Nyfødt spædbarn af en mor med fedme - fækal mikrobiomtransplantation, RCT (NEMO-FMT)

1. BAGGRUND

   I de seneste årtier er forekomsten af ​​fedme hos børn steget dramatisk på verdensplan. Overvægtige børn og unge er omkring fem gange mere tilbøjelige til at blive overvægtige i voksenalderen end dem, der ikke er overvægtige. Selvom fedme blandt børn er et komplekst og multifaktorielt resultat, ser det ud til, at overvægtige børn har forskellige tarmmikrobiom allerede ved fødslen. Mange af de tidligere undersøgelser fremhæver mødres risikofaktorer såsom højere maternel BMI før graviditet, overdreven svangerskabsforøgelse, svangerskabsdiabetes (GDM) og kejsersnit som en risikofaktor for overvægt eller fedme i barndommen. Perinatale faktorer, især fødslen ved kejsersnit samt perinatale antibiotika, er også blevet identificeret som en kritisk determinant for mikrobiotas sammensætning og udvikling i det tidlige liv. Mekanismerne er dog ikke klare.

   Mødre med fedme og/eller svangerskabsdiabetes er blevet rapporteret at have fedme-associeret tarmmikrobiota. Ændringerne i mikrobiota kan overføres til barnet under vaginal fødsel. Tidligere er metagenom-sekventering blevet brugt med succes til at sammenligne hovedkilden til kolonisering hos spædbørn og vertikal transmission af tarmmikrobiota og vist, at >70% af mikrobiotaen overføres vertikalt fra moderen til det nyfødte spædbarn under vaginal fødsel.

   I Finland er antallet af kejsersnit steget fra 16-17 % til 19,6 % af alle fødsler. De estimerede globale gennemsnitsrater er ens, men C-sektionsraten forventes at stige fra de nuværende 21,1 % til 28,5 %. Det er hypnotiseret, at kejsersnit forstyrrer den vertikale transmission af gavnlige mikrober fra moderen til spædbarnet under et kritisk udviklingsvindue. Ud over risikoen for fedme øger kejsersnittet risikoen for smitsomme og kroniske sygdomme som autoimmune sygdomme, astma og endda nogle kræftformer.

   Forskellige terapeutiske tilgange er blevet foreslået og testet for neonatal mikrobiom restaurering i C-sektion hos spædbørn. Tarmmikrober og maternelle tarmstammer bidrager med den mest vedvarende andel af den neonatale tarmmikrobiota efter fødslen, hvorimod vaginale bakterier og maternelle vaginale stammer kun udgør en lille og forbigående fraktion. I to undersøgelser har fækale mikrobiotasammensætninger hos spædbørn født med kejsersnit lykkedes at genoprette forstyrret transmission af tarm Bacteroides-stammer ved vaginal udsåning, mens oral administration af moderens vaginale mikrobiota til spædbørn i kejsersnit ikke havde nogen mærkbar effekt på mikrobiotasammensætningen. I en tidligere undersøgelse har fækal transplantation fra moderen med en offentliggjort protokol vist sig at modificere udviklingen af ​​spædbørns tarmmikrobiota med succes og sikkert.

   Da der er evidens for, at det er muligt at ændre spædbørns tarmmikrobiota under et kritisk udviklingsvindue, er de metaboliske konsekvenser og den kliniske betydning af disse indgreb ukendt. Derudover vides det ikke, hvilken slags mikrobiota og fra hvem der ville være bedst for barnets sundhed på lang sigt.

   Forskerne antager, at fedme kan være en vertikalt overført sygdom, da et nyfødt barn modtager fedme-relateret mikrobiota fra moderen. Desuden er kilden til kolonisering en modificerbar faktor og kan ændres ved at bruge en tidlig fækal mikrobiotatransplantation.

