Update zu chronisch entzündlichen Darmerkrankungen

Die weltweite Inzidenz von MC und CU mit jeweils 5‑24/100.000 Personen pro Jahr stieg zuletzt besonders in den asiatischen Ländern dramatisch an [1]. Dieser Trend scheint sich in Österreich ebenfalls abzuzeichnen [2]. Gründe für diesen Wandel sind vermutlich in Umweltfaktoren (z. B. Hygiene, Ernährung) und nicht in der Genetik zu suchen, da diese sich innerhalb von Jahren kaum verändert [3, 4]. Risikofaktoren für die Krankheitsentstehung wurden epidemiologisch gut untersucht, sind jedoch teilweise kontrovers. Als extrinsische Risikofaktoren zählen u. a. Appendektomie und Rauchen (beide nur für MC) sowie Medikamenteneinnahme (antibiotische Therapie im Kindesalter, NSAR, Isotretinoin) [5]. Zudem ist urbanes Wohnen (besonders in Industrienationen) und eine fettreiche Diät mit einem erhöhten Risiko für CED assoziiert. Ob bzw. wie diese Risikofaktoren zur Entstehung der Erkrankung beim Menschen beitragen, ist letztlich nicht geklärt.

Die chronische Darmentzündung ist eine komplexe, multifaktorielle Erkrankung, bei der es wichtig ist, zu verstehen, dass zwischen Patienten mit der gleichen Diagnose klinisch eine große interindividuelle Heterogenität existiert. Dies bedeutet, dass in der Krankheitsentstehung mancher Patienten vermutlich die Genetik eine tragende Funktion übernimmt (z. B. bei familiärer Prädisposition), also vorwiegend genetische Defekte fehlgeleitete Entzündungsprozesse verursachen. Bei anderen Patienten hingegen ist es eher ein komplexes Zusammenspiel aus Umwelteinflüssen (z. B. Ernährung), die im genetisch prädisponierten Patienten eine Darmentzündung verursachen (Abb. 1; [3]). In dieser Interaktion zwischen dem Immunsystem, der Mikrobiota und den Umwelteinflüssen scheint das Darmepithel, das mehr als nur eine Barrierefunktion übernimmt, eine wesentliche immunologische Funktion einzunehmen. Zum Beispiel kann das Darmepithel Bestandteile der Mikrobiota wahrnehmen und über Entzündungsmediatoren zu einer Immunantwort führen.

Enorme Patientenkollektive (~75.000 Patienten) und technologische Neuerungen ermöglichten die hypothesenfreie Identifikation häufiger CED-assoziierter genetischer Variationen durch genomweite Assoziationsstudien. Dabei wurden mehr als 200 genetische Varianten („single nucleotide polymorphisms“, SNPs) für MC und CU identifiziert, die mit Odds-Ratios zwischen 1,1 und 1,5 jeweils nur ein geringes Risiko zur Erkrankung vermitteln [6, 7]. Diese Studien trugen wesentlich zum Verständnis der genetischen Landschaft bei CED-Patienten bei und bildeten den Grundstein zelluläre Signalwege, die zuvor in der Pathogenese der chronischen Darmentzündung nicht berücksichtigt wurden, funktionell zu untersuchen.

Interessanterweise identifizierten Assoziationsstudien kaum genetische Variationen in oder um Genabschnitte von Entzündungsmediatoren, wie man es für eine entzündliche Erkrankung mit genetischer Komponente vermuten könnte. Vielmehr weisen diese Assoziationsstudien darauf hin, dass Signalkaskaden in Immunzellen durch genetische Variationen funktionell gestört sind, wodurch Entzündungsprozesse angetrieben werden. In diesem Zusammenhang seien Risikovarianten für NOD2, ein bakterieller Sensor des Immunsystems, ATG16L1 (Adapterprotein für die Verdauung von intrazellulären Bestandteilen durch Autophagie) und Interleukin-23-Rezeptor-Signalling exemplarisch erwähnt [3, 7].

Es gilt jedoch zu berücksichtigen, dass der Großteil der Risikovarianten (~90 %) in nicht kodierenden Genabschnitten liegt, sodass zumeist unklar ist, ob bzw. wie die genetische Assoziation zum Risiko für die Erkrankung beiträgt [8]. Daher stellt die Aufklärung, wie eine genetische Assoziation mechanistisch zur Erkrankung führt, die Herausforderung der Grundlagenforschung dar, um aus dem biologischen Verständnis ursächliche Behandlungsstrategien zu entwickeln.

