Mikrobiom og flygtige organiske forbindelser hos patienter med CDH (CDHVOCS)

Formål: Formålet med denne undersøgelse er at evaluere børn, der er blevet indskrevet på baggrund af et brok, lungemikrobiomet og de flygtige organiske forbindelser (VOC'er) i udåndingsluften og at sammenligne dem med en kontrolgruppe, der ikke har en kronisk eller akut lungesygdom. Endvidere skal lungefunktionen ved spirometri, plethysmografi af hele kroppen og "multiple breath washout"-procedurer registreres præcist og en sportslægeundersøgelse, inklusive ergospirometri. Desuden vil enhver påvirkning af probiotika på lungemikrobiomet hos børn med diafragmabrok blive undersøgt.

Undersøgelsesdesign: Dette er en prospektiv undersøgelse af børn, der blev behandlet kirurgisk i den tidlige barndom for medfødt diafragmabrok. Efter en indledende bestemmelse af mikrobiomet og sammensætningen af ​​flygtige organiske stoffer i vejrtrækningsluft og afføring og en lungefunktionsmåling samt idrætslægeundersøgelse får studiegruppen et probiotika (Omnibiotika 6, hentet fra Allergosan Instituttet, kosttilskud) i 3 måneder. Mikrobiomet og VOC'erne observeres efterfølgende. Fagene er opdelt efter alder, køn, pleje med eller uden plaster. Derudover foretages en sammenligning med en kontrolgruppe, der ikke viser nogen kronisk eller akut lungesygdom efter alder og køn på testgruppen. Derudover skal lungefunktionen hos tidligere diafragmabrokpatienter (før administration af probiotika) og en kontrolgruppe måles i samarbejde med afdelingen for pædiatrisk lunge- og allergologi på afdelingen for pædiatri og ungdomsmedicin ved det medicinske universitet i Graz. . I samarbejde med Medical Center of Sports Medicine udfører efterforskeren også en idrætslægeundersøgelse inklusiv ergospirometri. Studiets varighed er fastsat til 12 måneder.

Undersøgelsesdeltagere: Studiegruppe: Børn mellem 6-16 år, som er indskrevet på afdelingen for pædiatrisk og ungdomskirurgi på det medicinske universitet i Graz mellem 2000 og 2010 på grund af et medfødt diafragmabrok, har fået en operativ lukning med eller uden lappe. Kontrolgruppe: Børn mellem 6-16 år, der ikke har lungesygdom. Rekrutteret fra ambulatoriet ved afdelingen for pædiatrisk og ungdomskirurgi på det medicinske universitet i Graz. Formålet er at etablere kontakt til ovennævnte patienter og deres forældre samt opnå villighed til at deltage i denne undersøgelse ved hjælp af et informationsbrev. Kontrolgruppen bør komme fra området for ambulant område i afdelingen for pædiatrisk og ungdomskirurgi, Medical University of Graz, efter passende information og eventuelt samtykke.

Mikrobiomanalyse før behandling med et probiotikum: Indsamling af prøvemateriale - i dette tilfælde sputum - fra de dybe luftveje ved induceret sputum efter inhalation af hypersaltvandsopløsning med resulterende provokation af hoste. Prøven dybfryses derefter. Mikrobiom-målingen udføres som en sammenlignende 16S rDNA-baseret profil via chip-baseret næste generations sekvensering som allerede offentliggjort, analyseret ved hjælp af SnowMAN, Qiime og MOTHUR samt den egen "R"-baserede software. En sekventeringsdybde på 5.000-10.000 aflæsninger pr. prøve.

VOC-analyse før behandling med et probiotikum: I) Udtagning af de udåndede gasprøver: Der tages en prøve fra inspiration og to fra udånding fra hvert forsøgsperson (n = 3). Brug et automatisk prøveudtagningssystem, der er direkte forbundet til et kapnometer, til prøveudtagningsforsker. Dette system indeholder en såkaldt needle-trap microextraction (NTME) som mikroekstraktionsteknik og opfylder kravene til en optimal prøveudtagning på aktuelt teknisk højeste niveau. De udåndede gasprøver opnået på denne måde sendes derefter til vores samarbejdspartner, til Institute for Breathing Gas Analysis ved University of Rostock til analyse. II) Analyse af udåndede gasprøver: Der overføres de udåndede gasprøver termisk til den inerte bæregasstrøm (He) i en injektor af en kromatograf. Stofferne tildeles efter deres retentionstid i kromatogrammet og deres massespektrum. Ukendte forbindelser i den udåndede gas identificeres ved sammenligning med en referencedatabase baseret på massespektret. Vitale data og laboratoriedata samt mikrobiologisk information er taget fra patienternes fund. III) Identifikation af biomarkører for udåndede gasprøver: Ud fra resultaterne af patientmålingerne bestemmes de stoffer og stofkoncentrationer, som er specifikke for undersøgelsesgruppe 1 og gruppe 2, dvs. forbindelser, som ikke er til stede i sammenligningsgruppen eller kun i væsentligt lavere eller højere koncentrationer. De udvalgte flygtige markører, samt eventuelle flygtige forureninger, der måtte være påvist i miljøet, opbevares i en analytisk referencedatabase og efter eliminering af forureningen bundtet ind i eventuelt sygdomsspecifikke markørprofiler. IV) Analyse af fækale prøver: De fækale prøver sendes også til Institute for Breathing Gas Analysis ved University of Rostock til analyse og analyseres der efter passende forkoncentration ved fastfasemikroekstraktion (SPME). V) Identifikation af biomarkører af fækale prøver: Dette gøres analogt med de udåndede gasprøver.

