Probiotisk effekt på diætnitrat til plasmanitritproduktion (OPEDNPN) (OPEDNPN)

Baggrund

Nitrogenoxid (NO) spiller en afgørende rolle i et utal af cellulære og molekylære mekanismer, der regulerer fysiologi og funktion af forskellige organer og systemer.1,2 Lav NO-biotilgængelighed bidrager til patologi i flere sygdomme, herunder hæmolytisk anæmi,3 malaria,4,5 transfusion af ældre lagret blod,6,7 kronisk hjertesvigt,8 åreforkalkning,9 og diabetes.10 Nylige rapporter tyder på, at det orale mikrobiom er forbundet med regulering af NO-homeostase gennem virkningen af ​​visse bakterier, der har en evne til at reducere nitrat til nitrit.11-15 Nitrit reduceres derefter yderligere til NO gennem en række forskellige mekanismer i forskellige væv.16,17 Plasmanitrat optages tilbage i mundhulen af ​​spytkirtlerne, således at nitrat-nitrit-NO-cyklussen giver vedvarende stigninger i NO-biotilgængeligheden. Mange kliniske undersøgelser har brugt diætnitrat som en kilde til NO gennem nitritomdannelse.18-24 Der er dog betydelig variation i de kliniske resultater på grund af nitratindtagelse via kosten, og dette afspejles i variationen i mængden af ​​nitrat omdannet til plasmanitrit.13,24-29 30 Variabiliteten og dermed en stor overordnet begrænsning i effektiviteten af ​​diætnitratbaserede behandlinger er blevet tilskrevet det orale mikrobioms evne til at reducere nitrat til nitrit.24-27 Indledende arbejde er begyndt for at identificere bakteriestammer, der er effektive nitrat til nitrit-omdannere såvel som dem, der faktisk hæmmer nitrat til nitrit-omdannelse.31,32 Effektiviteten af ​​nitrat-nitrit-NO-cyklussen og rollen af ​​orale bakterier kan bidrage til et normalt helbred.11 Forståelse af variationen i omdannelse af nitrat til nitrit og aspekter af det orale mikrobiom kan således føre til forbedringer i normal kardiovaskulær sundhed. For at maksimere fordelene ved diætnitratinterventioner er vi desuden nødt til at forstå faktorer i det orale mikrobiom, der påvirker omdannelsen af ​​nitrat til nitrit. Vi har for nylig opdaget, at flere arter af Lactobacillus producerer en metabolit, der gør omdannelsen af ​​nitrat til nitrit af andre orale bakterier in vitro. Flere af disse Lactobacillus-arter er hovedbestanddelen af ​​et kommercielt tilgængeligt oralt probiotikum, https://www.amazon.com/Dental-Probiotics-Breath-Gingivitis-Throat/dp/B096SZSFFS

Formål

Formålet med denne undersøgelse er at bestemme, om Lactobacillus vil sløve diætnitrat til plasmanitrit-omdannelse.

Vi antager, at tilstedeværelsen af ​​oral Lactobacillus vil sløve omdannelsen af ​​diætnitrat til plasmanitrit og vil teste dette ved at sammenligne omdannelsen før og efter brug af dette probiotikum.

Hovedhypotesen hviler på den supplerende hypotese, at brug af det orale probiotikum vil resultere i øget overflod af Lactobacillus i mundhulen og vil teste dette gennem genomisk sekventering.

Metoder OPEDNPN Alle kvalificerede frivillige vil få samtykke efter at have lært om undersøgelsen og accepteret at deltage. Frivillige vil blive tilfældigt tildelt en af ​​to grupper: (1) Probiotika og (2) Placebo. I alt 20 frivillige (10 pr. gruppe) vil deltage i undersøgelsen. Den eneste forskel for deltagerne for hver gruppe vil være, om de får placebo eller probiotika.

Alle frivillige deltager i to besøg: (1) Besøg 1, baseline og (2) Besøg 2, opfølgning. Ved hvert besøg vil frivillige melde sig til Olin Physical Lab værelse 208 efter at have fastet i 3 timer før. De kan drikke vand en time før besøget. Deltagerne vil blive instrueret i ikke at bruge antibakteriel mundskyl på dagen for besøget. Deltageren vil blive bedt om at give 4 mL spyt, og et studieteammedlem vil indsamle en bakteriel prøve fra den bageste dorsale overflade af deres tunge (som beskrevet nedenfor). Disse prøver vil blive frosset ved -80 grader til genetisk analyse og identifikation af bakteriestammer.

