Zusammenfassung
Hintergrund
Der menschliche Körper wird von einer Vielzahl von Mikroorganismen besiedelt. Dieses sogenannte Mikrobiom übernimmt oder beeinflusst wichtige Stoffwechselfunktionen und trägt zur Aufrechterhaltung der Gesundheit bei. Gleichzeitig können Veränderungen im Mikrobiom zu krankhaften Zuständen führen.
Fragestellung
Übersicht über den gegenwärtigen Wissensstand zur Rolle des Mikrobioms bei Erkrankungen des Pankreas.
Material und Methoden
Literaturrecherche in PubMed und Embase.
Ergebnisse
Das exokrine Pankreas ist bei Gesunden ohne Pankreaserkrankung ein bedeutender Faktor für die Zusammensetzung und Stabilität des Darmmikrobioms. Entzündliche Erkrankungen des Pankreas wie die akute oder chronische Pankreatitis führen zu einem Verlust an mikrobieller Diversität. Bakterien, welche die Darmbarriere stabilisieren, nehmen ab, während sich fakultative Pathogene wie Escherichia oder Enterococcus vermehren. Auch im Pankreaskarzinomgewebe lassen sich Mikrobiota nachweisen und im Mausmodell kann das Wachstum des Pankreaskarzinoms durch Mikrobiotaablation inhibiert werden.
Schlussfolgerungen
Entzündliche Erkrankungen des Pankreas führen zu einer Dysbiose des Darmmikrobioms und das Pankreaskarzinom wird in seiner Entstehung wahrscheinlich durch ein eigenes Tumormikrobiom beeinflusst. Bislang fehlt allerdings der Nachweis, dass durch therapeutische Modulation des Mikrobioms bei Erkrankungen des Pankreas eine Verbesserung der Mortalität oder Lebensqualität erreichbar ist. Die Analyse des Mikrobioms bei Pankreaserkrankungen sollte daher derzeit nur in Studien durchgeführt werden.
Abstract
Background
The human body is inhabited by diverse microorganisms. Together, this so-called microbiome exerts important metabolic functions and contributes to the maintenance of health. At the same time, shifts in the microbiome composition may lead to disease.
Objectives
Review of the current literature about the role of the microbiome in diseases of the pancreas.
Materials and methods
Literature search in PubMed and Embase.
Results
The exocrine pancreas is a major factor determining the composition and stability of the intestinal microbiome even in healthy people without pancreatic disease. Inflammatory diseases of the pancreas such as acute or chronic pancreatitis lead to reduced microbial diversity, loss of gut barrier stabilizing bacteria and an increase in facultative pathogens like Escherichia or Enterococcus. Even pancreatic cancer tissue harbours microbiota and mice models have shown that the growth of pancreatic cancer can be inhibited by microbiota ablation.
Conclusions
Inflammatory diseases of the pancreas lead to gut microbiome dysbiosis and tumor microbiota probably play a role in the development of pancreatic cancer. Until now, however, there is no proof that therapeutic microbiota modulation in individuals with pancreatic disease can improve mortality or quality of life. At this point, the analysis of the microbiome in pancreatic disease should only be performed in scientific studies.
Literatur
The Human Microbiome Project Consortium (2012) Structure, function and diversity of the healthy human microbiome. Nature 486(7402):207–214. https://doi.org/10.1038/nature11234
Byrd AL, Belkaid Y, Segre JA (2018) The human skin microbiome. Nat Rev Microbiol 16(3):143–155. https://doi.org/10.1038/nrmicro.2017.157
Frost F, Kacprowski T, Rühlemann M et al (2019) Impaired exocrine pancreatic function associates with changes in intestinal microbiota composition and diversity. Gastroenterology 156(4):1010–1015. https://doi.org/10.1053/j.gastro.2018.10.047
Spiljar M, Merkler D, Trajkovski M (2017) The immune system bridges the gut microbiota with systemic energy homeostasis: focus on TLRs, mucosal barrier, and SCFas. Front Immunol 8:1353. https://doi.org/10.3389/fimmu.2017.01353
Ahuja M, Schwartz DM, Tandon M et al (2017) Orai1-mediated antimicrobial secretion from pancreatic Acini shapes the gut microbiome and regulates gut innate immunity. Cell Metab 25(3):635–646
Kurashima Y, Kigoshi T, Murasaki S et al (2021) Pancreatic glycoprotein 2 is a first line of defense for mucosal protection in intestinal inflammation. Nat Commun 12(1):1067. https://doi.org/10.1038/s41467-021-21277-2
Frost F, Kacprowski T, Rühlemann M et al (2021) Long-term instability of the intestinal microbiome is associated with metabolic liver disease, low microbiota diversity, diabetes mellitus and impaired exocrine pancreatic function. Gut 70(3):522–530. https://doi.org/10.1136/gutjnl-2020-322753
Yano JM, Yu K, Donaldson GP et al (2015) Indigenous bacteria from the gut microbiota regulate host serotonin biosynthesis. Cell 161(2):264–276