Trotz unseres rasch wachsenden Verständnisses für die genetische Grundlage von CED wurde deutlich, dass das genetische Risiko nur einen Bruchteil der Erkrankungen erklären kann [5]. Zudem weisen CED-Patienten asiatischer Abstammung nicht die starke NOD2-Assoziation der Kaukasier auf. Dies suggeriert, dass andere (nicht genetische) Faktoren einen großen Stellenwert in der Krankheitsentstehung haben. Umwelteinflüsse (z. B. Ernährung oder Medikamente) können direkt die Homöostase der Darmmukosa beeinflussen oder indirekt über eine veränderte Mikrobiota das intestinale Immunsystem modulieren. Die Mikrobiota, d. h. die Gesamtheit der Organismen in unserem Darm (Bakterien, Viren und Pilze), hat einen wesentlichen Einfluss auf die Ausreifung des intestinalen Immunsystems, hilft bei der Verdauung und schützt vor Infektionen [9].

Im Rahmen chronischer Darmentzündung ist die Mikrobiota im Vergleich zu gesunden Kontrollen verändert. Dies gilt nicht nur für die bakterielle Flora, sondern auch für Viren und Pilze [10‐12]. Es ist jedoch ungeklärt, ob mikrobielle Veränderungen ursächlich (d. h. primär) oder sekundär (d. h. durch die Darmentzündung) entstehen. Was für einen Einfluss diese veränderte Mikrobiota (auch Dysbiose genannt) auf die Krankheitsentstehung hat, ist für den Menschen unklar. Es gibt jedoch Hinweise aus Tiermodellen, dass die Mikrobiota Darmentzündung moduliert. Denn Mäuse, die keimfrei, d. h. in steriler Umgebung aufwachsen, sind vor Darmentzündung geschützt [13]. Zudem erscheint in verschiedenen Mausmodellen eine entzündlich veränderte Mikrobiota die Erkrankung auf andere Tiere zu übertragen [14, 15]. Des Weiteren schützt ein bakterieller „Cocktail“, bestehend aus Clostridien Spezies der gesunden humanen Mikrobiota, im Tiermodell vor Darmentzündung [16]. Die Evidenz beim Menschen ist allerdings nach wie vor mäßig, und viele Studien mit Probiotika oder Stuhltransplantation zeigen bei CED-Patienten widersprüchliche Ergebnisse [17]. E. coli Nissle scheint jedoch einen Remissionserhalt gleichwertig wie Mesalazin in CU-Patienten zu erzielen [18].

Die Ernährung hat einen wesentlichen Einfluss auf die Zusammensetzung unserer Mikrobiota [19]. Es ist jedoch weitgehend unklar, ob bzw. wie westliche Ernährung (z. B. raffinierte Zucker, fettreich, faserarm) die chronische Darmentzündung beeinflusst. Tierexperimentell konnten Studien einen kausalen Zusammenhang zwischen Ernährung und Darmentzündung nachweisen, in der die Mikrobiota vermutlich eine wichtige Rolle spielt: Milchfettreiche Diät von Mäusen veränderte das Gallensäureprofil, was zur Expansion eines Pathobionten (Bilophila wadsworthia) führte und die Darmentzündung in einem Mausmodell verschlechterte, die durch Defizienz eines antiinflammatorischen Zytokins (IL-10) entstand [20]. Zudem können Emulgatoren (z. B. Karboxymethylzellulose), die heutzutage breiten Einsatz in der Lebensmittelindustrie finden, zur Darmentzündung in IL-10-defizienten Mäusen führen [21]. Diese tierexperimentellen Studien unterstützen das Konzept, dass ein genetisch anfälliges Individuum durch bestimmte Nahrungsbestandteile eine Darmentzündung entwickeln könnte. Ob Ähnliches auch für den Menschen zutrifft, ist jedoch nicht geklärt.

Die klinische Präsentation einer chronischen Darmentzündung variiert in ihrer Lokalisation und systemischen Ausbreitung. Sie beinhaltet meist (jedoch nicht immer) Durchfall und Bauchschmerzen. Diesbezüglich verweisen wir auf einen rezenten Übersichtsartikel [22]. Bei klinischem Verdacht ist der Goldstandard der CED-Diagnostik die Gastro- und Ileokolonoskopie in Zusammenschau mit der Histologie. Zudem hilft die Magnetresonanztomographie (MR-Enterographie) entzündliche Läsionen und vor allem Stenosen im nicht eingesehenen Dünndarm zu identifizieren [22].

Bisher weitgehend unabhängig vom wachsenden Verständnis der zugrundeliegenden Mechanismen chronischer Darmentzündung belegen groß angelegte klinische Studien den Nutzen neuer Therapien für CED-Patienten. Das therapeutische Ziel ist es, den natürlichen Krankheitsverlauf zu stoppen und die Lebensqualität zu verbessern. Dies beinhaltet die klinische Remission, die mukosale Heilung sowie die Vermeidung von Komplikationen (Reduktion chirurgischer Eingriffe). Einen Überblick über die derzeitigen und zukünftigen Therapieoptionen ist in Abb. 2 zusammengefasst.

