A case series in patients with enteropathy and granulomatous diseases

Background Although sarcoidosis and celiac disease are both chronic immunologic disorders involving multiple organ systems, reports about association of diseases in individual patients are sparse. While sarcoidosis is a chronic granulomatous disease presumably reflecting an exaggerated response to an unknown antigen, celiac disease is a T cell-driven disease triggered by ingestion of gluten, a protein composite found in wheat and related grains. Case presentation We present three cases with a longstanding history of sarcoidosis that have been additionally diagnosed with celiac-like enteropathy. In two cases, celiac disease was established applying celiac- specific serology and duodenal histology, while one case was revealed as an AIE-75-positive autoimmune enteropathy. The HLA-DR3/DQ2 haplotype was confirmed in both celiac patients, hence confirming previous data of linkage disequilibrium as a cause for disease association. Remarkably, one celiac patient presented with granulomatous nodulae in the ileum, thus reflecting an intestinal sarcoid manifestation. In contrast the patient with an autoimmune enteropathy, was HLA-DQ9/DQ6-positive, also arguing against CD. Conclusions Associations of sarcoidosis and celiac disease are rare but do occur. Determining the HLA status in patients with complex autoimmune associations might help classifying involved disease entities

Intestinal Barrier in Post-Campylobacter jejuni Irritable Bowel Syndrome

Background: Campylobacter jejuni (C. jejuni) is one of the most common causes of bacterial gastroenteritis worldwide. One sequela of this infection is the development of post-infectious irritable bowel syndrome (PI-IBS). It has been suggested that a dysfunctional intestinal barrier may promote IBS development. We aimed to test this hypothesis against the background of the leaky gut concept for low-grade inflammation in PI-IBS. Methods: We identified patients with persistent PI-IBS symptoms after C. jejuni infection. During sigmoidoscopy, forceps biopsies were obtained for electrophysiological measurements of epithelial transport and barrier function in miniaturized Ussing devices. C. jejuni absence was checked by PCR and cytokine production with immunohistochemistry. Results: In PI-IBS, the epithelial resistance of the colon epithelium was unaltered, reflecting an intact paracellular pathway. In contrast, temperature-dependent horseradish peroxidase (HRP, 44 kDa) permeation increased. Short-circuit current (Isc) reflecting active anion secretion and ENaC-dependent electrogenic sodium absorption was unaffected. Early endosome antigen-1 (EEA1) and IL-4 levels increased. C. jejuni is not incorporated into the resident microbiota of the colon mucosa in PI-IBS. Conclusions: In PI-IBS after C. jejuni infection, macromolecule uptake via endocytosis was enhanced, leading to low-grade inflammation with pro-inflammatory cytokine release. The findings will allow C. jejuni-induced pathomechanisms to be targeted during infection and, thereafter to reduce sequelae such as PI-IBS

Curcumin Mitigates Immune-Induced Epithelial Barrier Dysfunction by Campylobacter jejuni

Campylobacter jejuni (C. jejuni) is the most common cause of foodborne gastroenteritis worldwide. The bacteria induce diarrhea and inflammation by invading the intestinal epithelium. Curcumin is a natural polyphenol from turmeric rhizome of Curcuma longa, a medical plant, and is commonly used in curry powder. The aim of this study was the investigation of the protective effects of curcumin against immune-induced epithelial barrier dysfunction in C. jejuni infection. The indirect C. jejuni-induced barrier defects and its protection by curcumin were analyzed in co-cultures with HT-29/B6-GR/MR epithelial cells together with differentiated THP-1 immune cells. Electrophysiological measurements revealed a reduction in transepithelial electrical resistance (TER) in infected co-cultures. An increase in fluorescein (332 Da) permeability in co-cultures as well as in the germ-free IL-10-/- mouse model after C. jejuni infection was shown. Curcumin treatment attenuated the C. jejuni-induced increase in fluorescein permeability in both models. Moreover, apoptosis induction, tight junction redistribution, and an increased inflammatory response-represented by TNF-α, IL-1β, and IL-6 secretion-was observed in co-cultures after infection and reversed by curcumin. In conclusion, curcumin protects against indirect C. jejuni-triggered immune-induced barrier defects and might be a therapeutic and protective agent in patients

The colonic mucosa-associated microbiome in SIV infection: shift towards Bacteroidetes coincides with mucosal CD4(+) T cell depletion and enterocyte damage

