Eine prospektive, Placebo-kontrollierte, doppelblinde Crossover-Studie zu den Auswirkungen eines probiotischen Präparats (VSL#3) auf Stoffwechselprofil, Darmpermeabilität, Mikrobiota, Expression von Zytokinen und Chemokinen und andere Entzündungsmarker bei pädiatrischen Patienten mit Morbus Crohn

Chronisch entzündliche Darmerkrankungen (CED) im Kindesalter sind chronisch rezidivierende und remittierende entzündliche Erkrankungen, die einen erheblichen Einfluss auf Wachstum und Entwicklung haben.

IBD beinhaltet eine Verschiebung von einer regulierten intestinalen Immunantwort zu einer, die von einer uneingeschränkten Aktivierung von Immunzellen und einer entzündungsfördernden Zytokinproduktion angetrieben wird. (1) Die Ursache dieser Zunahme der Immunstimulation ist von großem Interesse, und mehrere Studien weisen auf eine Rolle kommensaler Bakterien beim Fortschreiten der Krankheit hin. (2) Eine kürzlich durchgeführte Studie verglich die Mikrobiota von Patienten mit IBD mit der von Nicht-IBD-Kontrollen und zeigte einen signifikanten Unterschied in ihrer Zusammensetzung. Die Mikrobiota von CED-Patienten zeigten eine anormale mikrobielle Zusammensetzung, die durch eine Depletion von Firmicutes und Bacteroides gekennzeichnet war, die in Nicht-IBD-Kontrollen vertreten sind. (3)

Eine erhöhte NF-κB-Aktivität ist an der Pathologie beider Formen von IBD beteiligt. Morbus Crohn (CD) und Colitis ulcerosa (UC). Der Mechanismus der Proteasom-vermittelten NF-κB-Aktivierung bei MC und UC wurde untersucht. Visekruna et al. zeigten, dass sich die Zusammensetzung der Untereinheiten und die proteolytische Funktion von Proteasomen zwischen UC und CD unterscheiden. Eine hohe Expression der Immunproteasom-Untereinheiten β1i und β2i ist charakteristisch für die entzündete Mucosa von CD (4). In Übereinstimmung damit fanden sie eine verstärkte Verarbeitung des NF-κB-Vorläufers p105 und einen Abbau des Inhibitors von NF-κB, IκBα, durch Immunproteasome, die aus der Schleimhaut von MC-Patienten isoliert wurden. Im Vergleich zu gesunden Kontrollen und CD-Patienten zeigten UC-Patienten einen intermediären Phänotyp bezüglich der Proteasom-vermittelten Verarbeitung/Abbau von NF-κB-Komponenten (4). Schließlich erhöhte Expression des NF-κB-Familienmitglieds c-Rel in der entzündeten Schleimhaut von MC-Patienten legt nahe, dass p50/c-Rel für die IFN-γ-vermittelte Induktion von Immunproteasomen über IL-12-gesteuerte Th1-Antworten wichtig ist. Diese Ergebnisse legen nahe, dass unterschiedliche Proteasom-Untereinheiten die Intensität der NF-κB-vermittelten Entzündung bei IBD-Patienten beeinflussen (4).

In der Studie von Pagnini C et al. berichten die Autoren, dass die probiotische Mischung VSL#3 das Auftreten einer Darmentzündung im SAMP-Mausmodell der CD-Ileitis verhindert. Diese Wirkungen waren mit einer lokalen Wirkung auf das Darmepithel verbunden (d. h. Stimulierung der TNF-α-Produktion und NF-κB-Aktivierung in Epithelzellen, verbunden mit der Wiederherstellung der normalen Barrierefunktion des Darmepithels).

