Alkohol- und Cannabiskonsum bei schwangeren slowenischen Frauen

Das Ziel der Studie ist es, die Prävalenz von Alkohol- und Cannabiskonsum bei slowenischen schwangeren Frauen zu bestimmen. Alkohol- und Drogenkonsum während der Schwangerschaft hat erhebliche Auswirkungen auf den Fötus und führt zu kurz- und langfristigen gesundheitlichen Folgen. Eine der schwerwiegendsten Folgen ist das fetale Alkoholsyndrom (FAS), das durch angeborene Anomalien, kognitive Beeinträchtigungen und Wachstumsdefizite gekennzeichnet ist. Eine weitere gesundheitliche Auswirkung der pränatalen Alkoholexposition ist die fetale Alkoholspektrumstörung (FASD), die durch eine Beeinträchtigung des zentralen Nervensystems gekennzeichnet ist und zu Verhaltens- und kognitiven Problemen, Aufmerksamkeitsdefizitstörung, exekutiver Dysfunktion und Gedächtnisproblemen führt. Folglich haben Kinder, die von mütterlichem Alkoholmissbrauch betroffen sind, schlechtere schulische Leistungen, eine geringere Bildung, psychiatrische Störungen, höhere Raten von Alkohol- und Drogenkonsum, höhere Kriminalitätsraten, Arbeitslosigkeit und andere Probleme, die eine Belastung für Einzelpersonen und die Gesellschaft darstellen. Drogenkonsum während der Schwangerschaft betrifft sowohl die Mutter als auch den Fötus und ist eng mit perinatalen Problemen, Fehlgeburten, Frühgeburten, niedrigem Geburtsgewicht, kleinem Kopfumfang und angeborenen Fehlbildungen verbunden. Mütterlicher Drogenkonsum während der Schwangerschaft verursacht das neonatale Abstinenzsyndrom; er beeinflusst auch die fötale Gehirnentwicklung, was zu langfristigen neuropsychiatrischen Problemen führen kann. Die Prävalenz von Alkohol- und Drogenkonsum bei schwangeren Frauen in Slowenien wurde bisher nicht untersucht.

Der erwachsene Magen-Darm-Trakt ist dicht mit Mikroorganismen besiedelt. Die Mikrobiota, die eine taxonomische Bestandsaufnahme der vorhandenen mikrobiellen Gattungen und Arten – hauptsächlich Bakterien – darstellt, und im weiteren Sinne das Mikrobiom, das alle Mikroorganismen (Bakterien, Archaeen, Pilze, Protozoen, Viren, mobile genetische Elemente) zusammen mit ihren funktionellen Genen und Metaboliten im Darm umfasst, variiert in ihrer Zusammensetzung zwischen Individuen erheblich, abhängig von der Auflösung der Beobachtung. Bei der Geburt hat der Magen-Darm-Trakt eines Kindes eine geringere Dichte an mikrobiellen Zellen, da sich ein Netzwerk von Selektionsdrücken erst durch den Kontakt mit mütterlichen Sekreten, Nahrung und der Umwelt entwickelt. Diese Drücke umfassen mikrobielle Fermentationsprodukte aus Muttermilch oder Säuglingsnahrung, Genexpression und mikrobiellen Wettbewerb, was zur dynamischen Entwicklung des Mikrobioms führt. Mehrere Faktoren beeinflussen die Entwicklung des Darmmikrobioms des Säuglings nach der Geburt, einschließlich der Geburtsart, der Art der Ernährung, Frühgeburtlichkeit, Antibiotikaeinsatz und anderer Umweltfaktoren. Zunehmende Hinweise deuten auch auf den Einfluss pränataler Faktoren hin, wie Schwangerschaftsdiabetes und Fettleibigkeit, Infektionen, Stress und mütterliche Ernährung. Eine wachsende Zahl von Studien zeigt weiterhin, dass eine veränderte Mikrobiota während der Schwangerschaft und frühen Kindheit die Gehirnentwicklung und das Verhalten später im Leben über die Darm-Hirn-Achse beeinflussen kann. Die Auswirkung von Alkoholkonsum auf die Darmmikrobiota wurde hauptsächlich bei Erwachsenen untersucht, bei denen eine Verringerung der Mikrobiota-α-Diversität beobachtet wurde. Pränatale Alkoholexposition kann die Mikrobiota des Neugeborenen hauptsächlich durch alkoholbedingte Veränderungen der mütterlichen Mikrobiota und folglich der Nährstoffaufnahme beeinflussen. Die Mekoniumanalyse stellt eine einzigartige Gelegenheit dar, ausschließlich pränatale Faktoren zu untersuchen, die das Mikrobiom beeinflussen, da postnatale Faktoren das Mekoniummikrobiom nicht beeinflussen. Wang und Kollegen untersuchten Mutter-Neugeborenen-Paare, indem sie mütterliche Stuhlproben im dritten Trimester und neonatale Proben innerhalb der ersten 48 Stunden nach der Geburt analysierten. Sie zeigten signifikante Unterschiede in der Mikrobiotazusammensetzung von Müttern, die Alkohol konsumierten, und in der Mikrobiota ihrer Neugeborenen im Vergleich zu Mutter-Neugeborenen-Paaren, bei denen die Mütter keinen Alkohol konsumierten. Es gibt nur wenige Studien an Tiermodellen, die Unterschiede in der Darmmikrobiota erwachsener Nachkommen bestätigt haben, deren Mütter während der Schwangerschaft eine alkoholhaltige Diät erhielten. Bisher gibt es keine veröffentlichten Studien, die das Mekoniummikrobiom von Neugeborenen charakterisiert haben, deren Mütter Cannabis konsumierten.

