Das Darmmikrobiom bei Divertikulitis und Divertikulose

Divertikulose betrifft 60 % der Menschen über 60, und etwa 10–25 % der Personen haben Symptome, die von akuter Divertikulitis, die eine dringende Intervention erfordert, bis hin zu symptomatischer Divertikelkrankheit mit anhaltenden Schmerzen im Unterbauch und veränderten Stuhlgewohnheiten reichen. Bis zu 5 % der Patienten mit akuter Divertikulitis sterben im Krankenhaus. Trotz der Prävalenz und Schwere ihrer Manifestationen bleiben grundlegende Fragen zur Natur von Divertikulitis und Divertikulose.

Der menschliche Dickdarm enthält 100 Billionen Bakterien, darunter Hunderte von Arten und zehnmal so viele Gene wie das menschliche Genom. Während Veränderungen im Mikrobiom mit Krankheitszuständen wie dem Reizdarmsyndrom (IBS) oder entzündlichen Darmerkrankungen (IBD) in Verbindung gebracht wurden, wurde das Mikrobiom in Bezug auf Dickdarmdivertikel nicht ausreichend beschrieben. Da das King's College Hospital die einzige bekannte Spezialklinik für Divertikulose hat, haben wir eine einzigartig große Patientenpopulation, in der wir mehr über diese Erkrankung erfahren können.

Wenn sich Dickdarmdivertikel entzünden oder perforieren, haben die Patienten eine Divertikulitis. Auslöser für Episoden einer akuten Divertikulitis sind nicht gut charakterisiert, umfassen aber Alter, Lebensstilfaktoren und bestimmte Medikamente. Kliniker haben keine Möglichkeit vorherzusagen, welche Patienten eine Divertikulitis bekommen werden, noch wie schwer ihre Präsentation sein wird. In einigen Fällen von Perikolon-Divertikulitis (bekannt als Hinchey I) kann die Entzündung sogar ohne Antibiotika verschwinden, während in anderen Fällen eine perforierte Divertikulitis eine fäkulente Peritonitis (Hinchey IV) einschließt und eine dringende Kolonresektion erfordert. Divertikulitis kann durch Veränderungen im Mikrobiom verursacht werden, dies wurde jedoch nicht ausreichend behandelt.

Die Mehrzahl der Patienten mit asymptomatischer Divertikulose, d. h. mit Vorhandensein von Dickdarmdivertikeln ohne Symptome, wird niemals eine Divertikulitis-Episode erleben. Es gibt jedoch einige begrenzte Hinweise darauf, dass das Mikrobiom bei Divertikulose verändert ist, und zwar ähnlich wie bei akuter Divertikulitis. Wenn dem so ist, dann wird es unmöglich bleiben, vorherzusagen, welche Patienten eine akute Divertikulitis entwickeln werden. Dies bedeutet auch, dass Forschungsarbeiten, die das Vorhandensein von Divertikeln in Patientenpopulationen nicht bewertet oder kontrolliert haben, erneut überprüft werden müssen.

Gegenwärtig haben Kliniker keine Basis, um vorherzusagen, (1) welche Patienten eine schwere akute Divertikulitis entwickeln werden, die eine Operation erfordert, oder (2) welche Patienten eine akute Divertikulitis entwickeln, die sich mit Antibiotika zurückbildet. Wir glauben, dass weitere Einblicke in das Darmmikrobiom in Zukunft bessere Diagnosen und Behandlungen ermöglichen werden.

Es gab einige begrenzte Studien zum Mikrobiom bei Divertikulitis, aber keine vollständige Pyrosequenzierung. Dies liegt daran, dass die Forschungskosten in den letzten zehn Jahren um 5 Größenordnungen gesunken sind, während die Rechenkapazität gestiegen ist. Studien haben die einzelnen Bakterienstämme in Stuhl- oder Schleimhautproben untersucht, was nicht ausreicht, um das komplexe Mikrobiom zu verstehen.

Da das Darmmikrobiom bei Divertikulose noch nicht gründlich untersucht wurde, handelt es sich hier um eine explorative Studie. Wir möchten jedoch die Hypothesen testen, dass Patienten mit asymptomatischer Divertikulose ein Mikrobiom haben, das Patienten mit akuter Divertikulitis ähnlicher ist als das von normalen Kontrollpersonen.

14. Methodisches Umfeld: King's College Hospital, ein tertiäres Überweisungskrankenhaus im Süden Londons. King's ist ein Überweisungszentrum für die Aufarbeitung der zweiwöchigen Wartezeit auf Darmkrebs (2ww)-Bewertungen mit 900 neuen Patientenüberweisungen pro Jahr. Außerdem nimmt die Unfall- und Notfallabteilung des King's jährlich bis zu 250 Patienten mit akuter Divertikulitis auf.

