Alkoholische Lebererkrankungen und das Darmmikrobiom

Die Prävalenz von AUD und ALD nimmt zu und die Krankheitslast betrifft Männer und Frauen unterschiedlich. Untersuchungen haben gezeigt, dass die Prävalenz von AUD und alkoholischer Lebererkrankung (ALD) bei Frauen in den letzten zehn Jahren deutlich höher gestiegen ist als bei Männern (80 % gegenüber 30 % für Alkoholkonsumstörungen und 50 % gegenüber 30 % für ALD). Die Forschung hat auch herausgefunden, dass Frauen im Vergleich zu Männern eher den negativen Auswirkungen von Alkohol erliegen. Studien haben gezeigt, dass es aufgrund hormoneller, genetischer und umweltbedingter Faktoren Unterschiede bei der Aufnahme, Verteilung und dem Stoffwechsel von Alkohol zwischen Männern und Frauen gibt. Während Frauen tendenziell weniger trinken als Männer, leiden Frauen mit AUD häufiger an ALD, Herz-Kreislauf-Erkrankungen und Krebs. Geschlechtsspezifische Unterschiede bestehen in der Art und Weise, wie Frauen und Männer Alkohol konsumieren, aber es gibt auch geschlechtsspezifische Unterschiede in der Wahrscheinlichkeit, dass sie auf Alkohol verzichten, wobei verheiratete Frauen eine höhere Rückfallrate aufweisen als verheiratete Männer. Aber trotz jüngster Bemühungen wurde die geschlechtsspezifische Ungleichheit bei Alkoholmissbrauch und alkoholbedingten Komplikationen nicht eindeutig aufgeklärt. Es besteht eine Bidirektionalität zwischen dem Darmmikrobiom und AUD und ALD. Starker Alkoholkonsum wurde mit einer Abnahme der Darmbarrierefunktion, einer erhöhten Bakterientranslokation und einer Verschiebung des Darmmikrobioms zu einem entzündlicheren Phänotyp in Verbindung gebracht. Umgekehrt haben neuere Forschungen gezeigt, dass Probiotika bei ALD von Vorteil sind, und in einer kürzlich durchgeführten klinischen Phase-1-Studie zeigten Forscher, dass eine fäkale mikrobielle Transplantation in der Lage war, Alkoholkonsumstörungen bei einer männlichen Population von Veteranen signifikant zu reduzieren. Insbesondere VSL#3, eine probiotische Mischung, hat sich als sicher und schützend gegen Darmbarrierestörungen, alkoholbedingte Lebererkrankungen und sogar erneute Krankenhauseinweisungen erwiesen. Daher gibt es immer mehr Daten, die darauf hindeuten, dass die Gehirn-Darm-Mikrobiom-Achse (BGM) bei Alkoholkonsumstörungen und ALD wichtig sein könnte. Bisher gibt es jedoch keine Studien, die die Rolle der BGM-Achse bei Geschlechtsunterschieden bei Alkoholkonsumstörungen oder ALD untersuchen. Geschlechtsspezifische Unterschiede im Mikrobiom hängen mit anderen Stoffwechselerkrankungen zusammen. Sowohl in Menschen- als auch in Tiermodellen haben Studien gezeigt, dass die Zusammensetzung und die Auswirkungen des Darmmikrobioms je nach Krankheit zwischen den Geschlechtern variieren können. Diese Gruppe von Forschern konnte beispielsweise einen geschlechtsspezifischen Unterschied in der BGM-Achse in Bezug auf Fettleibigkeit und Esssucht zeigen. Ob es einen Geschlechtsunterschied in der BGM-Achse gibt, der den Krankheitsverlauf und das Ergebnis von AUD und ALD beeinflusst, wird der Hauptzweck dieser Pilotstudie sein.

EXPERIMENTELLER ANSATZ UND ZEITPLAN Die Forscher gehen von der Hypothese aus, dass geschlechtsbezogene Unterschiede der BGM-Achse bei AUD und ALD die Unterschiede im Patientenoutcome nach Geschlecht erklären und dass Veränderungen der BGM-Achse den Schweregrad von Alkoholkonsumstörungen und ALD verringern können.