Neben der nun klinisch etablierten α4β7-Blockade mittels Integrininhibitoren (Vedolizumab) in der Behandlung von MC und CU stehen zahlreiche andere Substanzklassen mit unterschiedlichen Wirkmechanismen vor der klinischen Zulassung. Dazu gehört für den therapierefraktären MC Ustekinumab, ein monoklonaler Antikörper gegen Interleukin 12 und Interleukin 23 [25]. Mongersen, ein SMAD7-Inhibitor (Antisense-Oligonukleotid), erzielte in einer Phase-II-Studie mit einer kleinen Kohorte beeindruckende Remissionsraten von bis zu 72 % ohne vergleichbare Nebenwirkungen [27]. Ob und in welchem Umfang diese Substanzen ihre Erfolgsgeschichte fortsetzen können, ist jedoch noch ungewiss. Zudem laufen derzeit vielversprechende Phase-II-Studien, die über unterschiedliche Wirkmechanismen agieren. Dazu gehören der Januskinase-Inhibitor Tofacitinib (vor allem wirksam bei CU), der monoklonale Anti-p19-Antikörper Medi2070, der Sphingosine-1-Phosphat-Rezeptor-Modulator Ozanimod, der monoklonale MAdCAM-Antikörper PF-00547659 und der monoklonale β7-Integrin-Antikörper Etrolizumab [28].

Im Zusammenhang neuer Therapiekonzepte könnte sich ein Paradigmenwechsel der CED-Therapie anbahnen, in dem das Step-up-Konzept der Therapieeskalation herausgefordert wird [29]. Derzeit fehlen robuste Daten für eine frühe aggressive Therapie bei chronischer Darmentzündung. Dies wird aufgrund neuer und gut verträglicher Therapien in Zukunft jedoch relevanter. Ein Verwerfen des Step-up-Schemas bedeutet aber gleichzeitig auch eine Übertherapie mancher Patienten, die unter konventioneller Therapie (oder spontan) in Remission gehen. Eine klinische Herausforderung stellt also nicht nur die Erweiterung der Therapieoption dar, sondern auch die Identifikation jener Patienten, die von einer frühen oder gezielten Therapie profitieren. Bis dahin erscheint eine enge Anbindung und Verlaufskontrolle mit rascher Therapieeskalation zur Vermeidung von Komplikationen erstrebenswert, da bis heute das Therapieansprechen nicht vorhersagbar ist.

Exzellente Studien bilden die derzeitige Grundlage für unser Verständnis der Pathophysiologie der chronischen Darmentzündung. Das daraus resultierende Konzept beinhaltet ein gestörtes Zusammenspiel zwischen der Umwelt und Mikrobiota in einem genetisch empfänglichen Individuum, welches eine entzündlich entartete Immunantwort hervorruft. Dabei haben in jedem Patienten die Einflussgrößen (Genetik, Umwelt, Mikrobiota) eine unterschiedliche Bedeutung, woraus eine ätiologisch heterogene Patientengruppe mit ähnlichem Phänotyp (Darmentzündung) entsteht. Hinsichtlich der Pathophysiologie der chronischen Darmentzündung bleiben viele Fragen offen. Es gilt nicht nur die biologische Relevanz genetischer Assoziationen zu entschlüsseln, sondern auch die im Tiermodell entstandenen Erkenntnisse auf den Menschen zu übertragen. Zudem konnten grundlegende Fragen bisher nicht beantwortet werden: Warum unterscheiden sich MC und CU deutlich in der klinischen Präsentation und dem histologischen Bild, obwohl das genetische Risiko eine große Überschneidung zwischen beiden Erkrankungen suggeriert? Wie lässt sich erklären, dass wir mit dem heutigen genetischen Wissensstand nur etwa 25 % der Vererbbarkeit chronisch entzündlicher Darmerkrankungen erklären können? Welche Umwelteinflüsse verursachen chronische Darmentzündungen im Menschen und braucht es dazu ein genetisches Risikoprofil?

Zudem gilt es im Rahmen wachsender therapeutischer Optionen zu definieren, welcher Patient zu welchem Zeitpunkt eine spezifische Therapie erhält. Das bedeutet vor Beginn einer Therapie anhand von (Surrogat-)Parametern bereits die Notwendigkeit einer Therapie und die Wahrscheinlichkeit des Ansprechens zu kennen, um eine Therapieentscheidung treffen zu können. Diesbezüglich könnte z. B. in Zukunft das genetische Profil eine patientenorientierte (d. h. individualisierte) Therapie ermöglichen [30]. Erste Erfolge bezüglich einer Risikostratifizierung von CED-Patienten auf Basis einer genetischen Variation und dem Transkriptom von T‑Zellen ist bereits zu vermerken [31, 32].