Methoden: Die Prävalenz von Alkohol- und Cannabiskonsum während der Schwangerschaft wird in Zusammenarbeit mit dem Nationalen Institut für öffentliche Gesundheit, dem Institut für Rechtsmedizin (IFM) der Medizinischen Fakultät der Universität Ljubljana, dem Institut Jožef Stefan und der klinischen Abteilung für Neonatologie der Kinderklinik des Universitätsklinikums Ljubljana unter Verwendung von drei verschiedenen Methoden untersucht:

1. Eine Querschnittsstudie wird an einer national repräsentativen Stichprobe von Mekoniumproben durchgeführt. Die Mekoniumproben werden aus Geburtskliniken in Slowenien gesammelt. Biomarker für Alkohol und illegale Drogen werden in den Mekoniumproben bestimmt. Die Stichprobengröße der Studie wird unter Berücksichtigung der Bevölkerung Sloweniens, der Anzahl der Geburten pro Jahr und der geschätzten Prävalenz von Alkohol- und Drogenkonsum während der Schwangerschaft berechnet. Mekoniumproben werden anonym gesammelt. Windeln mit Mekonium werden von Fachkräften, die Neugeborene und Mütter betreuen, am ersten Tag nach der Geburt in speziellen Abfallbeuteln gesammelt. Windeln für die Mekoniumprobenahme werden zufällig aus den Beuteln entnommen; die Probe wird mit einer Seriennummer gekennzeichnet. Daten über das Geschlecht des Neugeborenen, das Gestationsalter (reif/frühgeboren), die Geburtsart (vaginal/Kaiserschnitt), Antibiotikaeinsatz während der Geburt und mütterliche chronische Erkrankungen werden anonym ohne weitere persönliche oder Zeitdaten erhoben. Es wird eine spezielle Gruppe von 100 Mekoniumproben aus einer Geburtsklinik geben, in der wir den Fragebogen der Mutter und die Mekoniumprobe paaren. Dafür werden wir die Erlaubnis der Mutter einholen. Auch hier werden keine persönlichen Daten erhoben, die Mekoniumprobe und der Fragebogen der Mutter werden über einen Code gepaart. Die Proben werden im toxikologischen Labor des IFM analysiert. Für die Studie wird in Slowenien eine neue analytische Methode zur Untersuchung von Mekonium eingeführt.
2. Eine nationale Umfrage zum Lebensstil wird in slowenischen Geburtskliniken durchgeführt, einschließlich Fragen zu Alkohol- und Drogenkonsum während der Schwangerschaft. Die Umfrage wird anonym sein und nicht mit der Mekoniumprobenahme in Verbindung stehen; die Teilnahme an der Umfrage wird freiwillig sein. Frauen erhalten nach Erhalt von Informationen über das Ziel der Studie, die Methode zur Gewährleistung der Anonymität und die Erhebungsmethoden Zugang zur Online-Umfrage.
3. Mikrobiomanalyse: Alle Mekoniumproben, die positiv auf Alkohol- und Cannabismetaboliten getestet werden, sowie zwei negative Mekoniumproben für jede positive Mekoniumprobe werden in die Analyse der Mekoniummikrobiomzusammensetzung einbezogen. Im letzten Teil der Studie – dem Vergleich des Mikrobioms – werden alle Mekoniumproben, die positiv auf Alkohol- oder Cannabismetaboliten getestet wurden, einbezogen. Die Mikrobiomanalyse wird in der Endphase der Studie im Rahmen des Konsortiums „Million Microbiomes from Humans Project“ und der slowenischen Metabolomics-Datenbank (in Vorbereitung) durchgeführt. Die aus der metagenomischen Sequenzierung gewonnenen molekularen Daten werden auf der slowenischen Supercomputing-Infrastruktur (Vega, Maister) unter Verwendung von Tools analysiert, die von der interdisziplinären Gruppe entwickelt und im Supercomputing-Netzwerk eingesetzt werden. Wir werden taxonomische Matrizen von Bakterien, Archaeen, Pilzen, Protozoen und DNA-Viren generieren; Diversitätsmatrizen (35 Diversitätsindizes); funktionelle Genmatrizen (20 Millionen Gruppen); enzymatische Reaktionsmatrizen (500.000 Kategorien); Stoffwechselwegmatrizen (100.000 Variablen); und Metabolitenmatrizen (1.000 Variablen). Die gesammelten Daten und ihre Transformation von molekularen in numerische Formate dienen als Grundlage für maschinelles Lernen (Standardisierung, Normalisierung, Bewertung der Probentrennung und Klassifikationsleistung unter Verwendung verschiedener Algorithmen und Hyperparameter), Identifizierung von Biomarkernetzwerken (n > 100) und nichtparametrische statistische Analyse des Darmmikrobioms.