Überblick über Ziel 1: Geschlechtsspezifische Unterschiede im Darmmikrobiom und im Metatranskriptom von Patienten mit AUD und ALD zu Studienbeginn demonstrieren und diese Unterschiede mit dem Schweregrad von AUD und ALD korrelieren. Unter Verwendung von Fäkaliensammlung und Shotgun-Metagenomik werden die Forscher wichtige bakterielle Marker und Metatranskriptom-Signaturen im Zusammenhang mit AUD und ALD im Vergleich zu gesunden Kontrollen identifizieren. Die Ermittler werden dann feststellen, ob diese Marker geschlechtsspezifisch mit dem Schweregrad von AUD und ALD assoziiert sind. Die Patienten werden aus dem Santa Monica UCLA Hospital und dem Ronald Reagan UCLA Hospital rekrutiert. Potenziell geeignete Patienten werden von ihrem Anbieter gefragt, ob sie vom Forschungsteam kontaktiert werden können. Anschließend führt das Team eine vorläufige Überprüfung der Krankengeschichte durch, bei der die Krankengeschichte, die Problemliste und die aktuellen stationären Notizen untersucht werden, um festzustellen, ob der Patient auf der Grundlage der Ein- und Ausschlusskriterien in Frage kommt.

Messung der Baseline-AUD- und ALD-Eigenschaften. Zusätzlich zu den demografischen Patientendaten sammeln die Prüfärzte auch Fragebogendaten, um den Schweregrad ihrer AUD und klinische Laborparameter zu beurteilen, um den Schweregrad ihrer ALD zu beurteilen. Um den Schweregrad ihrer AUD zu beurteilen, verwenden die Ermittler die DSM-V-Kriterien für den Schweregrad, den AUDIT-Score, die Timeline Followback (TLFB)-Alkoholbewertung, die Lebensqualitätsskala (QOL) und den Kurzform-Fragebogen zum Verlangen nach Alkohol (ACQ -SF). Um den ALD-Schweregrad des Patienten zu beurteilen, werden klinische Labordaten gesammelt, um den Maddrey-Diskriminanzfunktions-Score, den MELD-Na-Score, den Glasgow-Score für alkoholische Hepatitis und die Baseline-Transaminasen des Patienten zu messen. Um andere Begleiterkrankungen zu beurteilen, wird das Team die Hospital Anxiety and Depression Scale (HADS) abfragen. Die DSM-V-Kriterien für den Schweregrad, der AUDIT-Score, die Timeline Followback (TLFB)-Alkoholbewertung, die Lebensqualitätsskala (QOL), der Fragebogen zum Alkoholverlangen in Kurzform (ACQ-SF) und die HADS sind Fragebögen, die zu Forschungszwecken verabreicht werden. Daher wird der HADS-Fragebogen zu einem späteren Zeitpunkt bewertet. Der Diskriminanzfunktions-Score nach Maddrey, der MELD-Na-Score, der Glasgow Alcoholic Hepatitis Score und die Baseline-Transaminasen basieren auf klinischen Labors und der Überprüfung medizinischer Krankengeschichten. Probenentnahme und Mikrobiom-Sequenzierung. Während die Patienten im Krankenhaus sind, werden sowohl in Ethanol konservierter als auch frischer Stuhl zu Studienbeginn zusammen mit Serum für zukünftige Analysen gesammelt, ähnlich wie bei unseren früheren Arbeiten. Der Stuhl wird in einem bereitgestellten Behälter gesammelt, der Patient nimmt dann ein bereitgestelltes Para-Pak-Fläschchen, das einen Löffel enthält, nimmt einen kleinen Löffel voll und gibt ihn in das Para-Pak-Fläschchen, das ebenfalls 95 % Ethanol enthält. Diese Proben werden dann bei -80 °C gelagert und dann als einzelne Charge verarbeitet. DNA wird aus Stuhlproben unter Verwendung von Bead-Beating in Verbindung mit dem ZymoBiomics DNA Miniprep-Kit (Zymo Research) extrahiert. Aus Stuhlproben extrahierte DNA wird fragmentiert und mit einem kommerziellen Kit (Illumina Nextera Flex) barcodiert. Shotgun-Bibliotheken werden mit einem Illumina NovaSeq 6000 (S4-Flusszellen) mit einer Zieltiefe von 20 Millionen Paired-End-Sequenzen pro Probe sequenziert. Sequenzdaten werden dann in MetaPhlAn2 zur taxonomischen Identifizierung von Arten für eine Zusammensetzungsanalyse eingegeben, die derjenigen entspricht, die mit 16S-rRNA-Sequenzdaten durchgeführt wird. Die Shotgun-Metagenomikdaten werden auch verwendet, um Mikrobiomanalysen auf Stammebene mit dem ConStrains-Algorithmus durchzuführen, der einzelne Nukleotidpolymorphismen in Metagenomik-Sequenzdaten identifiziert, die verwendet werden können, um Stämme über Proben hinweg zu verfolgen. Darüber hinaus werden in HUMAnN2 metagenomische Daten zur Annotation von Genfamilien und zur Identifizierung der mikrobiellen Quelle dieser Gene verarbeitet. Bakterielle Genhäufigkeiten werden auf der Grundlage von KEGG- und MetaCyc-Klassifikationen zu Signalwegen aggregiert. Serumverarbeitung: Bei jedem Studienbesuch wird Blut entnommen (ca. 3-5 ml). Blut wird zentrifugiert und Serum wird gesammelt. Das Serum wird dann bei -80 °C für die zukünftige Verwendung für Metabolomics gelagert. Deidentifizierte Serumproben werden zur Verarbeitung und Analyse von Metaboliten an Metabolon gesendet.

