Metabolismus und Mikrobiom in der Kinderchirurgie

Bereits kurz nach der Geburt beginnt die Kolonisation des Körpers mit Mikroben; das Mikrobiom entwickelt sich. Durch die Weiterentwicklung molekularbiologischer Methoden und dem Fortschritt in der Forschung wird es in den letzten Jahren immer deutlicher, dass dieses Mikrobiom auch im Rahmen kinderchirurgisch relevanter Erkrankungen verändert ist.

In unseren Projekten untersuchen wir Veränderungen der mikrobiellen Besiedlung verschiedener Organsystem von Kindern und Jugendlichen, die an unserer Universitätsklinik betreut werden. Zum Beispiel konnten wir kürzlich zeigen, dass Patient*innen mit kurz nach der Geburt operativ verschlossenen Zwerchfellhernien noch im Kindes- und Jugendalter Veränderungen ihres Lungenmikrobioms haben (Molecules, IF 3,267). Ähnliches konnte auch für Patient*innen nach Ösophagusatresie (Pediatric Research, IF 2,747) gezeigt werden.

Das Forschungsteam um Christoph Castellani beschäftigt sich mit dem Einfluss von tumor-assoziierter Kachexie und Chemotherapie auf das intestinale Mikrobiom, den Metabolismus und die Darmwandbarriere. In bisherigen Publikationen konnte dabei signifikante Veränderungen der Mikrobiomzusammensetzung des Darmes gepaart mit einer Entzündungsreaktion und einer erhöhten Darmwanddurchlässigkeit sowohl durch den Tumor selbst (Pediatric Blood and Cancer 2017; IF 2,646) als auch durch dessen Chemotherapie (Pediatric Research 2019; IF 2,747) gezeigt werden.

Aus den Erkenntnissen dieser Studien entwickelte sich das Interesse, das intestinale Mikrobiom – zum Beispiel durch Prä- oder Probiotika - zu Gunsten des Wirtes zu modifizieren. Ein Forschungsprojekt zu diesem Thema wird derzeit in Kooperation mit dem Institut Allergosan, der Universität für Bodenkultur in Wien und der Medizinischen Universität Rostock durchgeführt und von der Österreichischen Forschungsförderungsgesellschaft (FFG) gefördert. Erste Erkenntnisse in diesem Projekt konnten einen vorteilhaften Effekt von OMNi LOGiC® Fiber Substitution auf die Darmwandbarriere zeigen (Nutrients 2020; IF 4,546).

Neben Prä- und Probiotika interessiert sich die Forschungsgruppe für die Frage „sind es die Bakterien selbst oder ihre Metabolite“ und für den Einfluss von Postbiotika, Bakteriozinen und anitmikrobiellen bakteriellen Metaboliten auf das Mikrobiom im Allgemeinen. Mögliche vorteilhafte Effekte im Rahmen der Chemotherapie und bei tumor-assoziierter Kachexie werden untersucht. Die Daten der jeweiligen Studien befinden sich derzeit in Auswertung.

Gefördert durch: FFG – Österreichische Forschungsförderungsgesellschaft, Institut Allergosan, MEFO Graz

Kooperationspartner*innen: CBmed Graz, Austria, Reingard Grabherr, Department für Biotechnologie, Universität für Bodenkultur Wien, Österreich, Wolfram Miekisch, Rostock Medical Breath Analysis and Technologies, Universität Rostock, Deutschland

Schon seit langem sind Veränderungen der Atemluft bei verschiedenen Pathologien bekannt. Es scheint, dass einzelne Krankheiten ein spezifisches „Parfum“ der Atemluft mit sich bringen. Heutzutage gelingt durch moderne Technik eine nichtinvasive, spezifische biochemische Analyse der Ausatemluft und es kann eine kleine Fraktion aus leicht verdampfenden (volatilen) organischen Substanzen (Englisch: Volatile Organic Compounds, VOCs) im nmol/l bis pmol/l Bereich erfasst werden.

Die Wissenschaft beginnt gerade zu verstehen, dass diese VOCs auch im Rahmen kinderchirurgischer Erkrankungen verändert sind und einen Rückschluss auf den Metabolismus unserer Patient*innen zulassen.

Mit unseren Kooperationspartnern der Universität Rostock und der TU Graz erforschen wir eben diese Veränderungen bei Patient*innen mit Zwerchfellhernien (Molecules, IF 3,267). In einer aktuell laufenden prospektiven Studie wird ebenso untersucht, ob verschiedene Operationsmethoden Einfluss auf die VOCs in der Ausatemluft der Patient*innen haben und einen Rückschluss auf den oxidativen Stress zulassen.