Die Analyse der bakteriellen DNA im Stuhl und in der Ileumschleimhaut von behandelten Mäusen zeigte eine signifikante Zunahme probiotischer Stämme, was darauf hindeutet, dass eine effektive bakterielle Besiedelung für die vorteilhaften Wirkungen einer probiotischen Behandlung erforderlich ist. Diese Studie unterstützt die Hypothese, dass Probiotika die Darmgesundheit durch einen Mechanismus fördern, der eher die Stimulation der epithelialen angeborenen Reaktionen (d. h. die Stimulation der TNF-α-Expression) als die Unterdrückung von Entzündungen beinhaltet. (5)

In Tierstudien wurde gezeigt, dass viele einzelne oder Kombinationen von Bakterienarten die Symptome von IBD lindern und Darmentzündungen reduzieren. Die Behandlung von Mäusen mit Colitis mit der probiotischen Formulierung VSL#3 erhöhte die Produktion von IL-10 und den Prozentsatz von TGFβ-exprimierenden T-Zellen. Der Transfer von mononukleären Lamina propria-Zellen von VSL#3-behandelten Mäusen verhinderte Colitis in Empfängermäusen, was darauf hinweist, dass VSL#3 die Erzeugung einer schützenden Zellpopulation initiieren kann. (6)

Die kürzliche Identifizierung von symbiotischen Bakterien mit starken entzündungshemmenden Eigenschaften und deren entsprechendes Fehlen während einer Krankheit legt nahe, dass bestimmte Aspekte der menschlichen Gesundheit vom Status der Mikrobiota abhängen können. (7)

Darüber hinaus ist das Lipopolysaccharid (LPS) ein Hauptbestandteil der bakteriellen Außenmembran, die weitgehend für die Vermittlung des septischen Schocks verantwortlich ist. Normalerweise reagiert der Körper nicht auf die hohe LPS-Konzentration im Darmlumen. Die intestinale alkalische Phosphatase (IAP) scheint LPS zu entgiften, indem sie es hydrolysiert und die intestinale Homöostase mit der Kommensalflora aufrechterhält. (8)

Probiotika modulieren die Zusammensetzung der Darmmikrobiota. Globale Microarray- und Bioinformatik-Analysen zeigten eine Verstärkung der Immunantwort, phagozytischer und entzündlicher Signalwege, die von der Erhöhung der Th1-Transkriptionsfaktoren in IL10-KO-Mäusen dominiert wurden. IL10-KO-Mäuse, denen das Probiotikum VSL#3 oral verabreicht wurde, zeigten eine ortsspezifische Herunterregulierung dieser Entzündungswege, einschließlich der TLR-Signalübertragung und verwandter Effektorwege wie T-Zell-, B-Zell-Rezeptor-Signalübertragung. Noch wichtiger ist, dass VSL#3 eine Hochregulierung der PPAR-Signalübertragung, des Lipid-, Stickstoff-, Aminosäure- und Fremdstoffstoffwechsels auslöste (9).

Tatsächlich ist unklar, wie VSL#3-induzierte Veränderungen in der mikrobiellen Zusammensetzung den Zustand der Darmentzündung beeinflussen. Es ist möglich, dass VSL#3 das Vorhandensein von schützenden Mikroorganismen fördert, wahrscheinlich Bestandteile des Probiotikums selbst, die die angeborenen Reaktionen des Wirts direkt beeinflussen. Es wurde berichtet, dass VSL#3 die Barrierefunktion, Darmpermeabilität und angeborene Wirtsfunktionen moduliert, die, wenn sie verändert werden, einen tiefgreifenden Einfluss auf den Zustand von Colitis haben könnten. Es wurde gezeigt, dass VSL#3 die Barrierefunktion durch verringerte epitheliale Permeabilität bei IL10_/_-Mäusen verbessert, was mit einer Verringerung der Darmentzündung korreliert. Eine weitere kürzlich durchgeführte Studie zeigte, dass VSL#3 die Entwicklung von Ileitis bei SAMP1/YitFc-Mäusen verhindert, indem es die epitheliale Barrierefunktion verstärkt und die angeborene Signalübertragung aktiviert, was zur NF-jB-Aktivierung führt. Diese Wirkungen scheinen durch VSL#3-sezernierte Produkte vermittelt zu werden. Dies steht im Einklang mit Berichten, die zeigen, dass von Probiotika stammende Faktoren in der Lage sind, Wirtsreaktionen und experimentelle Kolitis zu modulieren. Darüber hinaus könnten in probiotischen Bakterien vorhandene Strukturkomponenten die Immunantwort tiefgreifend beeinflussen und die Produktion von immunsuppressiven Molekülen wie IL-10 begünstigen (10).

