol und DHEA cpsa D-Arabinitol Darmkrebs Depression eine neuroinflammatorische Erkrankung Endotoxinämie Eosinophiles Protein X (EPX) Epstein-Barr-Virus-Infektion Erhöhte Leberwerte - was tun? Erweiterte Prädiabetes-Diagnostik Estronex Fibromyalgie Florastatus Gesundes Haar Glukokortikoid-Reaktivität Glutathion-Stoffwechsel H2-Atemgasanalysen Hämopyrrolurie (HPU) Helicobacter-pylori-Infektionen Histamin-Intoleranz (HIT) Hormondiagnostik aus Speichel Immunmonitoring Individuelle und symptombezogene Allergiediagnostik Intrazelluläres ATP IP10 Komplementäre antiphlogistische Therapie Komplementäre Onkologie Laktulose-Mannitol-Test Leaky-Gut-Syndrom LipoMun Mannose-bindendes Lektin Mikronährstoff-Diagnostik: Hämatokrit-korrelierte Vollblutanalytik Neoangiogenese Niacin (Vitamin B3) Nitrostress Nitrotyrosin-Tyrosin-Index NK-Zell-Aktivität Omega-3-Fettsäuren in Schwangerschaft und Stillzeit Omega-3-Fettsäuren und ADHS Omega-3-Index Organix -Dysbiose oxldl (oxidiertes Low Density Lipoprotein) p53-autoantikörper in der Tumordiagnostik Pantothensäure Parodontitis Phyto-Östrogene PLAC -Test Porphyrine im Urin PräScreen Darm PräScreen Kombi Prostata Health Psychosomatisch oder somatopsychisch? Reizdarm Reverse T3 Septin9 Säure-Basen-Regulation Störungen der Bauchspeicheldrüsen funktion Stresshormone und Neurotransmitter T-cellspot Borrelien T-cellspot Yersinien Thiole Thymusreserve Titanimplantat-Unverträglichkeit TNF-α-Hemmtest Toleranzinduzierte Immuntherapie Vaginalstatus Virusbedingte Atemwegsinfektionen Viscera Stuhltest Vitamin D in der Tumorprävention Zecken-übertragbare Erkrankungen Zelluläre Immunologie Zink-Protoporphyrin/Hepcidin

3 3 Mukosaprotektive Flora Akkermansia muciniphila und Faecalibacterium prausnitzii als Marker einer gesunden Darmschleimhaut Die Gesundheit der Menschen wird durch die Symbiose mit dem Mikrobiom positiv beeinflusst. Eine Dysbiose des residenten Mikrobioms ist dagegen mit verschiedenen Erkrankungen assoziiert wie entzündliche Darmerkrankungen, Darmkrebs, Zöliakie und Adipositas. Die Darmschleimhaut steht in engem Kontakt mit kommensalen Bakterien und Nahrungsmittelantigenen, sie ist aber auch dem Risiko einer Infektion durch pathogene Keime aus der äußeren Umgebung ausgesetzt. Die anspruchsvolle Aufgabe des intestinalen Immunsystems ist es daher, eine homöostatische Balance zwischen Toleranz gegenüber harmlosen Keimen und Immunität gegen Krankheitserreger zu halten. Dies wird durch verschiedene regulatorische Anpassungen erreicht, die zwischen den kommensalen Bakterien, den Darmepithelzellen und den Immunzellen des Gastrointestinaltrakts stattfinden. Der Gastrointestinaltrakt ist mit ca Mikroorganismen besiedelt; die mikrobiellen Zellen überwiegen zahlenmäßig die menschlichen Zellen um einen Faktor von zehn. Die Zusammensetzung und Dichte der Bakterien verändert sich entlang des Gastrointestinaltrakts. Neben den Unterschieden in der Zusammensetzung des Mikrobioms zwischen proximalen und distalen Abschnitten des Gastrointestinaltrakts existiert auch eine unterschiedliche mikrobielle Zusammensetzung zwischen dem Lumen und der Schleimhaut. Im Allgemeinen umfasst das Mukosa-assoziierte Mikrobiom eine höhere Häufigkeit von Firmicutes im Vergleich zu Bacteroidetes. Bakterienarten, die die Mukusschicht besiedeln, sind durch die Produktion von Mucin-bindenden extrazellulären Proteinen und von intestinale Epithelzellen Abb. 1: Mukusschicht und Lamina propria Mukusschicht Lamina propria Tight Junctions Mucin-abbauenden Enzymen charakterisiert. Mehrere Mucin-abbauende Bakterien sind Teil des Mukosa-assoziierten Mikrobioms bei gesunden Menschen. Zu diesen kommensalen Bakterien gehört Akkermansia muciniphila, die mit diversen Schutzwirkungen in vitro und in vivo verbunden ist.

