Stephan C. Bischoff: Probiotika, Präbiotika und Synbiotika | 1 |
Innentitel | 4 |
Impressum | 5 |
Einführung | 6 |
Zusammenspiel von intestinalem Immunsystem, Darmflora und Ernährung als Faktoren für gesundheitliches Wohlbefinden | 6 |
Anschriften | 9 |
Inhaltsverzeichnis | 13 |
Abkürzungen | 23 |
I Grundlagen zur Darmflora und intestinales Immunsystem | 28 |
1 Aufbau und Funktion der intestinalen Mikrobiota des Menschen | 29 |
Einleitung | 29 |
Methoden zur Untersuchung der intestinalen Mikrobiota | 29 |
Entwicklung und Zusammensetzung der intestinalen Mikrobiota | 31 |
Die intestinale Mikrobiota des Säuglings | 32 |
Die intestinale Mikrobiota des Erwachsenen | 32 |
Bakterieller Stoffwechsel im Darm | 34 |
Substrate für die mikrobielle Fermentation im Kolon | 34 |
Gärungstypen und wichtige Fermentationsprodukte | 37 |
Milchsäuregärung | 39 |
Gemischte Säuregärung | 40 |
Propionsäuregärung | 40 |
Buttersäuregärung | 40 |
Gärung und H2-Metabolismus | 41 |
Vergärung von Aminosäuren | 41 |
Interaktionen zwischen Mikrobiota und Wirt | 42 |
Metaboliten des bakteriellen Stoffwechsels | 42 |
Gallensäuremetabolismus | 43 |
Polyphenole | 43 |
Arbutin | 45 |
Einfluss der intestinalen Mikrobiota auf die Morphologie des Verdauungstraktes | 45 |
Darmpathogene Mikroorganismen | 46 |
Ausblick | 48 |
2 Aufbau und Funktion des Darmimmunsystems | 51 |
Einleitung | 51 |
Der Darm als Ort der Induktion und Funktion von IgA-Antikörpern | 51 |
Induktive Seite des Darmimmunsystems | 53 |
Peyer’sche Platten ( PP) | 53 |
Membranöse Epithelialzellen (M-Zellen) Appendix vermiformis (Wurmfortsatz) | 54 |
Lymphozytengefüllte Villi (LFV) | 54 |
„Cryptopatches“ ( CP) | 55 |
Isolierte Lymphfollikel (ILF) | 55 |
Mesenteriale Lymphknoten (mLN) | 55 |
Intra- und subepitheliale dendritische Zellen | 56 |
Ausführender Arm des Darmimmunsystems | 57 |
Intraepitheliale Lymphozyten (IEL) | 57 |
Lamina propria (LP) | 57 |
3 Wechselwirkung zwischen Darmflora und intestinalem Immunsystem | 60 |
Funktionen der Darmflora | 60 |
Erkennung von Mikroorganismen durch das Immunsystem des Darmes | 60 |
Das angeborene Immunsystem | 61 |
Pattern recognition receptors (PRR) und deren Funktionen | 62 |
Unterscheidung zwischen MAMPs und PAMPs kommensaler und pathogener Bakterien | 63 |
Intestinale Barriere | 64 |
Tight Junctions | 64 |
Antimikrobielle Peptide (Defensine) | 65 |
Antigensampling | 66 |
Transport durch Enterozyten | 66 |
Transport über M-Zellen | 66 |
Transport durch dendritische Zellen | 67 |
Antigenspezifische Antwort | 67 |
B-Zell-Antworten | 67 |
T-Zell-Antworten | 67 |
Orale Toleranz | 67 |
Gnotobiotische Tiermodelle | 68 |
Tiermodelle zu chronisch entzündlichen Darmerkrankungen | 69 |
4 Darmepithelzellen als interaktive Schnittstelle zwischen Bakterien und Immunsystem | 72 |
Einleitung | 72 |
Intestinale Epithelzellen als integraler Bestandteil der Barriere- und Immunfunktion im Darm | 72 |
Darm als Kommunikationsorgan zwischen Bakterien und Signalen des Immunsystems: Regulation von Entzündungsprozessen | 74 |
Bedeutung von Mustererkennungsrezeptoren auf Entzündungsprozesse | 74 |
Einfluss von Immunmediatoren auf die Funktion von Darmepithelzellen | 75 |
Regulation zellulärer Stressmechanismen | 75 |
Mikrobielle Wechselwirkungen im Darm: Epithelzellen als Zielzellen probiotischer Effekte | 77 |
Ausblick | 79 |
5 Der Einfluss der kommensalen Flora auf die intestinale Toleranz | 82 |
Einleitung | 82 |
