Bakterielle Fehlbesiedelung des Dünndarms

Der menschliche Verdauungstrakt stellt ein komplexes und dynamisches bakterielles Ökosystem dar, das sich innerhalb der ersten Lebensjahre etabliert. Während des Geburtsprozesses und kurz danach erfolgt die erste bakterielle Besiedelung des vorher sterilen Gastrointestinaltraktes. Bei natürlich entbundenen Kindern beginnt die Kolonisation während der Geburt. Erste Mikroorganismen, die nachgewiesen werden können, sind Escherichia coli, weitere Enterobacterales und Streptokokken. Durch Kaiserschnitt geborene Kinder erhalten zunächst eine unnatürliche Darmflora, die der mütterlichen Hautflora entspricht.

Die bakterielle Besiedlungsdichte ist anfangs gering und steigt mit zunehmendem Lebensalter stetig an. Einen besonderen Einfluss auf die Besiedlung hat die Nahrung: Ob ein Kind gestillt oder mit Flaschennahrung gefüttert wird, lässt sich an der Zusammensetzung der Darmflora erkennen. Der Darm gestillter Kinder wird innerhalb der ersten Wochen hauptsächlich von milchsäureproduzierenden Bakterien (Bifidobakterien und Laktobazillen) bevölkert. Die von ihnen produzierte Milchsäure führt zu einer Ansäuerung des Darmmilieus, die es pathogenen Bakterienspezies erschwert, sich dort anzusiedeln. Im Gegensatz dazu wird bei ausschließlich mit der Flasche gestillten Kindern früh eine erwachsenenähnliche Mikroflora nachgewiesen.

Die Darmflora gesunder Erwachsener zeichnet sich durch eine Vielzahl von verschiedenen Bakteriengattungen aus. Molekulargenetische Analysen der 16S-ribosomalen DNA von Bakterien haben bisherige kulturabhängige Schätzungen von 200–400 Spezies auf bis zu 1800 Gattungen mit bis zu 36.000 Spezies ansteigen lassen. Das durchschnittliche intestinale Habitat eines Menschen enthält mindestens 500–1000 unterschiedliche Spezies. Die Mikroorganismen besiedeln das Darmlumen, die Muzinschicht und die mukosalen Oberflächen. Im Gegensatz zum Dünndarm mit 10³–10⁷ (1000–10 Mio.) Individuen je Gramm Stuhl, ist der Dickdarm mit 10¹¹–10¹² (10–100 Billionen) Individuen je Gramm dicht mikrobiell besiedelt. Die Gesamtmasse der Mikrobiota im Darmtrakt (Darmmikrobiom) eines erwachsenen Menschen beträgt unter Umständen viele hundert Gramm, wobei sich über 50 % der mikroskopisch in Stuhlproben beobachteten Mikroorganismen nicht kultivieren lassen.

Der menschliche Gastrointestinaltrakt ist eine kontinuierliche, von Schleimhaut ausgekleidete und durch mehrere Schichten glatte Muskulatur umschlossene elastische Röhre, durch die der Nahrungsbrei (Chymus) schrittweise durch koordinierte Muskelkontraktionen aus dem Magen und dem Dünndarm in den Dickdarm befördert wird. Selbst wenn längere Zeit keine Nahrung in den Dünndarm aufgenommen wird, bleibt diese Muskelaktivität intakt.

Die Motilität des Gastrointestinaltraktes ist nicht nur für die Verdauung (Digestion) der oral zugeführten Nahrung enorm wichtig, sondern sorgt auch dafür, dass Zahl und Zusammensetzung der Bakterienspezies im Dünndarm konstant bleiben. Eine grundlegende Störung der Muskelaktivität des Dünndarms zieht somit unweigerlich Alterationen der Dünndarmmikrobiota nach sich. Vereinfacht kann man sagen, dass eine verzögerte oder gestörte Peristaltik unweigerlich zu einer pathologischen Vermehrung von Bakterien im Dünndarm führt. Anatomische oder funktionelle Defekte der ventilartig funktionierenden Ileozökalklappe führen dazu, dass Dickdarmbakterien in den unteren Dünndarm einwandern können. Andere physiologische Abwehrmechanismen zur Verhinderung einer bakteriellen Überwucherung des Dünndarms sind Magensäuresekretion, ins Darmlumen sezernierte sekretorische Immunglobuline und die bakteriostatischen Eigenschaften von Pankreas- und Gallensekretion.