4 4 Das intestinale Mikrobiom setzt energiereiche Verbindungen durch den Abbau von unverdaulichen Stoffen im Dickdarm frei. Darüber hinaus spielen Darmbakterien eine wichtige metabolische Rolle durch die Synthese von Vitamin K und B12, Folsäure und kurzkettigen Fettsäuren, wie Acetat (Essigsäure), Butyrat (Buttersäure) und Propionat (Propionsäure). Insbesondere Butyrat hat eine zentrale Funktion als Hauptenergiequelle für Kolonozyten. Darüber hinaus hat Butyrat entzündungshemmende Eigenschaften. Beispielsweise verringert Butyrat die proinflammatorische Zytokin-Expression in Dickdarmbiopsieproben und in mononukleären Zellen der Lamina propria bei Patienten mit Morbus Crohn. In diesem Zusammenhang wurden Veränderungen bei spezifischen Bakterienspezies in der Darmflora von Patienten mit entzündlichen Erkrankungen nachgewiesen, beispielsweise eine Verringerung von Faecalibacterium prausnitzii bei Patienten mit entzündlichen Darmerkrankungen, Reizdarmsyndrom und Zöliakie. Faecalibacterium prausnitzii gehört zudem zu den wichtigsten buttersäurebildenden Bakterien im Dickdarm. Weitere Informationen zu Butyrat finden Sie in der Fachinformation 0107 Kurzkettige Fettsäuren im Stuhl im Downloadbereich unter Akkermansia muciniphila Akkermansia muciniphila ist ein gramnegatives obligat anaerobes Stäbchenbakterium. Es ist ein mucinspaltender Keim, der durch metabolische Spaltungsprodukte zur Erhaltung einer hohen Keimzahl des Faecalibacterium prausnitzii wesentlich beiträgt. Durch aktuelle Studien konnte nachgewiesen werden, dass hohe Keimzahlen der Akkermansia muciniphila einen positiven Einfluss haben auf: Körpergewicht Fettanteil Reduktion der metabolischen Endotoxinämie durch bakterielle Lipopolysaccharide Reduktion der adipösen Gewebeinflammation Reduktion der Insulinresistenz (Typ 2-Diabetes) A. muciniphila Extrazelluläre Vesikel IL-6 (produziert als Reaktion gegen extrazelluläre Vesikel von E. coli) Becherzelle Abb. 2: Einfluss von Akkermansia muciniphila auf entzündliche Darmprozesse

5 5 Info Positive Einflüsse der mukosaprotektiven Flora niedriger BMI-Index reduzierte Adipogenese reduzierte adipöse Gewebeinflammation reduzierte metabolische Endotoxinämie reduzierte Insulinresistenz Erhaltung der physiologischen Darmbarriere antiinflammatorische Wirkung Darüber hinaus zeigte sich in Studien ein positiver Einfluss der Akkermansia muciniphila auf das Endocannabinoidsystem der Darmschleimhaut in Form einer Erhöhung der Sekretion von 2-Arachidonoylglycerol, 2-Palmitoylglycerol und 2-Oleoylglycerol. 2-Arachidonoylglycerol führt zu einer Reduktion der metabolischen Endotoxinämie. 2-Palmitoylglycerol zeigt eine antiinflammatorische Wirkung. 2-Oleoylglycerol stimuliert die Sekretion von intestinalen Peptiden wie GLP-1 (Glucagon-like peptide 1), das bei der Regulation der Glukose-Homöostase eine bedeutende Rolle spielt, sowie von GLP-2 (Glucagonlike peptide 2), das sehr wichtig für die Erhaltung einer intakten Darmbarriere ist. Weiterhin blockieren vom Keim freigesetzte Vesikel die Produktion des proinflammatorischen Interleukins 6 (IL-6). Dieser Vorgang stellt oft eine Reaktion auf extrazelluläre Vesikel der Escherichia coli dar (siehe Abb. 2). Faecalibacterium prausnitzii Faecalibacterium prausnitzii ist ein gramnegatives obligat anaerobes Stäbchenbakterium, das zum Stamm der Firmicutes gehört. Dieser zählt