Zentrale und periphere Toleranz | 82 |
Orale Toleranz | 83 |
Effektor-Mechanismen der oralen Toleranz | 84 |
Antigenaufnahme, -transport und -präsentation | 85 |
Toleranz gegenüber der Darmflora | 85 |
Die Funktion von Interleukin-10 und Transforming Growth Factor-Beta | 86 |
Die Unterscheidung zwischen harmlos und gefährlich | 87 |
Zusammenfassung | 87 |
6 Bakterielle Erkennungsstrukturen und intestinale Barriere | 89 |
Einleitung | 89 |
Bakterielle Erkennungsstrukturen (PAMPs) und zugehörige Rezeptoren | 90 |
Endotoxine | 90 |
Lipoproteine | 91 |
Peptidoglykan/Muramyldipeptid | 91 |
(Lipo-)Teichonsäure | 92 |
Hypomethylierte CpG-DNA | 92 |
Flagellin und andere PAMPs ( dsRNA, fMLP, Zymosan) | 92 |
Intestinale Barriere | 93 |
Sekrete und Motilität | 93 |
Mukus | 93 |
Tight Junctions | 93 |
Antimikrobielle Peptide | 93 |
Sekretorisches IgA | 94 |
Galle und ihre Bestandteile | 94 |
Krankheits- und ernährungsbedingte Einschränkungen der Darmbarriere | 94 |
7 Rolle von Darmflora und Darmbarriere in der Entstehung chronischer Lebererkrankungen | 96 |
Einleitung | 96 |
Alkoholbedingte Fettlebererkrankungen | 96 |
Nicht-alkoholbedingte Fettlebererkrankung | 97 |
Zusammenfassung und Ausblick | 99 |
II Taxonomie und Funktion von Probiotika, Präbiotika und Synbiotika | 102 |
8 Definition und Wirkmechanismen der Probiotika, Präbiotika und Synbiotika | 103 |
Definitionen | 103 |
Probiotika | 103 |
Präbiotika | 103 |
Synbiotika | 104 |
Wirkmechanismen | 104 |
Immunmodulation | 104 |
Wirkung auf andere Mikroorganismen | 106 |
Antikarzinogene Effekte | 110 |
Zusammenfassung | 112 |
9 „Pharmakokinetik“ und Sicherheit von Probiotika | 115 |
Einleitung | 115 |
Gesetzliche Regelungen | 115 |
Sicherheit von Probiotika | 116 |
„Pharmakokinetik“ von Probiotika | 117 |
Kriterien zur Beurteilung der Sicherheit | 118 |
Spezifische Eigenschaften der Stämme | 118 |
Wechselwirkungen mit dem Wirt | 119 |
QPS-Konzept | 119 |
Qualified Presumption of Safety | 119 |
Schlussfolgerungen | 120 |
10 Historischer Hintergrund | 122 |
Einführung | 122 |
Epochale Entdeckungen der Mikrobiologie in ihrer Beziehung zur Mikroökologie | 123 |
Anfänge einer Bakterientherapie nach dem Substitutionsprinzip | 124 |
Die Einführung des Probiotikum-Prinzips | 126 |
Erweiterung des Probiotikumprinzips durch die Einführung des Präbiotikumprinzips und die Kombination beider zu dem Prinzip Synbiotikum | 127 |
Ausblick | 128 |
11 Taxonomie von Milchsäurebakterien mit probiotischer Kapazität | 130 |
Einleitung | 130 |
Allgemeine Charakteristik probiotischer Milchsäurebakterien | 130 |
Generelle Aspekte der Systematik | 131 |
Begriffe | 131 |
Taxonomische Stellung von Milchsäurebakterien und Bifidobakterien | 132 |
Entwicklungen in der Taxonomie probiotischer Milchsäurebakterien | 133 |
Gattungsspezifische Merkmale | 135 |
Andere Milchsäurebakterien | 137 |
Methoden der Identifizierung, Charakterisierung und Differenzierung | 137 |
Molekularbiologische Methoden der Taxonomie | 137 |
Molekularbiologische Typisierung und individuelle Charakterisierung | 138 |
Ergänzende Methoden der Charakterisierung und Differenzierung | 141 |
Taxonomie und qualitative Selektionskriterien für Probiotika | 141 |
Ausblick | 142 |
12 Probiotische Kapazität von Enterokokken | 145 |
Einleitung | 145 |
Die Gattung | 145 |
Lebensraum | 146 |
Vorkommen | 146 |
Gastrointestinaltrakt | 146 |
Enterokokken in Lebensmitteln | 147 |
Enterokokken als Probiotika | 147 |
