Schwerd Lab

Im Verdauungstrakt (bzw. Magen-Darm-Trakt) befindet sich ein komplexes Ökosystem aus verschiedenen Mikroorganismen (z.B. Bakterien, Pilze, Viren, Archaeen), welches in seiner Gesamtheit als Darm-Mikrobiota bezeichnet wird. Diese Darm-Mikrobiota übernimmt zahlreiche wichtige Funktionen. Sie ist beispielsweise für die Entwicklung des Darmimmunsystems von Bedeutung, hilft bei der Abwehr von Krankheitserregern und fördert die Verdauung. Einflüsse aus der Umwelt (z.B. Antibiotika) verändern wiederrum die Darm-Mikrobiota. Einen bedeutenden Einfluss auf Zusammensetzung und Funktion der Mikroorganismen im Verdauungstrakt hat unsere tägliche Ernährung.

Die Mikroorganismen im Darm und das menschliche Immunsystem kommen in der Regel gut nebeneinander aus, obwohl sie voneinander lediglich durch eine einzelne Schicht von Epithelzellen und etwas Schleim getrennt werden. Dazu tragen auch zahlreiche regulatorische Mechanismen im Darmimmunsystem bei. Kommt es zu einer Störung im Wechselwirken von Mikroorganismen, der Ernährung und dem Immunsystem können in der Folge Entzündungen oder Allergien im Magen-Darm-Trakt entstehen.

Unsere Arbeitsgruppe beschäftigt sich mit entzündlichen und allergischen Erkrankungen im Verdauungstrakt, welche durch ein gestörtes Wechselwirken zwischen Mikroorganismen (Darm-Mikrobiota), Ernährung und dem Darmimmunsystem entstehen. Wir interessieren uns besonders für die Mechanismen bei chronisch-entzündlichen Darmerkrankungen und bei der eosinophilen Ösophagitis.

Einfluss der exklusiven Ernährungstherapie auf Komposition und Funktion der Darm-Mikrobiota bei Kindern und Jugendlichen mit Morbus Crohn (SFB1371/P01)

Morbus Crohn (MC) gehört zur Gruppe der chronisch entzündlichen Darmerkrankungen (CED) und kann eine Entzündung im gesamten Magen-Darm-Trakt verursachen. Phasen mit Krankheitsaktivität wechseln sich mit Phasen von Krankheitsruhe (Remission) ab. Weltweit wird seit mehreren Jahrzehnten eine Zunahme von Patienten mit CED beobachtet, die durch genetische Risikofaktoren alleine nicht erklärt werden kann. Bei der weltweit starken Zunahme liegt es nahe, dass Umwelteinflüsse eine wesentliche Rolle spielen, und bei einer Entzündung im Darm liegt es wiederrum nahe, dass die Ernährung ein modulierender Faktor sein kann.

Bei der Therapie des MC macht man sich die entzündungshemmende Wirkung bestimmter Ernährungsformen zu Nutzen. Anfang der 70er Jahre entdeckte man die Wirkung der exklusiven Ernährungstherapie (EET), welche inzwischen die Therapie der ersten Wahl zur Remissionsinduktion bei Kindern und Jugendlichen mit MC darstellt. Bei der EET werden die Patienten für 8 Wochen ausschließlich mit einer vollbilanzierten Formelnahrung ernährt. Dies führt zu einem äußerst effektiven und schnellen Rückgang der Entzündungsparameter und zur Abheilung der Darmschleimhaut. Zusätzlich gleicht die EET einen möglichen Mangel an Nährstoffen aus, verbessert das Längenwachstum und hat kaum Nebenwirkungen. Die EET mit einer Formelnahrung stellt jedoch keine Dauertherapie dar und eine wiederholte Durchführung einer EET belastet die jungen Patienten. Interessanterweise führt eine EET auch zu raschen Veränderungen der Darm-Mikrobiota. Welche Rolle diese Veränderungen im Ökosystem des Darms spielen, ist leider nicht bekannt. Mit unserer Arbeit wollen wir die mikrobiellen Veränderungen und ihre Rolle für den Erfolg der EET bei unseren Patienten verstehen.

