Probiotika beim Kurzdarmsyndrom

1. Einführung und Zweck: Das Ziel dieses Projekts ist die Verbesserung des linearen Wachstums und der Gewichtszunahme bei Kindern mit Kurzdarmsyndrom durch Veränderung ihrer Darmmikrobiota und letztendlich des Darmbakterienstoffwechsels.

2. Hintergrund: Das Kurzdarmsyndrom (SBS) tritt auf, wenn nicht genügend Darmmasse vorhanden ist, um ein normales Wachstum und eine normale Entwicklung zu unterstützen. Ungefähr 35 von 100.000 Lebendgeborenen sind in Nordamerika von SBS betroffen, und diese Säuglinge bleiben über einen längeren Zeitraum von intravenöser, parenteraler Ernährung (PN) abhängig. Eine der größten Herausforderungen, denen diese Kinder gegenüberstehen, besteht darin, ein ausreichendes lineares Wachstum und eine ausreichende Gewichtszunahme zu erreichen, obwohl sie mehr Kalorien zu sich nehmen, als gleichaltrige gesunde Kinder benötigen. Probleme mit schlechter Darmabsorption und -motilität und erhöhte Entzündung tragen alle zu einem schlechten Wachstum bei diesen Patienten bei. Ein wichtiger Faktor für die gesunde Funktion des verbleibenden Dünndarms ist die intestinale mikrobielle Gemeinschaft. Es ist bekannt, dass die Erschöpfung bestimmter Gruppen nützlicher Darmbakterien und ihrer metabolischen Nebenprodukte, insbesondere kurzkettiger Fettsäuren (SCFAs), zu Darmentzündungen, Malabsorption und einer weniger effizienten Nutzung der aufgenommenen Kalorien führen kann.

   Das langfristige Ziel der Studie ist es, festzustellen, wie die Darmmikrobiota bei Kindern mit SBS effektiv verändert werden kann, um ein gesundes Gleichgewicht wiederherzustellen und Wachstum und Entwicklung zu maximieren. Obwohl Kinder mit SBS bekanntermaßen Störungen ihrer Darmmikrobiota aufweisen, ist unklar, ob die Verabreichung eines oralen Probiotikums ein wirksamer Ansatz zur Korrektur dieser Störungen ist.

   Ziel 1: Bestimmung, ob eine probiotische Supplementierung die Darmmikrobiota signifikant modulieren und das Wachstum bei SBS-Patienten verbessern kann.

   Ziel 2: Bestimmung der SCFA-Spiegel im Stuhl bei Kindern mit SBS, einschließlich derjenigen, die Probiotika erhalten.

3. Studienbeschreibung: Alle in Frage kommenden Kinder werden zum Zeitpunkt eines ambulanten Klinikbesuchs oder während eines stationären Aufenthalts eingewilligt. Eingeschriebene Teilnehmer werden dann randomisiert einem „Placebo“ zugeteilt, wo sie die medizinische Standardbehandlung und Ernährungsbehandlung für das Kurzdarmsyndrom zusätzlich zu 1 ml reinem MCT-Öl (mittelkettige Triglyceride) täglich für 3 Monate oder einer „probiotischen Therapie“ erhalten Sie erhalten täglich für 3 Monate zusätzlich zur Standardbehandlung eine Kombination aus Lactobacillus rhamnosus (5 Milliarden koloniebildende Einheiten pro Tag) und Lactobacillus johnsonii (200 Millionen koloniebildende Einheiten pro Tag). Die Randomisierung wird nicht verblindet. Die Probiotika wurden ausgewählt, weil sie bei Säuglingen und Kindern gut untersucht wurden und sich herausstellte, dass beide Arten bei Kindern mit SBS und schlechtem Wachstum mangelhaft sind. Das Placebo wurde ausgewählt, weil es der einzige inaktive Inhaltsstoff in der Suspension des Probiotikums ist, geruchs- und geschmacksneutral ist und keine bekannten Nebenwirkungen hat. Das Probiotikum und das MCT-Öl werden täglich entweder oral oder über eine vorhandene Gastrostomiesonde verabreicht. Patienten, die aus der Studie ausscheiden oder aus der Studie ausscheiden, werden nicht ersetzt, und die Daten dieser Probanden werden als Teil der Analyse in einer Intention-to-Treat-Methode einbezogen.

Der Stuhl (ca. 200 mg pro Probe) wird für jeden Patienten zu 3 verschiedenen Zeitpunkten gesammelt (zu Beginn, in der Mitte und am Ende der Studie). Der Stuhl wird entweder während eines stationären Aufenthaltes oder bei einem ambulanten Klinikbesuch gesammelt. Wenn ein Patient keine Stuhlprobe abgeben kann, kann die Familie eine Stuhlprobe zu Hause sammeln und sie kann eingefroren und zum Zeitpunkt des nächsten Klinikbesuchs mitgebracht werden. Eine gefrorene Probe kann für die 16S-rRNA-Sequenzierung und Metabolomikanalyse verwendet werden, jedoch nicht für die SCFA-Konzentration. Mikrobielle gDNA kann aus Stuhl gewonnen werden, der bis zu 6 Monate lang eingefroren wurde, mit ähnlichen Sequenzierungsergebnissen im Vergleich zu frisch verarbeitetem Stuhl. Wenn eine frische Probe zur Verfügung gestellt wird, wird eine Portion zur Bestimmung der SCFA-Konzentration verwendet. Stuhl, der für die 16S-rRNA-Sequenzierung und Metabolomik verwendet wird, wird eingefroren, bis die Analyse durchgeführt wird. Eine einmalige Stuhlsammlung wird auch von 10 Kontrollpatienten mit Kurzdarmsyndrom, die gut wachsen, entnommen und für 16S-rRNA- und Metabolomikanalysen verwendet.