Zweck:

Der Zweck dieser Studie ist es, die Wirkung einer probiotischen Formulierung, VSL#3, im Vergleich zu Placebo auf das metabolische Profil, die intestinale Permeabilität, die Mikrobiota, die Expression von Zytokinen und Chemokinen und andere Entzündungsmarker bei pädiatrischen Patienten mit Morbus Crohn (CD) in Remission zu bewerten (11).

Nebenziele sind:

• Bestimmung der Wirkung auf den pädiatrischen Morbus-Crohn-Aktivitätsindex (PCDAI)
• um die Zeit bis zum Aufflammen pädiatrischer Patienten mit Zöliakie unter VSL#3 im Vergleich zu Placebo zu bestimmen
• um zu beurteilen, ob die gleichzeitige Therapie mit VSL#3 die Schwere eines Schubs verringert, falls er auftritt
• um die Sicherheit und Verträglichkeit der Therapie mit VSL #3 in hoher Dosierung bei pädiatrischen Patienten mit Zöliakie zu beurteilen

Studiendesign

Diese Untersuchung wird eine randomisierte, doppelblinde, placebokontrollierte Crossover-Studie sein. Die Studie umfasst 30 Kinder mit CD und wird in 6 Monaten wie folgt artikuliert. Als Referenzgruppe für die Analyse des Stoffwechselprofils dient eine Gruppe von 10 freiwilligen gesunden Kindern vergleichbaren Alters und Geschlechts.

Diese Kinder werden randomisiert einer Behandlungsgruppe zugeteilt, die 2 Monate lang entweder 1-2 Packungen mit 900 Milliarden Bakterien/Tag VSL#3 entsprechend ihrem Gewicht erhält, und einer Gruppe, die das Placebo-Medikament erhält. Die Zuordnung zu Therapie oder Placebo erfolgt nach einem computergenerierten Randomisierungsschema. Die Medikamente werden bei jedem Besuch vom Prüfarzt ausgegeben; Die Einhaltung wird durch Zählen der zurückgegebenen Beutel und Befragung der Patienten bewertet. Exzellente Compliance wird definiert als keine Verletzung des Protokolls in Bezug auf die Einnahme der Studienmedikation. Nach Ablauf der 8 Wochen erfolgt eine „Auswaschphase“ von 6 Wochen, in der kein Präparat verabreicht wird. Dann wird jeder Patient auf die andere Gruppe umgestellt und für weitere 8 Wochen ebenfalls nachbeobachtet.

Alle Patienten werden während des gesamten Studienzeitraums ihre regulären Medikamente einnehmen (Azathioprin assoziiert oder nicht mit 5-ASA).

