Mikrobiom-Untersuchung von Frühgeborenen

Die langfristigen Ziele dieses Projekts bestehen darin, zu verstehen, was schützende und nützliche Darm- und Hautmikrobengemeinschaften ausmacht, und Ansätze zur Förderung und Erhaltung dieser Gemeinschaften festzulegen. Durch die Definition der Darm- und Haut-assoziierten mikrobiologischen Gemeinschaften und der Art und Weise, wie diese Gemeinschaften durch die Umwelt und medizinische Eingriffe, einschließlich Barrieretherapien, beeinflusst werden, wird das Studienteam wichtige erste Schritte zur Erreichung dieser langfristigen Ziele unternehmen.

Studiengruppen für Design und Verfahren: Potenzielle Probanden werden unter im Duke Hospital aufgenommenen Frauen mit erwarteter Frühgeburt (≤ 30. Schwangerschaftswoche) oder termingerechter Entbindung identifiziert. Insgesamt werden 45 Kleinkinder in eine von drei Gruppen aufgenommen.

Frühgeborene Mikrobiomgruppe 1 (n=10, ELBW-Frühgeborene) wird Teil einer intensiven Untersuchung der Säuglingsbesiedlung mit Bakterien und Pilzen zusätzlich zur Intensivpflegeumgebung sein. Dies wird eine rein beobachtende Gruppe sein.

Hautmikrobiomgruppe 2 (n=30, ELBW-Frühgeborene) wird prospektiv auf die Entwicklung des Hautmikrobioms im Rahmen einer topischen Hauttherapie untersucht, die typischerweise in der Studienkindertagesstätte eingesetzt wird. Jedes Kind dient als seine/ihre eigene Kontrolle, wobei ein gut umschriebener kleiner Bereich des vorderen Oberschenkels als Kontrollbereich unbehandelt bleibt.

Die reifgeborene Mikrobiomgruppe 3 (n=5, reifgeborene Säuglinge) wird auf Haut- und Darmbesiedlung untersucht und dient als Kontrollgruppe. Dies wird eine rein beobachtende Gruppe sein.

Einmalige Früh- und Vollzeitgeburten, Gruppe 4 (n = 100 Frühgeborene, die mit < 2000 Gramm geboren wurden und 100 Vollzeitgeburten). Dabei handelt es sich ausschließlich um eine Beobachtungsgruppe.

Umfassende Mikrobiom-Untersuchung von Frühgeborenen: Vom Zeitpunkt der Entbindung bis zu den ersten beiden Lebenswochen werden von eingeschriebenen Müttern und Säuglingen (Studiengruppe 1) biologische und Umweltproben gesammelt. Bei Stuhlproben wird mindestens 1 Gramm entnommen. Für Blutproben werden 4 ml entnommen. Aus Windeln werden Stuhlproben von Säuglingen entnommen. Stuhl- und Vaginalproben der Mutter werden zum Zeitpunkt des Kaiserschnitts mit einem sterilen Nylontupfer des distalen Rektums und der Vagina entnommen. Hautproben werden durch sanftes Reiben des Zielbereichs mit einem sterilen, mit steriler Kochsalzlösung befeuchteten Nylontupfer entnommen. Nach der Fütterung jedes Säuglings werden Muttermilchproben von Restmaterial entnommen. Da die Muttermilch pro Fütterung einmal aus der Tiefkühllagerung aufgetaut wird, kann überschüssige Milch möglicherweise nicht für nachfolgende Fütterungen aufbewahrt werden und würde verschwendet werden. Ein Teil der Stuhl-, Blut- und Muttermilchproben wird in sterile, nukleinsäurefreie Röhrchen gegeben. Ein weiterer Teil der Stuhl-, Blut- und Muttermilchproben wird später in sterile, nukleinsäurefreie Röhrchen gegeben, die die konservierende RNA enthalten. Alle Stuhl-, Muttermilch- und Blutproben werden innerhalb einer Stunde nach der Entnahme bei -20 °C eingefroren. Die verbleibenden Proben werden innerhalb von 18 Stunden nach der Entnahme bei 4 °C gelagert. Die Proben werden innerhalb von 24 Stunden nach der Entnahme in eine Lagerung bei -80 °C überführt. Auf jeder Probe wird bei der Entnahme ein Etikett mit einer eindeutigen Probennummer angebracht. Ein Ordner mit Probenetiketten und einem Protokoll mit Probennummern, Zeitpunkt der Entnahme, Probentypschlüssel und besonderen Hinweisen zur Entnahme wird neben dem Krankenbett platziert.