Statistische Analyse: Die statistische Datenanalyse wird mit dem Softwarepaket IBM SPSS Statistics 25 durchgeführt. Deskriptive statistische Methoden werden verwendet, um die Population der an der Umfrage teilnehmenden Frauen nach der Geburt zu charakterisieren und die gesammelten Daten zusammenzufassen. Die Prävalenz von Alkohol- oder Cannabiskonsum bei schwangeren Frauen wird basierend auf der Anzahl der Mekoniumproben berechnet, die positiv auf Alkohol- oder Cannabismetaboliten getestet wurden. Die Prävalenz von Alkohol- und Cannabiskonsum basierend auf Selbstauskünften wird separat berechnet. Molekulare Daten aus der Mikrobiomanalyse werden in numerische Daten umgewandelt und für maschinelles Lernen (Standardisierung, Normalisierung, Bewertung der Probentrennung und Klassifikationsleistung unter Verwendung verschiedener Algorithmen und Hyperparameter), Identifizierung von Biomarkernetzwerken (n > 100) und nichtparametrische statistische Analyse des Darmmikrobioms verwendet, wie von der interdisziplinären Gruppe durchgeführt. Die erhaltenen Daten werden dann statistisch zwischen der Gruppe von Mekoniumproben, die positiv auf Alkohol- und Cannabismetaboliten getestet wurden, und der Gruppe von Mekoniumproben, in denen diese Metaboliten nicht vorhanden waren, verglichen.

Erwartete Ergebnisse: Wir streben an, die Prävalenz von Alkohol- und Drogenkonsum bei slowenischen schwangeren Frauen zu bestimmen. Die Daten zu Alkohol- und Drogenmetaboliten aus Mekoniumproben werden mit den Ergebnissen der Umfrage verglichen, in der die Prävalenz von Alkohol- und Drogenkonsum durch Selbstauskunft bestimmt wird. Auf diese Weise können wir die Zuverlässigkeit der Selbstauskunft bewerten. Die Ergebnisse der Studie ermöglichen es uns, die Prävalenz von FAS und FASD in Slowenien zu bewerten, helfen uns, eine Strategie zur Sensibilisierung von Fachleuten und der Öffentlichkeit für die Prävalenz und Folgen von Alkohol- und Drogenkonsum während der Schwangerschaft zu entwickeln, präventive Maßnahmen und Interventionen in der Zielgruppe schwangerer Frauen zu planen, Diagnoseteams für FAS und FASD einzurichten. Hinsichtlich des Mikrobioms erwarten wir einen signifikanten Unterschied in der Mikrobiomzusammensetzung von Mekoniumproben, die positiv auf Alkohol oder Cannabis getestet werden, im Vergleich zu Proben, die negativ getestet werden (unter Berücksichtigung von Geschlecht, Gestationsalter, Antibiotikaexposition während der Geburt und dem Vorhandensein chronischer Erkrankungen).