Anwendungsgebiete von Enterokokken-Probiotika beim Menschen | 147 |
Anwendungsgebiete von Enterokokken-Probiotika bei Tieren | 151 |
Sicherheit probiotischer Enterokokken | 152 |
Enterokokken als opportunistische humanpathogene Keime | 152 |
Vorkommen und Bedeutung von Virulenzfaktoren bei Enterokokken | 153 |
Sicherheit neuer Enterokokken-Stämme im Hinblick auf ihren Einsatz bei Lebensmitteln oder als Probiotika | 155 |
Schlussfolgerung aus juristischer Sicht | 155 |
13 Escherichia coli – Pathogenitätsfaktoren und probiotisches Potenzial | 159 |
Einleitung | 159 |
E. coli: eine heterogene Spezies | 159 |
Extraintestinale E. coli (ExPEC) | 161 |
Uropathogene E. coli (UPEC) | 161 |
Sepsis verursachende E. coli (SEPEC) | 162 |
Meningitis verursachende E. coli (MENEC) | 162 |
Intestinale E. coli | 163 |
Enteropathogene E. coli (EPEC) | 163 |
Enterohämorrhagische E. coli (EHEC) | 163 |
Enteroaggregative E. coli (EAEC) | 164 |
Enterotoxische E. coli (ETEC) | 164 |
Enteroinvasive E. coli (EIEC) | 165 |
Diffus adhärierende E. coli (DAEC) | 165 |
Probiotische E. coli | 166 |
E. coli Nissle 1917 | 166 |
Weitere probiotische E. coli | 168 |
Zusammenfassung und Schlussbemerkungen | 168 |
14 Probiotische Hefen | 171 |
Einleitung | 171 |
Pharmakokinetik | 171 |
Klinische Anwendungen | 171 |
Antibiotikaassoziierte Diarrhöen | 172 |
Therapien akuter Durchfallerkrankungen | 172 |
Prophylaxe der Reisediarrhö | 173 |
Diarrhöen unter Sondenernährung bei Intensivpatienten | 173 |
Experimentelle Anwendungen | 173 |
Chronisch entzündliche Darmerkrankungen | 173 |
HIV-assoziierte Diarrhöen | 174 |
Saccharase-Isomaltase-Mangel | 174 |
Mögliche Wirkmechanismen auf zellulärer Ebene | 174 |
15 Das Multi-Spezies-Konzept | 178 |
Einleitung | 178 |
Hypothese: Multi-Spezies-Probiotika sind wirksamer als einfache Probiotika | 178 |
Mögliche Mechanismen der synergistischen Wirkungen von Multi-Spezies-Probiotika | 179 |
Anwendung des Multi-Spezies-Konzepts zum Design neuer krankheitsspezifischer Probiotika | 181 |
Zusammenfassung | 182 |
16 Genetisch modifizierte Probiotika | 185 |
Lactococcus lactis | 185 |
Sekretion heterologer Proteine durch | 186 |
Verabreichung therapeutischer Proteine | 186 |
Verabreichung von Antigenen | 187 |
Verabreichung von Zytokinen | 188 |
Verabreichung von Trefoil-Faktoren (TFF) | 191 |
Verabreichung von Antikörpern | 192 |
Umwelt-Sicherheit | 193 |
Zusammenfassung und Ausblick | 195 |
Danksagungen | 198 |
III Präventive und klinische Bedeutung von Probiotika, Präbiotika und Synbiotika | 200 |
17 Präventive Bedeutung von probiotischen Joghurts | 201 |
Einleitung | 201 |
Definition | 201 |
Was versteht man unter probiotischen Lebensmitteln? | 201 |
Probiotische Lebensmittel sind keine Arzneimittel | 202 |
Wirkungsweise | 204 |
Probiotische Gesundheitseffekte fermentierter Milchprodukte | 205 |
Beeinflussung der Darmflora und des intestinalen Milieus | 205 |
Immunomodulatorische Eigenschaften von fermentierten Milchprodukten | 205 |
Akute, durch virale oder bakterielle Infektion oder Aberrationen der eigenen Darmflora verursachte Durchfälle | 206 |
Helicobacter pylori | 206 |
Durchfälle auf Grund von Lactoseintoleranz | 207 |
„Gastrointestinales Wohlbefinden“ | 208 |
Entzündliche Darmerkrankungen | 208 |
Reizdarm und Obstipation | 208 |
Fermentierte Milchprodukte bei urogenitalen Infekten | 208 |
Wirkung von probiotischen Joghurtprodukten bei „Winter-“, insbesondere Atemwegsinfekten | 209 |