Allers K, Stahl-Hennig C, Fiedler T, et al. The colonic mucosa-associated microbiome in SIV infection: shift towards Bacteroidetes coincides with mucosal CD4(+) T cell depletion and enterocyte damage. SCIENTIFIC REPORTS. 2020;10(1).The intesinal microbiome is considered important in human immunodeficiency virus (HIV) pathogenesis and therefore represents a potential therapeutic target to improve the patients' health status. Longitudinal alterations in the colonic mucosa-associated microbiome during simian immunodeficiency virus (SIV) infection were investigated using a 16S rRNA amplicon approach on the Illumina sequencing platform and bioinformatics analyses. Following SIV infection of six animals, no alterations in microbial composition were observed before the viral load peaked in the colon. At the time of acute mucosal SIV replication, the phylum Bacteroidetes including the Bacteroidia class as well as the phylum Firmicutes and its families Ruminococcaceae and Eubacteriaceae became more abundant. Enrichment of Bacteroidetes was maintained until the chronic phase of SIV infection. The shift towards Bacteroidetes in the mucosa-associated microbiome was associated with the extent of SIV infection-induced mucosal CD4(+) T cell depletion and correlated with increasing rates of enterocyte damage. These observations suggest that Bacteroidetes strains increase during virus-induced mucosal immune destruction. As Bacteroidetes belong to the lipopolysaccharide- and short chain fatty acids-producing bacteria, their rapid enrichment may contribute to inflammatory tissue damage and metabolic alterations in SIV/HIV infection. These aspects should be considered in future studies on therapeutic interventions

Human small intestinal infection by SARS-CoV-2 is characterized by a mucosal infiltration with activated CD8+ T cells

The SARS-CoV-2 pandemic has so far claimed over three and a half million lives worldwide. Though the SARS-CoV-2 mediated disease COVID-19 has first been characterized by an infection of the upper airways and the lung, recent evidence suggests a complex disease including gastrointestinal symptoms. Even if a direct viral tropism of intestinal cells has recently been demonstrated, it remains unclear, whether gastrointestinal symptoms are caused by direct infection of the gastrointestinal tract by SARS-CoV-2 or whether they are a consequence of a systemic immune activation and subsequent modulation of the mucosal immune system. To better understand the cause of intestinal symptoms we analyzed biopsies of the small intestine from SARS-CoV-2 infected individuals. Applying qRT-PCR and immunohistochemistry, we detected SARS-CoV-2 RNA and nucleocapsid protein in duodenal mucosa. In addition, applying imaging mass cytometry and immunohistochemistry, we identified histomorphological changes of the epithelium, which were characterized by an accumulation of activated intraepithelial CD8(+) T cells as well as epithelial apoptosis and subsequent regenerative proliferation in the small intestine of COVID-19 patients. In summary, our findings indicate that intraepithelial CD8(+) T cells are activated upon infection of intestinal epithelial cells with SARS-CoV-2, providing one possible explanation for gastrointestinal symptoms associated with COVID-19

Infektionsquellensuche bei ambulant erworbenen Fällen von Legionärskrankheit – Ergebnisse der LeTriWa-Studie; Berlin, 2016 – 2020 – Teil 2 (Ergebnisse und Diskussion)

Im Rahmen der Berliner LeTriWa-Studie („Legionellen in der Trinkwasser-Installation“) versuchten wir, ambulant erworbene Fälle von Legionärskrankheit (AE-LK) evidenzbasiert einer Infektionsquelle zuzuordnen. Dafür wurde eine eigens entwickelte Evidenz-Matrix genutzt, mit der die Fälle anhand von drei Evidenztypen (mikrobiologische Evidenz, Cluster-Evidenz und analytisch-vergleichende Evidenz) entweder einer externen Infektionsquelle, einer häuslichen Nicht-Trinkwasserquelle (hNTWQuelle) oder häuslichem Trinkwasser (hTW) zugeordnet werden konnten. Wir rekrutierten 147 Studienteilnehmende (LeTriWa-Fälle) sowie 217 Kontrollpersonen als Vergleichsgruppe. Bei 84 LeTriWa- Fällen konnte aus den Patientenproben der monoklonale Antikörpertyp (MAb) identifiziert werden, bei 83 (99 %) ein MAb 3/1-positiver Stamm und bei einem Fall ein MAb 3/1-negativer Stamm. Im Vergleich zu den Kontrollpersonen war der Fallstatus (infiziert vs. nicht infiziert) nicht mit einer höheren Legionellenkonzentration in den Standard-Haushaltswasserproben assoziiert, die bei Fällen und Kontrollen in gleicher Weise genommen worden waren. Wir fanden jedoch eine hochsignifikante Assoziation mit dem Vorhandensein eines MAb 3/1-positiven Stammes in den Standard-Haushaltsproben. Wir konnten etwa für die Hälfte der LeTriWa-Fälle evidenzbasiert eine wahrscheinliche Quelle zuordnen, und zwar 23 (16 %) einer externen Infektionsquelle, 9 (6 %) einer hNTW-Quelle und 40 (27 %) dem hTW.Peer Reviewe

