Humane mælkeoligosakkarider (HMO'er) og tarmmikrobiota, immunsystem i Antarktis

Formålet med denne undersøgelse er at undersøge effekten af ​​tilskud med præbiotika, en specifik blanding af kulhydrater fundet i modermælk (HMO'er), som et tiltag til at forbedre tarmfloraen, inflammatoriske processer i tarmen, generel immunstatus, kulhydratregulering, fedt og knoglemetabolisme og neurologiske ændringer i Antarktis. Det cirka etårige ophold på Concordia Station (Antarktis) i en højde af cirka 3200 m omfatter en lang rejse og efterfølgende ekstreme miljøforhold samt tilsvarende tilpasningsmekanismer og er derfor en særdeles god terrestrisk model (analog model) til at undersøge ændringer i løbet af plads bliver. Langsigtet (dvs. > 6 måneder) udsættelse for mikrogravitation fører til adskillige fysiologiske reaktioner, herunder nedsat glukosetolerance, nedsat immunfunktion og knogletab, hvilket kan føre til ret alvorlige helbredsmæssige konsekvenser. I denne analoge model observeres lignende ændringer, omend mindre alvorlige, med hensyn til immunsystemet eller glukosetolerance som i rumflyvning.

Kostens sammensætning har væsentlig indflydelse på sammensætningen af ​​tarmfloraen. Især kulhydrater i kosten udgør substratet for visse bakterier, der kan have en positiv effekt på helbredet. Præbiotika er defineret som substrater, der selektivt anvendes af værtsmikroorganismer, og som giver sundhedsmæssige fordele. Præbiotika fordøjes kun af tarmmikroorganismer og stimulerer væksten eller aktiviteten af ​​bakterier i tarmen, som har vist sundhedsmæssige fordele eller forbedret velvære. De vigtigste næringsstoffer til bakterievækst er ikke-fordøjelige kulhydrater, som per definition ikke fordøjes af værten, i dette tilfælde den menneskelige organisme (vært). Ikke-fordøjelige kulhydrater omfatter for eksempel resistent stivelse og dextriner, ikke-stivelsespolysaccharider (NSP'er) (f.eks. pektiner) og ikke-fordøjelige oligosaccharider (f.eks. Raffinose, inulin osv.). Disse kulhydrater fermenteres af tarmbakterierne til kortkædede fedtsyrer (SCFA'er), hovedsageligt eddikesyre, propionsyre og smørsyre. Denne proces foregår hovedsageligt i tyktarmen, men også i tyndtarmen. SCFA'er absorberes hurtigt af slimhinden i tyktarmen og udøver virkninger på hele kroppen, hvilket for eksempel bidrager til værtens energibehov eller medierer tarm-hjerne-kommunikation, hvilket har stor indflydelse på værtens fysiologi og sundhed.

HMO'er er også præbiotika og er den tredje mest udbredte faste komponent i modermælk. Det meste af den forskning, der hidtil er offentliggjort om virkningerne af HMO'er, er derfor blevet udført på spædbørn. HMO'er fordøjes ikke i tarmen og udnyttes hovedsageligt i tyktarmen af ​​de bakterier, der opholder sig der. Hos spædbørn har det vist sig, at HMO'er ikke kun fremmer en sund sammensætning af tarmfloraen, men også forringer væksten af ​​patogener og modulerer ekspressionen af ​​gener involveret i inflammation. Adskillige in vitro og in vivo undersøgelser har vist antivirale egenskaber af HMO'er mod forskellige vira såsom rotavirus, norovirus, HIV og influenza. HMO'er spiller en væsentlig rolle i immunsystemet ved at styrke immunresponset. Indledende anvendelser af HMO'er hos voksne har understøttet disse resultater.