Es ist Standard bei der Pflege von ELBW-Säuglingen im Duke Intensive Care Nursery, dass alle Betreuer und Familienmitglieder in den ersten zwei Lebenswochen unsterile Handschuhe tragen, wenn sie mit dem Säugling in Kontakt kommen. Betreuer und Angehörige werden gebeten, gebrauchte Handschuhe nach Kontakt mit dem Säugling in einem verschließbaren Beutel am Krankenbett abzulegen. Die Handschuhe werden nach Anbietertyp (medizinischer Anbieter, Krankenschwester oder Hilfspersonal) oder Verwandtem in Zip-Lock-Beuteln gruppiert. Die Säcke werden jede Schicht oder jeden Tag abgeholt. Handschuhmuster werden nicht gekennzeichnet oder mit einzelnen Anbietern oder Verwandten in Verbindung gebracht.

Sofern verfügbar, wird aufgefangenes Serum zur Beurteilung der Antikörperspezifität in Bezug auf die Kolonisierungsmuster jedes Säuglings verwendet. In einigen Fällen werden Stuhlproben auf das Vorhandensein, die Menge und die Spezifität von Schleimhaut-Immunglobulinen analysiert. Ein Videorecorder wird über dem Inkubator auf einem Stativ positioniert, das an der vertikalen Schiene des Inkubators befestigt ist, um Veränderungen in der Umgebung des Säuglings, einschließlich medizinischer oder pflegerischer Eingriffe, aufzuzeichnen. Die Kamera wird so positioniert, dass sie den Säugling und die Umgebung im Inneren des Inkubators erfasst, wobei die Gesichter der Personen, die mit den Säuglingen interagieren, ausgeblendet werden, um die Anonymität zu wahren. Wenn Hände oder Instrumente in den Inkubator gelegt werden, werden sie aufgezeichnet. Das Video wird alle 24 Stunden auf eine externe Festplatte heruntergeladen und dann zur Analyse auf einen sicheren Computerserver übertragen. Die Videoaufzeichnung erfolgt zwei Wochen lang ununterbrochen, mit Ausnahme der Zeit, die zum Wechseln der Speicherkarte benötigt wird. Das Video wird für die Start- und Endzeiten aller klinischen Pflegeereignisse kodiert, um mithilfe der Mangold Interact-Software den Einfluss von Umweltveränderungen auf die Vielfalt des Mikrobioms des Säuglings zu untersuchen. Die Zuverlässigkeit zwischen den Bewertern wird überprüft, indem Videokodierer einen 30-minütigen Zeitraum jedes Videos bewerten und dann Cohens Kappa berechnen.

Mikrobiomuntersuchung von reifgeborenen Säuglingen: Das Studienteam wird eine begrenztere Untersuchung von fünf reifgeborenen Säuglingen als Kontrollgruppe durchführen (Studiengruppe 3). Es werden Proben von Müttern und Säuglingen entnommen. Während des Krankenhausaufenthalts von Mutter und Kind werden täglich Proben entnommen, was im Allgemeinen etwa drei Tage dauern wird. Bei der Entlassung aus dem Krankenhaus werden den Eltern in einem vorfrankierten Rückumschlag Materialien nach Hause geschickt, in denen sie Haut- und Stuhlproben entnehmen können, wenn das Kind zwei Lebenswochen erreicht.