Infektionsquellensuche bei ambulant erworbenen Fällen von Legionärskrankheit

Bei den meisten Fällen von ambulant erworbener Legionärskrankheit (AE-LK) gelingt es auch in inter¬nationalen Studien nicht, die verantwortliche Infek¬tionsquelle nachzuweisen. Ein Ziel der Berliner LeTriWa-Studie („Legionellen in der Trinkwasser-Installation“) war es, herauszufinden, bei wie vielen Fällen evidenzbasiert eine Infektionsquelle identifi¬ziert werden kann. Dazu wurden im Zeitraum 2016 bis 2020 Fälle von AE-LK und Kontrollpersonen rekrutiert, Urin- und tiefe Atemwegsproben untersucht und Befragungen zu potenziellen Expositionen durchgeführt. Zudem wurden verschiedene häusliche und außerhäusliche Infektionsquellen beprobt. Die Zuordnung der potenziellen Infektionsquelle erfolgte mittels einer eigens entwickelten Evidenz-Matrix. Im vorliegenden Teil 1 des Berichts werden zunächst die Hintergründe, Ziele und Methoden der LeTriWa-Studie vorgestellt.Peer Reviewe

Infektionsquellensuche bei ambulant erworbenen Fällen von Legionärskrankheit – Ergebnisse der LeTriWa-Studie; Berlin, 2016–2020