zu den drei häufigsten anaeroben Keimen der Darmflora. Folgende Wirkungen des Keims konnten in verschiedenen Studien nachgewiesen werden: Hemmung des Transkriptionsfaktors NF-κB, die wiederum zur Hemmung des proinflammatorischen Interleukins 8 (IL-8) führt. Produktion von Butyrat, das zusätzlich den Faktor NF-κB hemmt. F. prausnitzii gehört zu den wichtigsten buttersäurebildenden Bakterien im Dickdarm. Differenzierung der regulatorischen T-Zellen (Treg), die eine Erhöhung des antiinflammatorischen Interleukins 10 (IL-10) sowie eine Reduktion des proinflammatorischen Interleukins 12 (IL-12) bewirken. Insgesamt reduziert Faecalibacterium prausnitzii als Friedenswächter (Peacekeeper) intestinale inflammatorische Prozesse und hat einen günstigen Einfluss auf entzündliche Darmerkrankungen (IBD) wie Morbus Crohn und Colitis ulcerosa. Darmlumen Mukosa Darmepithel F. prausnitzii Treg IL-10 IL-12 Butyrate IL-8 Abb. 3: Einfluss von F. prausnitzii auf entzündliche Darmprozesse

6 6 Labordiagnostik Die Analyse der beiden wichtigsten mukosaprotektiven Keime Akkermansia muciniphila und Faecalibacterium prausnitzii erfolgt als molekularbiologische Untersuchung bei der GANZIMMUN Diagnostics AG. Präanalytik und Probennahme Präanalytik: Stuhl Probenversand: keine Besonderheiten Abrechnung Mukosaprotektive Flora (Akkermansia muciniphila, Faecalibacterium prausnitzii) GOÄ-Ziffer: 4780, 4783, 4785 Florastatus Plus (Florastatus plus Mukosaprotektive Flora) GOÄ-Ziffer: 4780, 4783, 4785, 3511, 4533, 4606, 4530, 4533, 4539, 4716 Magen-Darm-Diagnostik Florastatus: Stuhl ph-wert 7,0 aerobe Leitkeime: Escherichia coli Proteus species Klebsiella species Enterobacter species Hafnia alveii Serratia species Providencia species Morganella morganii Kluyvera species Citrobacter species Pseudomonas species Enterococcus species anaerobe Leitkeime: Bacteroides species Bifidobacterium species Lactobacillus species Clostridium species 2x10^8 3 x 10^7 2 x 10^9 3x10^8 2,5 x 10^7 1 x 10^4 Clostridium difficile positiv Clostridium difficile kann in geringer Keimzahl no In hohen Keimzahlen kann der Erreger aber auch eine klinisch relevante Infektion auslösen und bei Freisetzung von größeren Menge verursachen. Bei entsprechendem Verdacht wird eine Kontrolluntersuchung und die Bestimmung des GDH-spezifischen An Pilze (quantitativ): GANZIMMUN AG Hans-Böckler-Straße Mainz Candida T. + 49(0) albicans F. + 49(0) <1 x 10^3info@ganzimmun.de Candida species <1 x 10^3 Geotrichum species Schimmelpilze <1 x 10^3 negativ Molekularbiologie Molekularbiologie Firmicutes** Akkermansia muciniphila** Firmicutes** Bacteroidetes** 1,67 Firmicutes/Bacteroidetes-Ratio** 5, x 10^8 x10^10 Akkermansia KBE/g Zellen/g muciniphila** Stuhl 5,0000 x10^10 Zellen/g 3,0000 x10^10 Zellen/g 1,67 Ratio 4 x 10^8 KBE/g Stuhl Bacteroidetes** 3,0000 x10^10 Zellen/g su Firmicutes/Bacteroidetes-Ratio** Faecalibacterium 1,67 Ratio prausnitzii ** 4,5 x10^8 KBE/g Stuhl Akkermansia Faecalibacterium muciniphila** prausnitzii ** 4,5 4 x10^8 KBE/gStuhl l subo Abb. 4: Ausschnitt Musterbefund "Florastatus Plus"