Derfor sigter denne undersøgelse på at undersøge, hvordan daglig administration af 5,5 g af en HMO-blanding under dvaletilstand på Concordia Station i Antarktis påvirker:

• glukosetolerance
• inflammatoriske processer
• immunfunktion
• fedt- og knoglemetabolisme og
• Trivsel

Undersøgelsesprocedure Dette er et såkaldt placebokontrolleret, randomiseret interventionsstudie i parallelt design. Dette betyder, at forsøgspersoner vil blive tilfældigt udvalgt til at modtage enten blandingen af ​​HMO'er dagligt eller placebo. Studievarigheden for en testperson er ca. 20 måneder. Den er opdelt i en undersøgelsesfase før afgang til Antarktis, cirka i september et år, seks faser under overvintringen i Antarktis og en fase cirka 6 måneder efter hjemkomsten.

Hver enkelt fase er identisk, et eksempel vist i figur 1.

Dag 1 (weekenddag) Dag 2 Dag 3 Dag 4 Dag 5 Fastende blodprøvetagning X Oral glukosetolerancetest X Spytprøve X Afføringsprøve X X X (X) Kostlog X X X HMO-tilskud Dagligt, start efter første session hos Concordia

Figur 1: Repræsentation af hver fase (U som i figur 1) af testen

Intervention Interventionen, dvs. behandlingsmålet anvendt i denne undersøgelse, i en gruppe er den daglige administration af 5,5 g af en kulhydratblanding analog med human mælk, men produceret af bakterier. Denne mængde er certificeret af den europæiske kontrolmyndighed som sikker til konsum. Den anden gruppe får en tilsvarende placebo, maltose.

Målemetode Blodprøve og venøs adgang Blodprøvetagning fra den perifere vene er forbundet med de sædvanlige risici ved venepunktur. Disse er hæmatomer eller infektioner på stikstedet. Når en perifer venøs adgang placeres, kan der i sjældne tilfælde være skader på venen (skleroterapi) og de perifere nerver. Blodopsamling og veneadgang udføres af en erfaren læge, hvilket minimerer risikoen.

Fastende blodprøver Fastende blodprøver til analyse af forskellige blodparametre tages samme dag som den orale glukosetolerancetest (OGTT) (se figur 1). Da der tages flere blodprøver til OGTT, vil der også efter at drikken er indtaget en veneadgang i form af en indlagt venekanyle (lille plastikslange) blive placeret i området af underarmen for at undgå gentagen punktering af armårerne.

Glucosetolerance ved hjælp af en oral glukosetolerancetest Den såkaldte orale glukosetolerancetest (OGTT) kan bruges til at bestemme forskelle i glukosemetabolismen (sukkermetabolismen) mellem interventions- og kontrolfasen. På cirka dag 3 i hver undersøgelsesfase indtages en drink om morgenen i fastende tilstand, som er tilberedt af 75 g glucose (Medicalfox Gluko 75 pulver) og 300 ml drikkevand. Der tages blod hvert 15. minut i den første time efter drikken er givet, og hvert 30. minut i den anden time.

Spytprøver Spytprøver vil blive taget for at teste visse hormoner, der afspejler stressniveauer, såvel som reaktiviteten af ​​visse vira (herpesvirus, rotavirus). Til dette formål tygges en lille vatrulle fra en forberedt beholder (salivette) i munden i flere minutter og returneres til opsamlingsrøret én gang under undersøgelsesfasen. Det opnåede spyt fryses og analyseres senere i laboratoriet.

Fækalopsamling For at undersøge ændringerne i tarmfloraen udtages fæcesprøver 3 på hinanden følgende dage i hver fase. Til dette formål placeres en såkaldt 'Feces Catcher' over toilettet for bedre at opsamle afføringen. Derefter udtages tre prøver af denne fæces i 3 forskellige rør. Den lille ske i hvert rør fyldes med afføring, puttes tilbage i røret, lukkes og fryses.

Dokumentation af kosten For at kunne estimere fødevaresammensætningens indflydelse på tarmfloraen, dokumenteres den indtaget mad på 2 hverdage og en weekenddag. Dette gøres i en udarbejdet diætlog.