Stuhl, der für die 16S-rRNA-Sequenzierung verwendet wird, wird bis zum Zeitpunkt der Analyse eingefroren. Bakterielle gDNA wird dann aus dem Stuhlinhalt extrahiert. Amplikons der bakteriellen 16S-rRNA-Gene werden mit dem Illumina Hi-Seq 2000 (UTSW Genomics Core) generiert und sequenziert. Sequenzablesungen werden gefiltert und unter Verwendung des QIIME-Softwarepakets qualitätsgetrimmt und analysiert.59 Die mikrobielle Vielfalt wird durch Berechnung des Shannon-Diversitätsindex und des Bray-Curtis-Verschiedenheitsindex geschätzt.

Die Bakterienhäufigkeit wird anhand von Standardkurven bestimmt, die unter Bezugnahme auf klonierte Bakterien-DNA erstellt wurden, die einem kurzen Segment des 16S-rRNA-Gens entspricht, das aus bakteriellen Referenzstämmen amplifiziert wurde.63 Dr. Koh hat auch qPCR-Protokolle für 6 spezifische Bakteriengruppen validiert: 1) Eubakterien (alle Bakterien); 2) Lactobacillus (eine Untergruppe von Firmicutes); 3) Bacteroides (eine Untergruppe von Bacteroidetes); 4) Enterobacteriaceae (ENTERO; entzündungsfördernde gramnegative Bakterien wie E. coli, Klebsiella spp. usw.); 5) CLEPT (eine Untergruppe von Firmicutes; Butyrat produzierende entzündungshemmende Clostridien); 6) EREC (eine Untergruppe von Firmicutes; Butyrat produzierende entzündungshemmende Clostridien). Bakteriengruppenspezifische qPCR ermöglicht die Quantifizierung der Gesamthäufigkeit bestimmter Bakteriengruppen

Die Konzentrationen von SCFAs im Stuhl werden zu allen Zeitpunkten gemessen, zu denen eine frische Probe bereitgestellt werden kann. Kurz gesagt werden frische Kotproben gewogen, in Wasser mit 0,5 % Phosphorsäure suspendiert und dann sofort mit flüssigem Stickstoff schockgefroren. Angesichts der Flüchtigkeit von SCFAs liefert Blitzgefrieren genauere Messungen. Stuhlsuspensionen werden dann aufgetaut, homogenisiert und mit Ethylacetat extrahiert. Organische Extrakte werden mit kohlenstoffmarkierten SCFA-Standards versetzt (um die SCFA-Konzentrationen genau zu quantifizieren) und auf dem GC-MS laufen lassen.

Randomisierung: Eingeschriebene Patienten werden unter Verwendung eines zentralisierten Prozesses randomisiert, der auf einer Zufallstabelle basiert. Die Randomisierung wird bestimmt, indem eine zentrale Projekttelefonnummer angerufen wird, die von der Forschungskrankenschwester beantwortet wird, und um eine Probanden-ID und eine Zuordnung entweder zur Standardbehandlung oder zur bedingten Operation gebeten wird. Dies ist eine Open-Label-Studie, und die Patienten werden 1:1 in einen von zwei Behandlungsarmen randomisiert.

Behandlungsphase:

Placebo-Patienten erhalten zusätzlich zum täglichen MCT-Öl die medizinische und ernährungsphysiologische Standardbehandlung für das Kurzdarmsyndrom. Alle eingeschriebenen Patienten werden während der Studie einer detaillierten Wachstumsbeurteilung unterzogen. Zu den primären anthropometrischen Maßen für das Wachstum gehören Gewicht, Größe, Kopfumfang (für Kinder

Klinische Informationen werden auch aus den Krankenakten aller eingeschriebenen Patienten gesammelt, einschließlich Informationen zu Alter, Geschlecht, ethnischer Zugehörigkeit, Ätiologie von SBS, Qualität und Häufigkeit des täglichen Stuhlgangs, Verwendung von Antibiotika in den 4 Wochen vor der Einschreibung und während der Studie, Infektionen während der Studie, chirurgische Vorgeschichte, einschließlich Darmverlängerungsverfahren, Länge und Anatomie des verbleibenden Dünndarms und Dickdarms, Vorhandensein eines Stoma und/oder einer Gastrostomiesonde, Krankengeschichte, Medikamente, detaillierte Ernährungsinformationen (Kalorienaufnahme durch parenterale und enterale Ernährung) und routinemäßige Ernährungsblutuntersuchungen. Eine schrittweise logistische Regressionsanalyse dieser klinischen Merkmale wird durchgeführt, um die unabhängigen Prädiktoren für schlechtes Wachstum zu modellieren, wobei ein Signifikanzniveau von p verwendet wird

Probiotische Gruppe – wo sie zusätzlich zur Standardbehandlung täglich für 3 Monate eine Kombination aus Lactobacillus rhamnosus (5 Milliarden koloniebildende Einheiten pro Tag) und Lactobacillus johnsonii (200 Millionen koloniebildende Einheiten pro Tag) erhalten.

Stuhlproben werden von beiden Gruppen zu 3 verschiedenen Zeitpunkten für jeden Patienten gesammelt (bei der Erstaufnahme, in der Mitte und am Ende der Studie). Die Proben werden bei einem Besuch in einer Standardklinik, während eines stationären Aufenthalts oder zu Hause von der Pflegekraft entnommen und eingefroren. Den Pflegekräften werden Anweisungen und Stuhlsammlungssets zur Verfügung gestellt.