2. STUDIEDESIGN OG METODER

2.1. Rekruttering og screening af fækale og vaginale prøver fra moderen

Jordemødrene og lægerne informerer potentielt deltagende mødre om undersøgelsen ved besøget, og de, der er interesserede i at deltage, kontaktes af undersøgelsens sygeplejerske. Efter informeret samtykke testes mødrene for potentielle smitsomme sygdomme som forklaret nedenfor, senest 10-14 dage før planlagt CS. En fækal prøve på 100 g og en blodprøve på 15 ml udtages fra moderen. Moderen deler afføringen i de indgivne prøverør i henhold til skriftlige instruktioner. Afføring til transplantationen opsamles i et tomt rør ved hjælp af en ske i hætten. Moderen informerer forskningssygeplejersken, som hurtigst muligt afleverer rørene, der er taget til screening, til laboratoriet, hvor transplantationen forberedes fra den friske prøve - denne proces afsluttes med en tidsramme på 6 timer.

Den friske fækale prøve screenes for tilstedeværelsen af ​​parasitter og patogene vira og bakterier. En alikvot (0,125 g) af den friske fækale prøve bruges til at bestemme prøvens bakterielle sammensætning. Vaginale prøver vil blive udtaget under et besøg til vurdering af leveringsmåde, hvis de ikke allerede er opnået på mødres velfærdsklinik som en del af rutinemæssig opfølgning.

Blodprøver: Komplet blodtælling, erytrocytsedimentationshastighed, C-reaktivt protein, alanintransaminase, alkalisk fosfatase, gamma-glutamyltransferase, albumin, kreatinin, HIV, hepatitis B, C og E, Treponema pallidum, human T-celle leukæmivirus, CMV og EBV

Vaginal og perineal screening: Gruppe B Streptococcus, Methicillin-resistente Staphylococcus aureus (MRSA), Extended Spectrum Beta Lactamase (ESBL)

Fækal screening: Salmonella spp., Shigella sp., Campylobacter coli/jejuni, Yersinia enterocolitica, Enterohemorragisk E. coli (EHEC), Enteroinvasiv E. coli (EIEC), Enterotoksigen E. coli (ETEC), Vibrio sp., Plesiomonas, sh. Clostridium difficile, Cryptosporidium spp., Entamoeba histolytica, Giardia lamblia, Norovirus, Multilægemiddelresistente gramnegative bakterier (MDRGN), Vancomycin Resistent Enterococcus (VRE), Listeria monocytogenes, Helicobacter pylori, Sars-CoV-2.

2.2 Fækal mikrobiotatransplantation

En anden del af den friske fækale prøve fra moderen bruges som transplantat, og til det formål opløses 1 g afføring i 15 ml isotonisk saltvand og 10 % glycerol, homogeniseres, og 0,5 ml alikvoterne af transplantatet fryses straks og opbevares. ved -80°C.

Fækal transplantation fra normalvægtig, sund kvindelig donor (18 til 35 år) fra Turku Microbiome Biobank (University of Turku og Turku University Hospital). Donor testes for potentielle smitsomme sygdomme samtidig med mor.

2.3 Opfølgning i mor- og babyafdelingen

Under hospitalsophold udtages afføringsprøver fra livets første afføring og i en alder af to til tre dage. Efter den første fodring følges den nyfødte op i henhold til hospitalets protokoller på indlæggelsesafdelingen. I tidligere undersøgelser er feber sjældent blevet rapporteret hos nyfødte, som har fået fækal transplantation. Mulige bivirkninger, såsom øget peristaltik, diarré, opkastning, feber og udslæt, rapporteres til den elektroniske database med patientjournaler og indsamles derfra af forskerne. Før udskrivelsen vægtes barnet, og udskrivningsundersøgelse udføres af børnelæge eller læge med speciale i pædiatri, typisk på postnatal dag 2.

I en alder af 2 dage, samtidig med screeningsprøverne for SCID og metaboliske sygdomme, isoleres perifere blodmononukleære celler (PBMC'er) fra kapillære blodprøver (100 µl) udtaget fra hælen og opbevaret ved -140 ℃. Serum separeres og opbevares ved -80℃. Celler udsættes for analyser, herunder enkeltcellet mRNA-sekventering for at undersøge genekspressionsniveauer og immunfænotypning ved flowcytometri for at undersøge fordelingen af ​​immuncelletyper såvel som funktionelle egenskaber, herunder aktivering og overfladereceptorer. De inflammatoriske, immunitets- og fedmerelaterede serumkomponenter undersøges fra serumprøver (10 µl) ved høj-multipleks Olink eller andre immunoassays.