7 7 Bedeutung und Interpretation der Ergebnisse Keim optimal suboptimal vermindert Akkermansia muciniphila 1x10^8 7x10^6-9,9x10^7 < 7x10^6 Faecalibacterium prausnitzii 3,5x10^9 4,3x10^8-3,4x10^9 < 4,3x10^8 Liegt die Keimzahl der mukosaprotektiven Flora im optimalen Bereich, ist auf einen ausreichenden Schutz der intestinalen Mukosa durch Akkermansia muciniphila und Faecalibacterium prausnitzii zu schließen. Eine erhöhte intestinale Permeabilität (Leaky Gut-Syndrom) ist weniger wahrscheinlich; intestinale inflammatorische Prozesse werden unterdrückt. Auch im suboptimalen Bereich ist noch von einem guten Schutz der intestinalen Mukosa durch die beiden Keime auszugehen. Für die Erhaltung und Stärkung der mukosaprotektiven Flora in diesem Fall wird eine ballaststoffreiche Ernährung empfohlen. Verminderte Keimzahlen weisen auf einen unzureichenden Schutz der intestinalen Mukosa durch Akkermansia muciniphila und Faecalibacterium prausnitzii hin. Um eine erhöhte intestinale Permeabilität und mögliche inflammatorische Prozesse in diesem Fall auszuschließen, ist die Untersuchung weiterer Parameter wie α1-antitrypsin, Zonulin, Calprotectin, Lysozym, siga und ggf. LPS (Lipopolysaccharide) zu empfehlen. Weitere Informationen zur intestinalen Permeabilitätfinden Sie in der Fachinformation 0090 Leaky-Gut-Syndrom im Downloadbereich unter Darüber hinaus sollte die gesamte intestinale Mikroflora (Florastatus) untersucht werden. Wird eine Dysbiose erkannt, sind entsprechende stabilisierende Maßnahmen der Darmflora wie die Gabe von Probiotika empfehlenswert. Zusätzliche Therapieoptionen stellen eine ballaststoffreiche Ernährung und/oder die Gabe von inulinhaltigen Präbiotika dar. Literaturangaben Derrien M. et al. Akkermansia muciniphila gen. nov., sp. nov., a human intestinal mucin-degrading bacterium. International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology. 2004; 54: Collado MC et al. Intestinal Integrity and Akkermansia muciniphila, a Mucin-degrading Member of the Intestinal Microbiota Present in Infants, Adults, and the Elderly. Appl. Environ. Microbiol. 2007; 73(23):7767. Maier E et al. Understanding How Commensal Obligate Anaerobic Bacteria Regulate Immune Functions in the Large Intestine. Nutrients 2015; 7: Everard A et al. Cross-talk between Akkermansia muciniphila and intestinal epithelium controls diet-induced obesity. PNAS 2013;110(22): Ramirez-Farias C. et al. Effect of inulin on the human gut microbiota: stimulation of Bifidobacterium adolescentis and Faecalibacterium prausnitzii. British Journal of Nutrition 2009; 101:

8 8 Ansprechpartner Bei der GANZIMMUN AG sind Sie gut beraten! Ihre persönlichen Ansprechpartner zu allen Fragen: Kundenbetreuung bei Fragen zu Service, Befund, (Express-) Versand etc. Tel Fax bundesweiter wissenschaftlicher Außendienst fordern Sie Ihre persönliche Betreuung an unter Tel wissenschaftliche und medizinische Beratung täglich von 8 18 Uhr kostenlose medinfo-hotline: medwiss@ganzimmun.de GANZIMMUN-Akademie Tel Fax seminar@ganzimmun.de Buchhaltung bei Fragen zur Abrechnung von Selbstzahlern und Privatpatienten Tel bei Fragen zur Abrechnung von Kassenleistungen Tel buchhaltung@ganzimmun.de Bestellung von kostenlosen Probennahmeund Versandmaterialien Tel Fax versand@ganzimmun.de Impressum Herausgeber GANZIMMUN Diagnostics AG Hans-Böckler-Straße Mainz Tel Fax info@ganzimmun.de Ärztlicher Leiter Dr. med. Ralf Kirkamm Verantwortlich Dr. med. Ralf Kirkamm Autoren Hippokrates Messaritakis, Facharzt für Mikrobiologie, Virologie und Infektionsepidemiologie Bildnachweis shutterstock GANZIMMUN AG Nachdruck verboten, FIN 0108, Version 002, gültig ab