Teilstudienplan zum Hautmikrobiom: Eine kontrollierte Studie zu häufig verwendeten Hautbehandlungen (No Sting-Schutzspray und keine Behandlung) wird an 30 ELBW-Säuglingen (Studiengruppe 2) durchgeführt, um festzustellen, ob No Sting eine unterschiedliche mikrobielle Besiedlung der Haut fördert. Der aktuelle Standard der Hautpflege für ELBW-Säuglinge im Duke ICN ist die Anwendung von No Sting auf alle äußeren freiliegenden, nicht schleimigen Bereiche kurz nach der Geburt und erneut im Alter von einer Woche.

Auf jedem Oberschenkel des Säuglings wird ein 1,5 x 3 Zoll großes Silikonpflaster mit zwei Löchern angebracht. Ein Loch in jedem Pflaster bleibt unbehandelt (Kontrolle), während das andere mit No Sting behandelt wird. Die Pflaster werden verwendet, um die Behandlungs- und Nichtbehandlungsbereiche zu definieren. Der Rest der Haut des Säuglings wird bei der Geburt und am siebten Lebenstag gemäß dem aktuellen Pflegestandard mit der No-Sting-Therapie behandelt. Die tägliche Probenahme an jeder Stelle (kein Stich und unbehandelt) erfolgt durch sanftes Auftragen eines Nylontupfers in den ersten zwei Lebenswochen und dann zweimal wöchentlich bis zum Alter von einem Monat. Die Proben werden auf ihren mikrobiellen Gehalt analysiert. Zu den zusätzlichen Proben gehören Säuglingsstuhl sowie mütterliche Haut-, Vaginal-, Perirektal- und Stuhlproben, wie in Tabelle 1 aufgeführt.

Das Studienteam wird nicht-invasive Hautsonden verwenden, um tägliche Bewertungen des transepidermalen Wasserverlusts (TEWL) und des Haut-pH-Werts durchzuführen. Der TEWL wird mit der DermaLab® TEWL-Sonde (Cortex Technology, Hadsund, Dermark) gemessen, die aus einer offenen Sonde mit gepaarten Sensoren besteht, die in unterschiedlichen Abständen von der Haut platziert sind. In jedem Sensor werden Luftfeuchtigkeit und Temperatur gemessen, um Dampfdruckgradienten zu berechnen. Der Unterschied zwischen zwei Dampfdruckgradientenmessungen ist repräsentativ für den TEWL an diesem Punkt auf der Haut [19, 20]. Die Luftfeuchtigkeit in der Umgebung wird ebenfalls mit dem DermaLab® gemessen, bevor die TEWL-Messwerte ermittelt werden. Die durchschnittlichen Luftfeuchtigkeitswerte der beiden Sensoren werden als Umgebungsfeuchtigkeit aufgezeichnet. Die Sonde wird vor und zwischen den Einsätzen gründlich mit 70 %igem Ethanol gereinigt, um Kreuzkontaminationen oder mikrobielle Übertragungen zu minimieren. Vor der Verwendung der Sonde wird das Ethanol an der Luft trocknen gelassen. Mit dem Messgerät Extech PH100 ​​wird der pH-Wert der Haut im Bereich von 0,00 bis 14,00 gemessen. Die kleine Elektrode mit flacher Oberfläche ermöglicht eine berührungslose, genaue Messung des pH-Werts. Am siebten Tag wird No Sting erneut angewendet.

Einmalige Früh- und Vollzeit-Mikrobiom-Umfrage (Studiengruppe 4): Einhundert Frühgeborene, die mit < 2000 Gramm geboren wurden, und 100 Vollzeit-Säuglinge werden in eine einmalige Datenerfassung von Mikrobiomproben nur für Säuglinge einbezogen. Bei Frühgeborenen werden auch Umweltproben gesammelt. Für diese einzelne Datenerfassung werden die gleichen Verfahren verwendet, die oben für die Studiengruppen 1 und 2 beschrieben wurden.