Die Patienten werden zu Studienbeginn und alle 8 Wochen bis zum Abschluss der Studie, nach 24 Wochen oder zum Zeitpunkt des Rückfalls klinisch untersucht. Bei jedem Besuch werden Daten gesammelt, einschließlich Patientenfragebögen zur Krankheitsaktivität (Stuhlhäufigkeit, Stuhlkonsistenz, Hämatochezie, Bauchschmerzen, extraintestinale Manifestationen der Krankheit und allgemeine Funktionsfähigkeit des Patienten). Zusätzliche Informationen, die beim ersten Besuch gesammelt wurden, umfassten demografische Daten, Familienanamnese und Beginn der Symptome. Die körperliche Untersuchung wird bei jedem Besuch von einem Kinderarzt durchgeführt und umfasst eine abdominale Untersuchung und eine Untersuchung auf extraintestinale Manifestationen von MC. Routinemäßige Blutuntersuchungen auf CD, Cellobiose/Mannitol-Dünndarmpermeabilitätsstudie, Stuhlkulturen, Stuhl-Calprotectin werden bei jedem Besuch und/oder zum Zeitpunkt eines Rückfalls durchgeführt. Urin wird für die Analyse des Stoffwechselprofils mit mono- und bidimensionaler hochauflösender 1H-NMR-Spektroskopie gesammelt. Bei 10 gesunden freiwilligen Kindern und Patienten wurden Gallensäure, Isoleucin, Leucin, Valin, 2-Oxo-3-Methyl-Valeriansäure, 2-Oxo-Isovaleriansäure, 2-Methyl-3-Hydroxybuttersäure, 3-Hydroxybutyrat, 3-Hydroxybutyrat, 3-Hydroxyisovaleriansäure, Threonin, Lactat, 3-Hydroxymethylglutaminsäure, Alanin, N-Acetylasparagin + Aspartylglutamat + Glutaminsäure, Essigsäure, Carnitin, Aceton, Acetoacetat, 2-Hydroxyglutarat, Pyruvat, Glutarsäure, N-Acetylglutaminsäure, Succinat, 3-Hydroxy-3-methylglucarsäure, Dimethylamin, Sarcosin, N-Acetyl-aspartyl-glutamat, Dimethylglycin, Zitronensäure, Kreatin, Kreatinin, Cholin, Betain, Malonsäure, Trimethylaminoxid, Sarcosin, Glycin, 1-Methylhistidin, 3 -Methylhistidin, Benzoilglycin (Hippursäure), N-Methylbetain (Trigonellina), Arabinosio, Uracil, Guanosin, Tyrosin, Phenylalanin, Xanthin, Hypoxanthin, 3-Methylhistidin werden bewertet. Darüber hinaus werden bei Kindern mit Zöliakie viele andere Metabolitensignale erwartet, die von Arzneimitteln oder anderen Verbindungen herrühren, die als solche eingenommen oder durch den Stoffwechsel des Körpers oder die mikrobielle Darmflora verarbeitet werden. Die Metabolomanalyse ermöglicht die Bewertung der folgenden organspezifischen und systemischen Prozesse auf der Grundlage von niedermolekularen Verbindungen, die ein Profil des Stoffwechselsystems der Probanden liefern: intermediärer Zuckerstoffwechsel, mitochondrialer Zitronensäurezyklus, Aminosäurestoffwechsel, oxidativer Fettstoffwechsel Säure, Abbau und Umsatz von Proteinen, Stoffwechsel von Purin und Pyrimidin, Weg der trans-Methylierung und trans-Sulfid, Stoffwechsel von Darmbakterien; usw.

Zur Messung der Krankheitsaktivität wurden PCDAI und eine globale Beurteilung durch einen Arzt verwendet. Keine Krankheitsaktivität entspricht einem Score von 0–10, leichte Krankheit entspricht 11–30, mittelschwere/schwere Krankheit entspricht 31 oder mehr. (10)

Zu Beginn und nach 24 Wochen werden die Patienten einer Ileokoloskopie unterzogen, um die endoskopische und histologische Aktivität der Krankheit zu beurteilen. Die Auswertung der Mikrobiota auf Biopsien und Stuhlproben wird zum Zeitpunkt der Ileokoloskopie mit FISH (Fluoreszenz-in-situ-Hybridisierung) durchgeführt. Es wird eine Dickdarmkultur angelegt, um alle Zytokine und Chemokine durch einen Multiplex-Assay zu bewerten. Darüber hinaus wird die RNA-Analyse aus Biopsien zur Untersuchung von Proteasom-Untereinheiten oder anderen Entzündungsmarkern durchgeführt

Während der Studie werden zusätzliche Daten zur Sicherheit und Verträglichkeit der Therapie mit VSL #3 erhoben.