Weblink: SFB1371

T-Zell-Immunität bei Eosinophiler Ösophagitis im Kindes- und Jugendalter. Longitudinale Untersuchung der Interaktion zwischen Immunsystem, Mikrobiom und Ernährung (EoE-LIME)

LMU Klinikum - AG Schwerd - EoE Forschungsgruppe

Abbildung 1: Multiplex-Immunfluoreszenzfärbung einer Ösophagusbiopsie. Von einem Patienten mit aktiver Eosinophiler Ösophagitis ist eine Ösophagusbiopsie in der Übersicht gezeigt (Maßstab siehe links unten im Bild). Neben der Kernfärbung (DAPI) wurden eosinophile Granulozyten (EPX+), Mastzellen (MCT+) und T-Zellsubpopulationen (CD3+, CD4+, CD8+, FoxP3+) angefärbt.

Eosinophile Ösophagitis (englisch: eosinophilic esophagitis – abgekürzt: EoE) ist eine chronische, immun- und Antigen-vermittelte Entzündung des Ösophagus, ausgelöst durch Allergene in Nahrungsmitteln oder der Luft (wie z.B. Pollen). Die Ursache der EoE ist multifaktoriell und noch nicht abschließend geklärt. Durch eine verzögerte T-Zell-vermittelten Entzündungsreaktion mittels proinflammatorischer Th2-Interleukine (IL) IL-4, IL-5 und IL-13 kommt es zur Rekrutierung und Aktivierung von Eosinophilen, Basophilen und Mastzellen. Im Mausmodell und anhand von single-cell RNA sequencing Daten konnte die Schlüsselrolle der T-Zell-Immunität sowie von IL-5 und IL-13 bei der Pathogenese nachgewiesen werden. Ziel der Studie ist es, T-Zell-Subpopulationen zu beschreiben und funktionell hinsichtlich ihres Einflusses auf eosinophile Entzündung und Enzündungsresolution im Kontext von Umweltfaktoren (Nahrungsmittelallergene, Mikrobiom) bei der EoE zu charakterisieren.

Unser Lab

Studienteam

Mikrobiomanalysen:

Prof. Dr. Haller, Lehrstuhl für Ernährung und Immunologie, TUM School of Life Sciences.
PD Dr. Neuhaus, Core Facility Microbiome, TUM.
Dr. Melanie Schirmer, Emmy Noether-Nachwuchsgruppe (DFG), TUM.

Proteomanalysen:

Prof. Dr. Imhof, Dr. Forné, Zentrum für Proteinanalytik der LMU.

Multiplex-IHC:

Prof. Dr. Endres und Prof. Dr. Kobold, AG Immunpharmakologie.
Prof. Dr. Schnurr und Dr. König, AG Cancer Vaccine Lab.
Prof. Dr. Walz, PD Dr. Müller, Univ. Prof. Dr. Rudelius, Pathologisches Institut der LMU.
PD Dr. Steiger, Vergleichende experimentelle Pathologie, Pathologisches Institut der TUM.

Transkriptomanalysen:

Prof. Dr. Dr. Klein, Direktor der Kinderklinik und Kinderpoliklinik, Dr. von Haunersches Kinderspital.
Ph.D. Markus List, Lehrstuhl für Experimentelle Bioinformatik

Single-cell RNA sequencing:

Prof. Dr. Busch, M. Sc. Sebastian Jarosch. Mehr dazu.