Efter at spyt- og tungeprøver er opsamlet, vil der blive udtaget blod (som beskrevet nedenfor) til plasmanitrit- og nitratbestemmelse. Denne blodprøve vil være den "præ-" prøve, der indsamles ved baseline og opfølgning. Frivillige vil derefter drikke en 70 mL Beet it Sport Nitrat 400 shot (https://www.beet-it.us/pages/beet-it-sports). En "post-" blodprøve vil blive indsamlet 2,5 timer efter indtagelse af rødbedejuice.

Ved besøg 1, efter den anden blodprøvetagning, vil frivillige modtage 7 dages værdi af enten probiotika eller placebo. Frivillige vil indtage probiotika (eller placebo) som angivet af producenten af ​​probiotika en gang om dagen. På dag 8 vender de frivillige tilbage til besøg 2.

Dataene vil omfatte (1) baseline- og opfølgningsanalyse af orale bakteriestammer og (2) plasmanitrit- og nitratniveauer før og efter sukkerroesaftforbrug. Vi antager, at mængden af ​​Lactobacillus vil være højere ved opfølgning sammenlignet med baseline for frivillige, der tager probiotika, men at der ikke vil være nogen ændring i placebogruppen. Vi antager også, at ændringen i plasmanitrit (post minus før) vil være lavere ved opfølgning end ved baseline for frivillige, der tager probiotika, men at der ikke vil være nogen ændring i placebogruppen.

• Undersøgelsesmateriale (alt kommercielt tilgængeligt):

  1. Placebo: Mentos Chewable Mint tabletter
  2. Herbiotika Oral + Ent Probiotika
  3. Beet it Sport Nitrat 400 skud
• Indsamling af spyt og tungeskrabning. Frivillige melder sig til Olin Physical Lab værelse 208 efter at have fastet i 3 timer før. De kan drikke vand en time før besøget. Deltagerne vil blive instrueret i ikke at bruge antibakteriel mundskyl på dagen for besøget. Deltageren vil blive bedt om at give 4 mL spyt ved at spytte i et mikrocentrifugerør. Til tungeprøverne vil der blive brugt en HydraFlock 6" Sterile Large Flock Swab m/polystyrenhåndtag (Puritan Medical) til at opsamle afskrabninger. Frivillige vil blive bedt om at åbne munden så bredt som muligt og stikke tungen frem. Den bageste 1/3 af den dorsale overflade af tungen vil blive udtaget ved at skrabe let til moderat fast den dorsale overflade af tungen frem og tilbage. Skrabning vil tage et minut eller deromkring. Tungeskrabet placeres i 0,85 ml bufferet sterilt saltvand og 0,15 ml glycerol. Alle prøver vil blive frosset ved -80°C og sendt til professor Hariom Yadav ved University of South Florida til genomisk analyse.
• Blodtagning og behandling Blod vil blive udtaget af en certificeret, uddannet phlebotomist. Blodprøver (maksimalt ~10 ml) vil blive indsamlet fra deltagere efter samtykke. Der vil blive indsamlet blod ved hvert besøg før og 2,5 timer efter indtagelse af roejuice. Blod vil blive udtaget så tæt på 2,5 timers mærket som muligt. Realistisk set kan det forekomme mellem 2 til 3 timer efter, at den endelige undersøgelsesdrik er indtaget. Blod vil blive udtaget af laboratoriepersonale med certificeret flebotomitræning via standard venepunkturmetoder eller Tasso HemolinkTM-enhed. HemoLinkTM er en FDA-godkendt blodopsamlingsenhed, der bruger små lancetter og blid sugning til at indsamle en meget lille prøve (~ ¼ teskefulde) blod. Blod vil blive opsamlet i standard blodopsamlingsrør (f.eks. citrat (blå top), EDTA (lilla top) og heparin (grøn top)) og mærket passende. Det foretrukne rør er et 4 ml heparinrør. Alle blodprøver, der tages til forskningsformål, vil blive identificeret ved undersøgelsens deltagernummer og dato/tidspunkt for indsamling, som også vil blive registreret på den standardiserede dataindsamlingsformular. Ingen personlige identifikationsoplysninger vil blive inkluderet på prøverne, der behandles til forskningsformål. Alle blodprøver centrifugeres øjeblikkeligt i en centrifuge ved 600-800 g i fem minutter, og supernatanten opsamles. Plasmaet vil blive frosset på tøris og derefter opbevaret ved -80°C til analyse af nitrit- og nitratindhold.
• Probiotika- eller placeboforbrug Både probiotika og placebo indtages to gange dagligt i henhold til instruktionerne for probiotikaet. En kapsel tygges eller får lov til at smelte i den frivilliges mund, og derefter skiftes indholdet rundt i munden, inden det sluges.