Patienten: Es werden 4 Gruppen von Patienten rekrutiert. 25 Patienten pro Gruppe werden rekrutiert:

Gruppen A und B. Patienten mit akuter Divertikulitis werden vor Beginn der Antibiotikatherapie aus der Notaufnahmeabteilung des King's rekrutiert. Rektalabstriche werden von Patienten mit einer Hauptbeschwerde über akute Bauchschmerzen nach der Erstbeurteilung vor der anfänglichen Antibiotikagabe entnommen. Alle Proben werden anfänglich eingefroren, aber nur Patientenproben mit einer Zulassungsdiagnose einer akuten Divertikulitis und Dickdarmbildgebung (CT-Bildgebung oder Visualisierung bei der Operation) werden analysiert. Patienten mit akuter Divertikulitis werden in 2 Gruppen beurteilt, Patienten mit perforierter Divertikulitis (d. h. Hinchey III oder IV) und Patienten mit nicht perforierter Divertikulitis (Hinchey I oder II).

Gruppe C. Patienten mit asymptomatischer Divertikulose werden aus dem 2-wöchigen (2ww) Darmkrebsweg rekrutiert. Patienten, die sich mit einer Hauptbeschwerde einer frischen rektalen Blutung ohne andere Beschwerden vorstellen, werden vor der diagnostischen Bildgebung rekrutiert, entweder durch CT, CT-Kolonographie oder Endoskopie. Sie stellen vor der Darmreinigung eine Stuhlprobe oder einen Rektalabstrich zur Verfügung, falls dies für ihre Beurteilung erforderlich ist, da dies das Mikrobiom verändern kann. Die Patientenproben mit Divertikulose (und/oder Hämorrhoiden als zweithäufigste Ursache frischer PR-Blutungen) werden analysiert.

Gruppe D. Patienten mit oder ohne Hämorrhoiden und ohne andere Dickdarmpathologie werden aus dem 2ww-Darmkrebspfad rekrutiert. Dies sind die normalen Kontrollen. Patienten, die sich mit einer Hauptbeschwerde einer frischen PR-Blutung ohne andere Beschwerden vorstellen, werden vor der diagnostischen Bildgebung rekrutiert, entweder durch CT, CT-Kolonographie oder Endoskopie. Sie stellen vor der Darmreinigung eine Stuhlprobe oder einen Rektalabstrich zur Verfügung, falls dies für ihre Beurteilung erforderlich ist, da dies das Mikrobiom verändern kann. Die Patientenproben mit Divertikulose (und/oder Hämorrhoiden als zweithäufigste Ursache frischer PR-Blutungen) werden analysiert.

Stuhlanalyse: Stuhlproben werden im Rahmen einer Kooperationsvereinbarung mit dem Bruce-Labor am King's College London auf die Zusammensetzung des fäkalen Mikrobioms durch Pyrosequenzierung des 16S-ribosomalen RNA-Gens analysiert.

Kurz gesagt untersucht die gengerichtete 16S-rRNA-Sequenzierung eine strukturelle Komponente des bakteriellen Ribosoms durch zielgerichtete Primer. Konstante Teile der ribosomalen RNA werden amplifiziert, was die Identifizierung der variablen Teile ermöglicht. Sequenzen werden dann in OTUs, operative taxonomische Einheiten, gruppiert und können Abstammungslinien von der Gattung bis hin zu Phyla zugeordnet werden.

Geplante statistische Analysen: Die Zusammensetzung des Mikrobioms wird auf verschiedene Weise bewertet. Es wird die Alpha-Diversität gemessen, die ein Maß für die durchschnittliche Diversität innerhalb einer Probe ist. Es werden mehrere Bewertungen der Alpha-Diversität vorgenommen, einschließlich der Schätzung des Chaol-Reichtums, des OTU-Reichtums und des Shannon-Index. Es wurde gezeigt, dass die Alpha-Diversität bei Patienten mit aktiver CED im Vergleich zu Patienten mit ruhender Erkrankung reduziert ist, wurde jedoch nicht bei Divertikulose beschrieben. Beta-Diversität ist ein Vergleich der Diversität zwischen Proben (d. h. die Trennung der phylogenetischen Struktur der OTUs in einer Probe im Vergleich zu allen anderen Proben), der durch Unifrac-Abstände berechnet wird.

Leistungsberechnung: Metabonomische Studien des Darmmikrobioms zu diesem Zeitpunkt sind notwendigerweise explorativ. Daher wurden im Feld keine Leistungsberechnungen durchgeführt. In diesem Fall sollte jedoch die Analyse von 25 Proben pro Gruppe ausreichen, um zwischen Gruppen zu unterscheiden und ihre Vielfalt zu beurteilen.

Vorhandene Infrastruktur: Die gesamte benötigte Infrastruktur ist derzeit vorhanden. Das Studienteam (Professor Bjarnason und Herr Papagrigoriadis) verwaltet derzeit die 2ww-Kliniken und kümmert sich um die Akuteinweisungen in der Notaufnahme am King's College Hospital. Mit dem Bruce-Labor am King's College London besteht eine Materialübertragungsvereinbarung für die Übertragung anderer Kotproben, die nur geändert werden müsste.