Pietzner M, Budde K, Rühlemann M et al (2021) Exocrine pancreatic function modulates plasma metabolites through changes in gut microbiota composition. J Clin Endocrinol Metab 106(5):e2290–e2298. https://doi.org/10.1210/clinem/dgaa961
Li Y, Hao Y, Zhu J et al (2000) Serotonin released from intestinal enterochromaffin cells mediates luminal non–cholecystokinin-stimulated pancreatic secretion in rats. Gastroenterology 118(6):1197–1207
Sendler M, van den Brandt C, Glaubitz J et al (2020) NLRP3 inflammasome regulates development of systemic inflammatory response and compensatory anti-inflammatory response syndromes in mice with acute pancreatitis. Gastroenterology 158(1):253–269.e1. https://doi.org/10.1053/j.gastro.2019.09.040
Sendler M, Wilden A, Glaubitz J et al (2020) Immunosuppression during severe acute pancreatitis is associated with a dramatic shift in intestinal microbiota composition and infected necrosis. Pancreatology 20:S24
Garg PK, Khanna S, Bohidar NP et al (2001) Incidence, spectrum and antibiotic sensitivity pattern of bacterial infections among patients with acute pancreatitis. J Gastroenterol Hepatol 16(9):1055–1059
Zhu Y, He C, Li X et al (2019) Gut microbiota dysbiosis worsens the severity of acute pancreatitis in patients and mice. J Gastroenterol 54(4):347–358. https://doi.org/10.1007/s00535-018-1529-0
Yu S, Xiong Y, Fu Y et al (2021) Shotgun metagenomics reveals significant gut microbiome features in different grades of acute pancreatitis. Microb Pathog 154:104849. https://doi.org/10.1016/j.micpath.2021.104849
Frost F, Kacprowski T, Rühlemann M et al (2021) Carrying asymptomatic gallstones is not associated with changes in intestinal microbiota composition and diversity but cholecystectomy with significant dysbiosis. Sci Rep 11(1):6677. https://doi.org/10.1038/s41598-021-86247-6
Ammer-Herrmenau C, Asendorf T, Beyer G et al (2021) Study protocol P‑MAPS: microbiome as predictor of severity in acute pancreatitis—a prospective multicentre translational study. BMC Gastroenterol 21(1):304. https://doi.org/10.1186/s12876-021-01885-4
Besselink MGH, van Santvoort HC, Buskens E et al (2008) Probiotic prophylaxis in predicted severe acute pancreatitis: a randomised, double-blind, placebo-controlled trial. Lancet 371(9613):651–659
Frost F, Weiss FU, Sendler M et al (2020) The gut microbiome in patients with chronic pancreatitis is characterized by significant dysbiosis and overgrowth by opportunistic pathogens. Clin Transl Gastroenterol 11(9):e232. https://doi.org/10.14309/ctg.0000000000000232
Zhou C‑H, Meng Y‑T, Xu J‑J et al (2020) Altered diversity and composition of gut microbiota in Chinese patients with chronic pancreatitis. Pancreatology 20(1):16–24. https://doi.org/10.1016/j.pan.2019.11.013
Dos Santos PQ, Guedes JC, de Jesus RP et al (2017) Effects of using symbiotics in the clinical nutritional evolution of patients with chronic pancreatitis: study prospective, randomized, controlled, double blind. Clin Nutr ESPEN 18:9–15. https://doi.org/10.1016/j.clnesp.2017.01.005
Mitsuhashi K, Nosho K, Sukawa Y et al (2015) Association of fusobacterium species in pancreatic cancer tissues with molecular features and prognosis. Oncotarget 6(9):7209–7220
Pushalkar S, Hundeyin M, Daley D et al (2018) The pancreatic cancer microbiome promotes oncogenesis by induction of innate and adaptive immune suppression. Cancer Discov 8(4):403–416. https://doi.org/10.1158/2159-8290.CD-17-1134
Sethi V, Kurtom S, Tarique M et al (2018) Gut microbiota promotes tumor growth in mice by modulating immune response. Gastroenterology 155(1):33–37.e6. https://doi.org/10.1053/j.gastro.2018.04.001
Geller LT, Barzily-Rokni M, Danino T et al (2017) Potential role of intratumor bacteria in mediating tumor resistance to the chemotherapeutic drug gemcitabine. Science 357(6356):1156–1160
Riquelme E, Zhang Y, Zhang L et al (2019) Tumor microbiome diversity and composition influence pancreatic cancer outcomes. Cell 178(4):795–806.e12
Author information
Authors and Affiliations
Corresponding authors
Ethics declarations
Interessenkonflikt
F. Frost, F.U. Weiss und M.M. Lerch geben an, dass kein Interessenkonflikt besteht.
Für diesen Beitrag wurden von den Autoren keine Studien an Menschen oder Tieren durchgeführt. Für die aufgeführten Studien gelten die jeweils dort angegebenen ethischen Richtlinien.
Additional information
Redaktion
Markus M. Lerch, München
QR-Code scannen & Beitrag online lesen
Rights and permissions
About this article
Cite this article
Frost, F., Weiss, F.U. & Lerch, M.M. Rolle des Mikrobioms bei Erkrankungen des Pankreas. Internist 63, 372–378 (2022). https://doi.org/10.1007/s00108-022-01276-1
Accepted:
Published:
Issue Date:
DOI: https://doi.org/10.1007/s00108-022-01276-1