Koletzko L, Klucker E, Le Thi TG, Breiteneicher S, Rubio-Acero R, Neuhaus L, Stark RG, Standl M, Wieser A, Töröl H, Koletzko S, Schwerd T. Following Pediatric and Adult IBD Patients through the COVID-19 Pandemic: Changes in Psychosocial Burden and Perception of Infection Risk and Harm over Time. J Clin Med. 2021, 10(18), 4124;
Bruckner A, Werkstetter KJ, Frivolt K, Shokry E, Ahmed M, Metwaly A, Marques JG, Uhl O, Krohn K, Hajji M, Otte S, Pozza SB, Bufler P, Liptay S, Haller D, Koletzko B, Koletzko S, Schwerd T. Partial enteral nutrition has no benefit on bone health but improves growth in paediatric patients with quiescent or mild Crohn's disease. Clin Nutr. 2020 Dec;39(12):3786-3796.
Serra EG, Schwerd T, Moutsianas L, Cavounidis A, Fachal L, Pandey S, Kammermeier J, Croft NM, Posovszky C, Rodrigues A, Russell RK, Barakat F, Auth MKH, Heuschkel R, Zilbauer M, Fyderek K, Braegger C, Travis SP, Satsangi J, Parkes M, Thapar N, Ferry H, Matte JC, Gilmour KC, Wedrychowicz A, Sullivan P, Moore C, Sambrook J, Ouwehand W, Roberts D, Danesh J, Baeumler TA, Fulga TA, Karaminejadranjbar M, Ahmed A, Wilson R, Barrett JC, Elkadri A, Griffiths AM, investigators CiIg, Oxford IBDcsi, Study I, Swiss IBDci, Consortium UIG, Consortium NIG, Snapper SB, Shah N, Muise AM, Wilson DC, Uhlig HH, Anderson CA. Somatic mosaicism and common genetic variation contribute to the risk of very-early-onset inflammatory bowel disease. Nat Commun 2020;11:995.
Schwerd T, Bryant RV, Pandey S, Capitani M, Meran L, Cazier JB, Jung J, Mondal K, Parkes M, Mathew CG, Fiedler K, McCarthy DJ, Consortium WGS, Oxford IBDcsi, investigators CiIg, Consortium UIG, Sullivan PB, Rodrigues A, Travis SPL, Moore C, Sambrook J, Ouwehand WH, Roberts DJ, Danesh J, Study I, Russell RK, Wilson DC, Kelsen JR, Cornall R, Denson LA, Kugathasan S, Knaus UG, Serra EG, Anderson CA, Duerr RH, McGovern DP, Cho J, Powrie F, Li VS, Muise AM, Uhlig HH. NOX1 loss-of-function genetic variants in patients with inflammatory bowel disease. Mucosal Immunol 2018;11:562-574.
Schwerd T, Twigg SRF, Aschenbrenner D, Manrique S, Miller KA, Taylor IB, Capitani M, McGowan SJ, Sweeney E, Weber A, Chen L, Bowness P, Riordan A, Cant A, Freeman AF, Milner JD, Holland SM, Frede N, Muller M, Schmidt-Arras D, Grimbacher B, Wall SA, Jones EY, Wilkie AOM, Uhlig HH. A biallelic mutation in IL6ST encoding the GP130 co-receptor causes immunodeficiency and craniosynostosis. J Exp Med 2017;214:2547-2562.
Schwerd T, Pandey S, Yang HT, Bagola K, Jameson E, Jung J, Lachmann RH, Shah N, Patel SY, Booth C, Runz H, Duker G, Bettels R, Rohrbach M, Kugathasan S, Chapel H, Keshav S, Elkadri A, Platt N, Muise AM, Koletzko S, Xavier RJ, Marquardt T, Powrie F, Wraith JE, Gyrd-Hansen M, Platt FM, Uhlig HH. Impaired antibacterial autophagy links granulomatous intestinal inflammation in Niemann-Pick disease type C1 and XIAP deficiency with NOD2 variants in Crohn's disease. Gut 2017;66:1060-1073.
Schwerd T, Frivolt K, Clavel T, Lagkouvardos I, Katona G, Mayr D, Uhlig HH, Haller D, Koletzko S, Bufler P. Exclusive enteral nutrition in active pediatric Crohn disease: Effects on intestinal microbiota and immune regulation. J Allergy Clin Immunol 2016;138:592-6.
Schwerd T, Khaled AV, Schurmann M, Chen H, Handel N, Reis A, Gillessen-Kaesbach G, Uhlig HH, Abou Jamra R. A recessive form of extreme macrocephaly and mild intellectual disability complements the spectrum of PTEN hamartoma tumour syndrome. Eur J Hum Genet 2016;24:889-94.
Uhlig HH, Schwerd T, Koletzko S, Shah N, Kammermeier J, Elkadri A, Ouahed J, Wilson DC, Travis SP, Turner D, Klein C, Snapper SB, Muise AM, Group CiIS, Neopics. The diagnostic approach to monogenic very early onset inflammatory bowel disease. Gastroenterology 2014;147:990-1007 e3.
Frivolt K, Schwerd T, Werkstetter KJ, Schwarzer A, Schatz SB, Bufler P, Koletzko S. Repeated exclusive enteral nutrition in the treatment of paediatric Crohn's disease: predictors of efficacy and outcome. Aliment Pharmacol Ther 2014;39:1398-407.

weitere Publikationen von Dr. Tobias Schwerd

The step-up treatment approach in pediatric ulcerative colitis results in frequent relapses: a retrospective analysis according to STRIDE-II (Selecting Therapeutic Targets in Inflammatory Bowel Disease) recommendations

H. Hölz ¹, M.-L. Frank¹, L. Bragagna ¹, S. Bühler ¹, K. Siebert ¹, A. Brückner ¹, F. De Zen ¹, E. Klucker ^{1, 2}, T. Foerg ¹, K. Krohn ², E. Lurz ¹, M.S. Hajji ¹, S. Koletzko ^1,3, T.G. Le Thi ¹ and T. Schwerd ¹

¹ Department of Pediatrics, Dr. von Hauner Children’s Hospital and ²Department of Pediatric Gastroenterology & Hepatology, Integrated Social Pediatric Center (iSPZ Hauner), University Hospital, LMU Munich, Germany ³ Department of Pediatrics, Gastroenterology and Nutrition, School of Medicine Collegium Medicum University of Warmia and Mazury, Olsztyn, Poland.