Hintergrund/Zielsetzung: Bei ambulant erworbenen Fällen von Legionärskrankheit (AE-LK) ist die Infektionsquelle meistens unbekannt. Es wird vermutet, dass mit Legionellen kontaminiertes häusliches Trinkwasser eine häufige Ursache ist. Um hierzu mehr Evidenz zu generieren, kooperierten das Robert Koch-Institut (RKI), das Umweltbundesamt (UBA) und das Konsiliarlabor (KL) für Legionellen in einer vom Bundesministerium für Gesundheit geförderten Studie zum Thema „Legionellen in der Trinkwasser-Installation“ (LeTriWa-Studie). Eines der Teilprojekte hatte zum Ziel, in Zusammenarbeit und enger Abstimmung mit den Berliner Gesundheitsämtern und Krankenhäusern herauszufinden, bei wie vielen Fällen von AE-LK evidenzbasiert eine Infektionsquelle identifiziert werden kann. Methodik: Bei allen Berliner Meldefällen von Legionärskrankheit wurde zeitnah die Abnahme einer zusätzlichen Urin- und tiefen Atemwegsprobe initiiert, welche an das KL geschickt wurden. In die Studie einwilligende Patientinnen und Patienten wurden mittels eines ausführlichen Fragebogens befragt, u. a. um potenzielle Infektionsquellen zu eruieren. Aus dem Haushalt der Erkrankten und bei in Frage kommenden externen, außerhäuslichen Infektionsquellen wurden Wasserproben genommen. Für eine Risikobewertung der häuslichen Trinkwasser-Installation (TWI) wurde die Durchführung einer weitergehenden Untersuchung im Rahmen einer Gefährdungsanalyse initiiert. Alle Umweltproben wurden im Labor des UBA auf Legionellen untersucht. Die Isolate wurden im KL typisiert und – soweit verfügbar – mit dem bei der Fallperson identifizierten Stamm abgeglichen. Die erhobenen Befunde wurden für die Zuordnung einer Infektionsquelle mit Hilfe einer im Rahmen des Projekts entwickelten Evidenz-Matrix nach mikrobiologischen und epidemiologischen Gesichtspunkten bewertet. Anhand von drei Evidenztypen (mikrobiologische, Cluster- und analytisch-vergleichende Evidenz) konnten wir die Studienteilnehmenden entweder einer externen Infektionsquelle außerhalb des häuslichen Bereichs, eine nicht an das häusliche Trinkwasser angeschlossene Infektionsquelle im häuslichen Bereich (z. B. Luftbefeuchter) oder dem häuslichen Trinkwasser zuordnen. Eine Wasserquelle wurde über mikrobiologische Evidenz einem Fall zugeordnet, wenn sie (i) einen Stamm enthielt, der dem monoklonalen Antikörper(MAb-)typ 3/1 angehört und zu den MAb 3/1-positiven Stämmen zählt und es keinen Widerspruch im Abgleich des Patienten- und Umweltstamms (bzgl. MAb-Typ/-Subtyp oder Sequenztyp (ST)) gab, oder (ii) wenn der Stamm der erkrankten Person mit dem Umweltstamm mindestens auf MAb-Typ-Ebene übereinstimmte. Eine Quelle wurde anhand von Cluster-Evidenz einem Fall zugeordnet, wenn mindestens zwei Fälle zur selben potenziellen Quelle innerhalb von zwei Jahren exponiert waren. Wir verglichen zudem statistisch die Häufigkeit der Exposition gegenüber einer möglichen Infektionsquelle von Fällen und Kontrollen (analytisch-vergleichende Evidenz). Für jeden Studienteilnehmenden strebten wir an, zwei Kontrollpersonen zu rekrutieren, die ebenfalls befragt wurden und bei denen in gleicher Weise Standard-Haushaltsproben wie bei den Fallpersonen genommen wurden. Zudem wurde versucht, vom Betreiber der TWI eine Erlaubnis für eine kostenfreie Gefährdungsanalyse, einschließlich einer weitergehenden Untersuchung, zu erhalten. Ergebnisse: Insgesamt konnten wir 147 Studienteilnehmende (LeTriWa-Fälle) einschließen und 217 Kontrollpersonen rekrutieren. Die LeTriWa-Fälle waren im Median 68 Jahre alt (Spannweite 25–93), 3 und mehrheitlich männlich (n = 96; 65 %). Bei 84 LeTriWa-Fällen konnte aus den Patientenproben der MAb-Typ identifiziert werden, bei 83 (99 %) ein MAb 3/1-positiver Stamm und bei einem ein MAb 3/1-negativer Stamm. Im Vergleich zu den Kontrollpersonen (nicht infiziert) war der Fallstatus (infiziert) nicht mit einer höheren Legionellenkonzentration in den Standard-Haushaltsproben assoziiert, jedoch hochsignifikant mit dem Vorhandensein eines MAb 3/1-positiven Stammes (Odds Ratio (OR) = 4,5; 95 %-Konfidenzintervall (KI) = 2,0–10,8; p < 0,001). Bei 23 (16 %) der 147 LeTriWa-Fälle konnte eine externe, außerhäusliche Quelle und bei 40 (27 %) Fällen das häusliche Trinkwasser als wahrscheinliche Infektionsquelle zugeordnet werden. Das Tragen einer unzureichend desinfizierten Zahnprothese war die einzige häusliche Nicht-Trinkwasserquelle, die signifikant mit dem Fallstatus assoziiert war (OR = 2,3; 95 % KI = 1,04–5,24; p = 0,04) und ermöglichte eine Quellen-Zuordnung von weiteren 6 % der Fälle. Mit insgesamt 49 % konnten wir etwa die Hälfte der LeTriWa-Fälle einer wahrscheinlichen Infektionsquelle auf Evidenz-Basis zuordnen. Schlussfolgerungen: Wir konnten unter Verwendung eines neuartigen Matrix-Konzepts in Berlin der Hälfte der LeTriWa-Fälle eine wahrscheinliche Infektionsquelle zuordnen. Die Ergebnisse unterstützen die Bedeutung von häuslichem Trinkwasser als Ursache für AE-LK. Etwa die Hälfte aller Studienfälle blieben allerdings unerklärt. Die Ergebnisse der Standard-Haushaltproben legen nahe, dass nicht die Kontamination mit jeglichen Legionellen oder die Höhe der Legionellenkonzentration die Personen gefährdet, sondern vielmehr der Legionellenstamm, insbesondere das Vorhandensein von MAb 3/1-positiven Stämmen. Weitere Untersuchungen und/oder Analysen sind erforderlich, um zu verstehen, welche Faktoren zur Kontamination von häuslichem Trinkwasser mit pathogenen Legionellen beitragen und welche Faktoren eine Infektion zu verhindern helfen