Eine ganze Reihe von Krankheiten und anatomischen Veränderungen können eine bakterielle Fehlbesiedelung des Dünndarms nach sich ziehen. Von klinischer Relevanz sind insbesondere:

Diagnostischer Goldstandard ist die Anlage bakterieller Kulturen aus endoskopisch gewonnenem Dünndarmaspirat. Beweisend für eine bakterielle Fehlbesiedelung ist der Nachweis von 10⁵ und mehr Bakterien („Keimen“) pro Milliliter Darminhalt. In der Regel werden dabei Laktobazillen, verschiedene Enterobacterales, Enterokokken und anaerobe Bacteroides-Spezies nachgewiesen. Unter Umständen ist die bakterielle Fehlbesiedelung nur auf einzelne Dünndarmkompartimente beschränkt, sodass eine entsprechend selektive endoskopische Ausbeute zu berücksichtigen ist.

Einfachere Funktionstests wie der H₂-Atemtest mit einem definierten Testtrunk von 50–100 g Glukose sind sehr viel unkomplizierter durchzuführen, weisen jedoch eine geringere Spezifität auf. Der Test beruht auf der Messung der Konzentration von Wasserstoff (H₂) in der Ausatemluft vor und nach dem Testtrunk. Wasserstoff entsteht bei jedem Menschen nur durch bakterielle Zersetzung von Zuckern und anderen Kohlenhydraten. Sofern keine Fehlbesiedlung des Dünndarms vorliegt, findet eine solche bakterielle Fermentation fast ausschließlich im Dickdarm statt. Der dabei entstandene Wasserstoff wird in Form von Flatus rektal ausgeschieden, aber auch in das Blut aufgenommen und über die Lunge abgeatmet. Der Wasserstoffanteil an der Ausatemluft kann mit speziellen Analysatoren (üblicherweise einem Gaschromatografen) gemessen werden. Der über die Lunge abgeatmete Gasanteil steigt bei einer bakteriellen Fehlbesiedelung des Dünndarms über einen kritischen Grenzwert hinaus (meist 20 ppm) messbar an.

Bildgebend steht die Endoskopie (Ösophago-Gastro-Duodenoskopie mit Gewinnung von Duodenalaspirat sowie tiefer Duodenalzottenbiopsie zum Ausschluss einer primären Schleimhauterkrankung wie Sprue, ggf. tiefe Dünndarmendoskopie in Ballon- oder Spiraltechnik) im Vordergrund, ergänzt durch geeignete Schnittbildverfahren wie MRT mit Kontrastmittelpassage nach Sellink und evtl. auch Darmwandsonografie.

Rein klinisch lassen sich Reizdarmsyndrom (RDS), auch als Colon irritabile oder „irritable bowel syndrome“ (IBS) bezeichnet, und bakterielle Fehlbesiedelung des Dünndarms nicht auseinanderhalten. Es wird vermutet, dass letztere zumindest teilweise für die Symptome von RDS-Patienten (mit-)verantwortlich sein könnte. Eine Unterstützung für diese Hypothese liefern klinische Beobachtungsstudien, in denen sich eine ganze Reihe von Patienten mit RDS ausmachen lassen, die einen pathologischen H₂-Atemtest mit Glukose aufweisen und von der Behandlung mit Antibiotika klinisch profitieren. Eine relativ verbreitete Theorie dazu ist, dass RDS-Patienten Motilitätsstörungen des Dünndarms bzw. Störungen der intestinalen Immunität aufweisen, die die Entstehung einer bakteriellen Fehlbesiedelung begünstigen. Kontrollierte wissenschaftliche Studien zum langfristigen Erfolg von Antibiotikatherapien bei RDS haben jedoch gerade erst begonnen.