Simon Bühler ist aktuell Doktorand in der Arbeitsgruppe von PD Dr. med. Tobias Schwerd und beschäftigt sich mit dem Krankheitsbild der Eosinophilen Ösophagitis (EoE). Ausgezeichnet wurde er für sein Poster "Retrospektive Analyse der Erstlinientherapie und des Verlaufs bei pädiatrischen Patienten mit Eosinophiler Ösophagitis vor und nach Aktualisierung der Therapieempfehlungen im Jahr 2017" mit dem mit 500 Euro dotierten Preis für das beste Poster. Ziel dieser Arbeit ist durch die interne Qualitätsanalyse die Versorgung von Kindern mit EoE zu optimieren.

In der gastroenterologischen Sprechstunde werden Kinder und Jugendliche mit angeborenen und erworbenen Störungen der Speiseröhre, des Magen-Darm-Trakts und der Bauchspeicheldrüse betreut, z.B. Patienten mit Kurzdarmsyndrom, Zöliakie, Motilitätsstörungen, Refluxkrankheit, Nahrungsmittelunverträglichkeiten und Ernährungsproblemen verschiedener Ursache. Es besteht eine enge Zusammenarbeit mit der kinderchirurgischen Klinik, besonders bei der Betreuung von Kindern mit angeborenen Fehlbildungen.

Eosinophile Ösophagitis (englisch: eosinophilic esophagitis – abgekürzt: EoE) ist eine chronische, immun- und Antigen-vermittelte Entzündung des Ösophagus, ausgelöst durch Allergene in Nahrungsmitteln oder der Luft (wie z.B. Pollen).
Inzidenz und Prävalenz sind seit Erstbeschreibung in den 1990er Jahren steigend: In Kulturkreisen mit westlichem Lebensstil kommt auf 2.500 Einwohner ein Patient mit diagnostizierter EoE
Die Diagnose wird anhand einer Endoskopie [Ösophago-Gastro-Duodenoskopie (ÖGD)] mit Biopsiegewinnung aus verschiedenen Bereichen gestellt.
Es stehen effektive Behandlungsoptionen zur Verfügung

Protonenpumpeninhibitoren,
Eliminationsdiät mit strikter Meidung bestimmter allergener Nahrungsmittel
topische Steroide
Endoskopische Dilatation
Im Rahmen klinischer Studien: Biologika, wie z.B. Benralizumab

Schwerd Lab

Forschungsgebiet

PD Dr. med. Tobias Schwerd

Jennifer Seyffarth (MSc)

Thu Giang Le Thi (MSc, MPH)

Alexandra Fabry-Said (MA. rer. nat)

Verena Wegman

Moritz Brammer

Lisa Tenius (BSc)

Milena Geist

Methoden

Kooperationen

Helmsley Charitable Trust

European Crohn's and Colitis Organisation

Deutsche Forschungsgemeinschaft e.V.

AG Schwerd 2019

Kubus Gang

Juli 2021: Tobias Schwerd erhält ECCO Grant für das Forschungsprojekt „Tissue-associated microbial and cellular drivers of resolution of inflammation and disease exacerbation in a long-term cohort of paediatric CD patients“

Oktober 2021: Hannes Hölz präsentiert e-Poster auf der UEG Week Konferenz

April 2021: Simon Bühler erhält Posterpreis der Gesellschaft für Pädiatrische Gastroenterologie &Ernährung e.V.

April 2021: Hannes Hölz hält Vortrag auf der Jahrestagung der Gesellschaft für Pädiatrische Gastroenterologie &Ernährung e.V.

Ambulanz & Sprechstunde für Patienten in der Pädiatrischen Gastroenterologie / Hepatologie

Eosinophile Ösophagitis

Schwerd Lab / Translationale Gastroenterologie in der Pädiatrie