Allergische Erkrankungen | 209 |
Fermentierte Milchprodukte, Blutlipide und das koronare Herzerkrankungsrisiko | 209 |
Blutdrucksenkung und andere Gesundheitseffekte fermentierter Milchprodukte | 210 |
Zusammenfassung | 211 |
18 Medizinische Bedeutung von Präbiotika und Synbiotika | 213 |
Einleitung | 213 |
Präbiotika | 213 |
Probiotika | 214 |
Synbiotika | 215 |
Einsatz von Synbiotika in klinischen Studien | 215 |
Klinische Erfahrung bei chronischen Erkrankungen | 216 |
Klinische Erfahrungen bei chirurgischen | 216 |
und Intensivpatienten | 216 |
Zusammenfassung | 219 |
19 Probiotika und Präbiotika zur Prävention und Behandlung von infektiösen Diarrhöen bei Kindern | 221 |
Einleitung | 221 |
Akute Diarrhö | 221 |
Definition | 221 |
Management | 221 |
Prävention und Therapie gastrointestinaler Infektionen mit Probiotika | 222 |
Pathomechanismen bei gastrointestinalen Infektionen | 222 |
Prävention der akuten Gastroenteritis | 222 |
Therapie der akuten Gastroenteritis | 226 |
Prävention und Therapie gastrointestinaler Infektionen mit Präbiotika | 228 |
Wirkmechanismen Prävention der akuten Gastroenteritis | 228 |
Therapie der akuten Gastroenteritis | 230 |
Prävention der antibiotikaassoziierten Diarrhö | 230 |
Zusammenfassung | 230 |
Ausblick | 230 |
20 Probiotika und antibiotikaassoziierte Diarrhö bei Erwachsenen und Kindern | 233 |
Einleitung | 233 |
Antibiotika- assoziierte Diarrhö | 233 |
Klinik und Erregerspektrum der AAD | 233 |
Therapieoptionen bei AAD | 234 |
Wirksamkeit von Probiotika für die Prävention antibiotikaassoziierter Diarrhö | 234 |
Sicherheit von Probiotika bei Erwachsenen und Kindern | 240 |
Beschränkungen der bisherigen Forschung und Ausblick | 240 |
21 Probiotika zur Prophylaxe und Therapie chronisch entzündlicher Darmerkrankungen | 243 |
Einleitung | 243 |
Rolle der intestinalen Flora in der Pathogenese der CED | 243 |
Mögliche Wirkmechanismen von Probiotika | 244 |
Einsatz von Probiotika bei CED | 245 |
Klinische Studien | 248 |
Colitis ulcerosa | 248 |
Remissionserhaltung | 248 |
Colitis ulcerosa | 249 |
akuter Schub | 249 |
Pouchitis | 252 |
Morbus Crohn | 253 |
Zusammenfassung und Ausblick | 255 |
22 Beeinflussung des Reizdarmsyndroms und der Obstipation durch Pro- und Präbiotika | 259 |
Einleitung | 259 |
Störung der Darmflora beim Reizdarmsyndrom | 259 |
Probiotische Beeinflussung der Darmflora beim Reizdarmsyndrom | 262 |
Einzelstämme | 263 |
Kombinationspräparate | 264 |
Probiotische Beeinflussung der Darmflora bei chronischer Obstipation | 265 |
Präbiotika in der Therapie des Reizdarmsyndroms | 266 |
Zusammenfassung und Ausblick | 266 |
23 Effekte von Probiotika, Präbiotika und Synbiotika auf Dickdarmtumoren | 270 |
Epidemiologische Studien | 270 |
Effekte von Probiotika | 270 |
In-vitro-Studien und Studien an Versuchstieren | 270 |
Humane Interventionsstudien | 271 |
Effekte von Präbiotika | 271 |
In-vitro-Studien und Studien an Versuchstieren | 271 |
Humane Interventionsstudien | 273 |
Effekte von Synbiotika | 274 |
Studien an Versuchstieren | 274 |
Humane Interventionsstudien | 274 |
Mechanismen bei der Chemoprävention von Dickdarmtumoren | 274 |
Effekte von Probiotika auf Blasenkrebs | 275 |
Zusammenfassung | 275 |
24 Darmflora und Probiotika bei Adipositas und metabolischem Syndrom | 279 |
Einleitung | 279 |
Metabolische Bedeutung der Darmflora | 279 |
Veränderung der Darmflora bei Adipositas | 280 |