Risici Der vil blive udtaget ca. 10 ml blod fra patienter, der er villige til at deltage. Dette vil blive gjort på den sædvanlige måde, hvor man forbereder venepunkturstedet med lokalbedøvelsen EMLA, hvorefter blod trækkes gennem en lille måler (23 eller 21) sommerfuglenål. Udtagning af blod fra en vene kan være forbundet med ubehag eller blå mærker på stedet for nålestik. I sjældne tilfælde kan der forekomme besvimelse eller infektion på stedet for nålestik. Alt blod vil blive udtaget fra en person, der er trænet i flebotomi. Der vil ikke være nogen måde at spore blodet tilbage til donoren.

Der er ingen kendte sundhedsrisici ved at donere spyt eller tungeafskrabninger fra personer, der vil blive inkluderet i undersøgelsen. Der er en meget minimal risiko for at knytte enkeltpersoner til undersøgelsen. Der vil ikke være nogen måde at spore spyt eller tungeafskrabninger tilbage til donoren.

Beskyttelse mod risiko Strategier til beskyttelse mod risiko. For at beskytte deltagernes privatliv og fortroligheden af ​​forskningsdata, vil ingen personlige oplysninger vedrørende individuelle deltagere blive knyttet til in vitro-undersøgelserne.

Planer for lægehjælp. I tilfælde af skade (hvilket er ekstremt usandsynligt) som følge af spytdonation, vil personerne blive instrueret i at kontakte deres læge, og lægehjælp vil blive tilbudt og debiteret til tilgængelig forskningsdækning vedligeholdt på Wake Forest School of Medicine.

I tilfælde af skade som følge af blodtapning, vil patienterne blive instrueret i at kontakte deres læge, og lægebehandling vil blive tilbudt og debiteret til tilgængelig forskningsdækning vedligeholdt på Wake Forest School of Medicine. Blod udtaget på Reynolda campus er ikke en klinisk ramme, men blod vil blive udtaget af uddannede phlebotomists med mange års erfaring, som vedligeholder deres træning.

Eventuelle uventede problemer, alvorlige og uventede uønskede hændelser, afvigelser eller protokolændringer vil omgående blive rapporteret af hovedefterforskeren eller udpeget medlem af forskningsteamet til IRB og sponsor eller passende regeringsorgan, hvis det er relevant.

Tilfældige fund. Ingen tilfældige fund forventes at blive opdaget i denne undersøgelse, da målinger af bakteriel nitratreduktion i øjeblikket ikke er af klinisk relevans, så et mærkeligt, individuelt resultat i denne foranstaltning ville ikke være værd at kommunikere.

Prøvestørrelsesvurdering og statistisk analyse

Vi planlægger at tilmelde 10 deltagere, der modtager probiotika, og 10 deltagere, der modtager placebo. Vi antager, at ved hjælp af en parret t-test vil deltagere, der tager probiotika, have signifikant (P < 0,05) lavere ændring i plasmanitrit (post minus før) ved opfølgning sammenlignet med baseline, mens der ikke vil være nogen signifikant effekt af placebo (parret t-test).

Vi beregnede, at vi ville have 80 % kraft til at måle et 75 % fald i ændringen i nitrit ved opfølgning sammenlignet med baseline for den probiotiske gruppe med 10 deltagere pr. gruppe (kontinuerligt endepunkt to uafhængige prøver). Vi antog en 60% standardafvigelse i ændringen i nitrit til opfølgning vs baseline baseret på tidligere data fra vores laboratorium.