Lungefunktionsmåling før behandling med et probiotikum: Måling af lungefunktion ved hjælp af spirometri og kropspletysmografi (Fa Jäger spirometer og kropsplethysmograf) og nitrogenudvaskningsproces (N2-multiple breath washout, System Exhalyzer D og Spiroware 3.1, Eco Medics AG, Duernten, Schweiz). Spirometri og kropspletysmografi udføres i henhold til offentliggjorte ERS/ATS-standarder. "Multiple breath washout"-metoden udføres under hvilende vejrtrækning og detekterer Ventilationens (in)homogenitet på niveau med den funktionelle restkapacitet (= FRC = det lungevolumen, der stadig er i lungerne efter en rolig spontan udånding er efterladt) . Systemet består af en flowmåler, et hurtigt analyserende gasmålesystem, et gasadministrationssystem og den tilhørende computeranalysesoftware. Som en "fremmedgas" vil det være at bruge 78% af gassen i luften forekommende nitrogen (N2). En flow-volumen-måling udføres via en ultralydsflowmåler, der udføres direkte i testpersonens/patientens inhalations- og udåndingsflow og via en laser O2-sensor ved hjælp af sidestrømsmålemetoden og en infrarød CO2-sensor i hovedstrømmåleproceduren (= direkte i patientens respirationsflow) den respektive gaskoncentration. N2-komponenten måles så indirekte via O2- og CO2-koncentrationen (N2 = 1 - O2 - CO2). Ved rolig spontan vejrtrækning påfører patienten et snorkelmundstykke via et bakteriefilter gennem flowmåleren 100% oxygen og "vasker" dermed N2 ud ("N2-multiple breath washout"). Herved vises flow-volumen-kurven for spontan vejrtrækning "online" på skærmen, og målingen ved at nå 1/40 (= 2,5%) af den oprindelige nitrogenkoncentration er afsluttet. Efter det, vent emnet er sikkert i længden af ​​to gange varigheden af ​​målingen omkring ilt af udånding. Dette efterfølges af den næste måling. I alt 3 målinger, hvis middelværdi tjener som resultat. Det såkaldte "lungeclearance-indeks", som angiver antallet af funktionelle restkapacitets-lungevolumener, som kan bruges til at reducere den initiale nitrogenkoncentration til 1/40 efter iltning var påkrævet. (LCI = kvotient mellem udåndet volumen og FRC). Den udtrykker, hvor lang tid det tager for den inhalerede gas (i vores tilfælde det fysiologisk forekommende kvælstof i luften) gennem indånding af 100 % ilt. For raske personer er denne værdi i gennemsnit 7 og er signifikant højere hos lungepatienter. Der beregnes yderligere måleparametre, som på den ene side giver et udsagn om de perifere luftveje proksimalt for de terminale bronkioler og på den anden side via de mere distale azinluftveje.

Sportslægeundersøgelse: For at udelukke kontraindikationer for ergometri udføres i begyndelsen af ​​undersøgelsen et 12-kanals hvile-EKG og en hvileblodtryksmåling (CombynTM Function & Spaces ECG, Academic Technologies). Efter at de antropometriske data (højde, vægt, BMI) er blevet indsamlet, bestemmes muskelmassen og fedtmassen ved multi-frekvens impedansmåling i seks kropssegmenter (CombynTM Function & Spaces ECG, Academic Technologies). Lungefunktionen måles ved hjælp af lille spirometri i hvile og efter træning (Spirometer Oxycon Pro, Reiner). For at bestemme kardiopulmonal ydeevne udføres ergospirometri på en cykel (Excalibur Sport ergometer, Lode firma; Oxycon Pro spiroergometri unit, Reiner firma) med en gradvis stigning i stress op til subjektiv udmattelse. Evalueringen af ​​disse data gør det muligt at drage konklusioner om det præstationsbegrænsende system (kardiovaskulært system, lunger, muskulatur) ud over bestemmelsen af ​​aerobe præstationer.

Mikrobiom/VOCs-analyse efter behandling med et probiotikum: Efter prøveudtagning til mikrobiom- og VOC-analyse og udførelse af lungefunktionsmålinger og sportslægeundersøgelse vil deltagerne i undersøgelsesgruppen tage et probiotikum (Omnibiotikum 6, købt hos Allergosan Instituttet, kosttilskud ) i en periode på 3 måneder. Umiddelbart derefter og endnu en måned senere tages målinger af lungemikrobiomet og VOC'erne i åndedrættet.