Pathophysiologische Bedeutung der Veränderung der Darmflora | 281 |
Rolle der Darmbarriere und der bakteriellen Translokation bei Adipositas und metabolischem Syndrom | 281 |
Therapeutische Konsequenzen | 282 |
Adipositaschirurgie und Darmflora | 283 |
Zusammenfassung | 285 |
25 Einsatz von Probiotika und Synbiotika bei Lebererkrankungen | 287 |
Einleitung | 287 |
Bakterielle Translokation (BT) und chronische Lebererkrankungen | 287 |
Bedeutung der gesteigerten bakteriellen Translokation | 287 |
Auswirkungen der gesteigerten bakteriellen Translokation bei Leberzirrhose | 288 |
Pathophysiologische Mechanismen der Entwicklung einer gesteigerten BT bei Leberzirrhose | 290 |
Effekte von Probiotika auf die Pathomechanismen der BT | 291 |
Bei Zirrhosepatienten eingesetzte Pro- und Synbiotika | 292 |
Pro-/Synbiotika und Schweregrad bzw. Komplikationen der Leberzirrhose | 292 |
Effekt einer probiotischen Therapie auf die Leberfunktion bei Leberzirrhose | 292 |
Pro-/Synbiotika zur Prophylaxe bakterieller Infektionen | 293 |
Pro-/Synbiotika und nichtalkoholische und alkoholische Fettlebererkrankungen | 294 |
Nichtalkoholische Fettlebererkrankung | 294 |
Alkoholische Fettlebererkrankung | 295 |
Pro-/Synbiotika und andere Lebererkrankungen | 295 |
Zusammenfassung und Ausblick | 296 |
26 Probiotika bei Atemwegserkrankungen | 300 |
Einleitung | 300 |
Probiotika und Lungenerkrankungen | 300 |
Probiotika und allergische Atemwegserkrankungen | 301 |
Schlussfolgerung | 301 |
27 Allergieprävention und Behandlung der atopischen Dermatitis mit Probiotika | 303 |
Einleitung | 303 |
Darmflora des Allergikers | 303 |
Rationale für den Einsatz von Probiotika gegen Allergien | 303 |
Prävention von allergischen Erkrankungen durch Probiotika: Kontrollierte Studien | 304 |
Behandlung der atopischen Dermatitis mit Laktobazillen | 307 |
28 Probiotika bei Früh- und Neugeborenen | 310 |
Einleitung | 310 |
Nekrotisierende Enterokolitis | 311 |
Sicherheit von Probiotika bei Früh- und Neugeborenen | 313 |
29 Probiotika, Präbiotika und Synbiotika in der Chirurgie und bei kritisch Kranken auf der Intensivstation | 316 |
Einleitung | 316 |
Rationale für den Einsatz von Probiotika bei kritisch Kranken | 316 |
Die Darm-Sepsis-Hypothese | 316 |
Wirkung von Probiotika auf andere Bakterien | 317 |
Wirkung von Probiotika auf das gastrointestinale Immunsystem | 318 |
Klinische Effekte: Infektionsprophylaxe durch Probiotika in der chirurgischen Intensivmedizin | 318 |
Pankreasresektion | 322 |
Gemischte allgemeinchirurgische Patienten | 323 |
Leberresektion, Transplantation | 323 |
Schwere akute Pankreatitis | 324 |
Traumatologie, gemischte intensivmedizinische Patienten | 325 |
Probiotika zur Verhinderung oder Therapie von Clostridium-difficile-Infektionen und Antibiotika induzierten Diarrhöen bei Intensivpatienten | 325 |
Sicherheit von Probiotika | 325 |
Zusammenfassung und Ausblick | 326 |
30 Synopsis: Aktuelle und zukünftige Argumente für den Einsatz von Probiotika, Präbiotika und Synbiotika | 329 |
Einleitung | 329 |
Ernährungsstrategien zur Modifikation von Wirtsreaktionen | 329 |
Interaktionen zwischen Wirt und mikrobieller Flora | 330 |
Gut und Böse auf der Ebene der Zellkommunikation | 330 |
Vermeidung überschießender Reaktionen auf Kommensalen | 332 |
Metabolischer Austausch zwischen Mikrobiota und Wirt | 333 |
Neue Anwendungen oder eine neue Sicht alter Anwendungen | 334 |
Ausblick | 335 |
Sachverzeichnis | 339 |