2.4 Opfølgning efter udskrivelse

Fra den første postnatale uge følges spædbarnet i well-baby klinikken i henhold til normale nationale protokoller. Som en del af undersøgelsen kan forældrene være i kontakt med den pædiatriske akutafdeling på Oulu Universitetshospital.

3 og 12 måneder efter fødslen bliver forældre bedt om at udfylde et online spørgeskema om barnets helbred og indsamle og sende afføringsprøver af spædbarnet og moderen til XXOMNIgeneGUT (DNA genotek, Ontario, Canada) rør til mikrobiotaanalyse og til OMNImetGUT-rør for metabolitter og midlertidigt opbevaret ved stuetemperatur inden overførsel til Turku Microbiome Biobank pr. post. 3 måneder efter fødslen udtages fæcesprøven før den anden oralt givet rotavirusvaccination, hvis det er muligt. Fækale prøver udtages ikke under den akutte gastrointestinale infektion.

DNA fra mikrobiotaprøverne vil blive isoleret ved hjælp af Chemagic 360 maskiner og Chemagic Stool 200 H96 kit (PerkinElmer, Turku, Finland). Prøverne vil blive sekventeret enten på Turku Universitetshospital, Clinical Microbiology på en Illumina Nextseq 2000-maskine eller på det finske Functional Genomics Center på en Illumina Novaseq 6000-maskine.

Mikrobiom resultater:

• 16S næste generations sekvensering
• Metagenom sekventering og kilde til kolonisering
• Mikrobiom-afledte ekstracellulære vesikler: proteom, bakteriel 16S
• Mikrobiota producerede metabolitter
• Antimikrobielle resistensgener

Avanceret bioinformatik vil blive brugt til mikrobiomanalyse. Kilde til kolonisering ved hjælp af metagenom-sekventering vil blive bestemt som rapporteret tidligere.

2.5 Spørgeskemaer

Data indsamles om familiernes livsstil, miljøeksponeringer og sundheden for undersøgelsens spædbørn og deres forældre ved hjælp af online spørgeskemaer, hvilket muliggør overvågning og dataforespørgsel under dataindsamling. Spørgeskemaer udfyldes af forældrene inden barnets fødsel og efterfølgende. Forældre bedes udfylde spørgeskemaer om barnets ernæring, mave-tarmfunktion og plejepraksis i de 3 måneder og i de 12 måneders alderen. Spørgsmålene ændrer sig, efterhånden som barnet vokser. Sygdomme, medicinering og brug af probiotika og andre kosttilskud oplyses i spørgeskemaerne. Spørgeskemaerne relateret til ernæring, sundhed og baggrund er hovedsageligt de samme som i det igangværende HELMi-studie og Secflor-studiet. For at forbedre overholdelse af svarprocenter på spørgeskemaet modtager forældre automatiske påmindelser via e-mail og SMS-beskeder.

2.6 Patientjournaler

De perinatale data vil blive indhentet fra elektroniske fødselsjournaldata vedrørende nyfødtes hypoglykæmi, opfølgning af glukoseniveauer, behov for intravenøs glukoseinfusion før udskrivelse fra hospitalet, alder ved udskrivelse, symptomer på infektion, niveauer af infektionsparametre og brug af antibiotika under hospitalet. ophold, vil blive indsamlet fra hospitalets patientjournaler. Vækstdata op til en alder af tre år målt under normale besøg på well-baby-klinikken og vaccinationsdata vil blive indsamlet fra forældre eller fra well-baby-klinikker. Brug af antibiotika og anden medicin op til 3 års alderen vil blive indsamlet via spørgeskemaer og bekræftet fra Kanta-service med skriftlig tilladelse fra forældrene.

2.7 Effektanalyse

Som et resultat af screeningsprocessen forventes en udelukkelsesrate på 40 % på grund af gruppe B streptokokker (GBS) bærertilstand 24 % af gravide kvinder i vores region og andre positive fund i screeningsprøverne. Forsøget er designet med en planlagt prøve på 150 mødre, hvilket gør det muligt for det endelige antal forsøgspersoner med en anslået 40% frafaldsrate på grund af screeningspositivitet at være 90 (30 i hver interventionsgruppe) under hensyntagen til, at det er sandsynligt har frafald i opfølgningsperioden. Mikrobiomdata er multidimensionelle, og binære resultater er ikke egnede til effektanalyse.