Weiter auszuschließen sind vor allem Laktose- und Fruktoseintoleranz (mittels spezifischem H₂-Laktose- bzw. H₂-Fruktose-Atemtest).

Eine kausale chirurgische Therapie der zugrunde liegenden Erkrankung bzw. anatomischen Störung ist nur in den seltensten Fällen durchführbar.

Die konservative Therapie stützt sich in erster Linie auf den Einsatz von Antibiotika. Kontrollierte Studien zu dieser Thematik existieren leider fast keine. Die antibiotische Behandlung ist in den meisten Fällen zunächst sehr effektiv. Das Therapieansprechen zeigt sich in einem Rückgang von Diarrhoe und abdominellen Beschwerden sowie einer verbesserten Resorption von Fett und Vitamin B₁₂ binnen einer Woche nach Therapiebeginn. Die meisten Patienten bleiben nach einer Antibiotikaeinnahme über 7–14 Tage für einige Monate beschwerdefrei. Allerdings kann die zur bakteriellen Fehlbesiedelung des Dünndarms führende Grundkrankheit meist nicht korrigiert werden, sodass die Symptome in der Konsequenz zurückkehren. Daher kann es notwendig sein, Patienten wiederholt oder sogar kontinuierlich mit Antibiotika zu behandeln. Eine daraus resultierende Resistenzproblematik mit antibiotischem Wirkverlust und potenziell gefährlicher Erregerselektion (insbesondere bei Auftreten invasiver Infektionen mit multiresistenten Darmbakterien) ist als problematisch anzusehen. Daher raten manche Autoren zu rotatorischer Anwendung mit einer Woche Antibiotikatherapie und drei Wochen Pause im Wechsel, ohne dass dieses Vorgehen durch kontrollierte Studien untermauert wäre. Die wichtigsten bislang angewandten Substanzen bzw. Therapieregime sind:Rifaximin mit seiner Pyridoimidazol-Struktur sowie Neomycin oder Paromomycin als nicht resorbierbare Aminoglykoside werden praktisch nicht aus dem Darm absorbiert.

Ein anderer Therapieansatz ist die Verordnung von Probiotika, ggf. auch in Kombination mit Antibiotika. Aussagekräftige randomisiert-kontrollierte Studien dazu liegen leider nicht vor. Die vorliegenden Ergebnisse deuten also darauf hin, dass eine Probiotika-Supplementierung eine bakterielle Fehlbesiedelung des Dünndarms wirksam dekontaminieren, die H₂-Konzentration senken und Bauchschmerzen lindern kann, aber hinsichtlich der Prävention einer bakteriellen Fehlbesiedelung des Dünndarms unwirksam ist. Die Datenlage spricht am ehesten für die Anwendung von Präparaten, die verschiedene Laktobazillenstämme enthalten. Klinische Beobachtungsstudien zeigen, dass Antibiotika in der Initialbehandlung effektiver als Probiotika sind. Eine in der klinischen Praxis verbreitete Möglichkeit ist, Patienten zunächst mit einem Antibiotikatherapiezyklus und dann längerfristig mit Probiotika zu behandeln.

Die Verordnung von Prokinetika wie Metoclopramid oder Domperidon zur Stimulation der Dünndarmmotilität mit Reduktion der bakteriellen Besiedelung hatte in Studien leider nicht den gewünschten therapeutischen Erfolg.

Diätetisch ist eine laktosefreie und evtl. mit mittelkettigen Fettsäuren (MCT) angereicherte Kost hilfreich. Fettlösliche Vitamine und Vitamin B₁₂ müssen parenteral zugeführt werden.

Langfristige Studien zum Vergleich von Antibiotika, Probiotika und Kombinationen von Antibiotika und Probiotika sind dringend nötig. Vorstellbar ist auch eine gerichtete antibiotische wie probiotische Therapie nach qualitativer und quantitativer bakterieller Speziesidentifizierung im Dünndarm z. B. mittels umfassender molekulargenetischer Analyse der bakteriellen 16S-ribosomalen DNA (über Next Generation Sequencing, NGS) mit dem Ziel der Rekonstitution eines intakten Dünndarmmikrobioms.