Überblick über Ziel 2: Bestimmen Sie, ob geschlechtsspezifische Ausgangsunterschiede im Darmmikrobiom und im Metatranskriptom eine anhaltende Abstinenz, Rückfälle oder ALD-bedingte Folgen vorhersagen. Die wie oben rekrutierten Patienten werden 6 Monate lang im Verhältnis 1:1 entweder einem Placebo oder VSL#3 zugeteilt. Sie nehmen während der Studie einmal täglich eine VSL#3-Pille (112,5 Milliarden KBE pro Kapsel) oder einmal täglich eine Placebo-Pille mit 100 mg Zucker ein. VSL#3 Nach 3 Monaten und 6 Monaten kommt der Patient zu einem Besuch zurück und es werden die gleichen Fragebögen und klinischen Ergebnisse wie beim Ausgangsbesuch erneut eingeholt. Der Patient stellt auch einen in Ethanol gehaltenen Stuhl zur Verfügung und schickt ihn in einem selbst adressierten und bezahlten Umschlag an uns zurück, und eine Serumblutprobe wird beim Besuch für zukünftige Analysen entnommen . Bei jeder Entnahme werden insgesamt 3-5 ml Blut entnommen. Voraussichtliche Ergebnisse. Zusätzlich zu dem oben aufgeführten Fragebogen und den nach 3 Monaten und 6 Monaten gemessenen Werten untersucht das Team auch die Rückfallquote, erneute Krankenhauseinweisungen aus alkoholbedingten Gründen, erneute Krankenhauseinweisungen aus allen Gründen, Mortalität und Lebertransplantation.

Überblick Ziel 3. Aufzeigen, wie die Veränderung des Darmmikrobioms den Schweregrad von AUD und ALD geschlechtsabhängig verringern kann. Wie oben erwähnt, werden die rekrutierten Patienten im Verhältnis 1:1 randomisiert entweder einem Placebo oder VSL#3 für 6 Monate zugeteilt. Sie werden einmal täglich eine VSL#3-Pille (112,5 Milliarden KBE pro Kapsel) oder einmal täglich eine Placebo-Pille mit 100 mg Zucker einnehmen. VSL#3 wurde als Probiotikum der Wahl ausgewählt, da früher veröffentlichte Literatur seine Sicherheit bei ALD gezeigt hat und Tiermodelle gezeigt haben, dass es gegen Entzündungen von Darmbarrierestörungen in Modellen von AUD und ALD wirksam ist. Durch Leistungsberechnung basierend auf früheren Arbeiten zu VSL#3 haben die Forscher festgestellt, dass etwa 20 Patienten pro Gruppe benötigt werden, um einen Unterschied zu bestimmen (männlich-Placebo, männlich-VSL#3, weiblich-Placebo, weiblich-VSL#3, insgesamt = 80). Sowohl der Patient als auch das Studienpersonal sind gegenüber der Randomisierung des Patienten verblindet. Der Studienkoordinator ist die einzige Person, die gegenüber der Patienten-Randomisierung nicht verblindet ist, während der PI und die Co-Untersucher während der gesamten Studie, einschließlich der Datenanalyse, verblindet sind. Primäre Ergebnisse und sekundäre Ergebnisse. Mehrere zuvor veröffentlichte Studien zu VSL#3 haben im Vergleich zu Placebo keine signifikanten unerwünschten Ereignisse gezeigt. Daher wird das primäre Ergebnis der prospektiven randomisierten Placebo-Kontrollstudie geschlechtsspezifische Unterschiede in der Abstinenzrate und dem Anteil der Auflösung von ALD sein, gemessen anhand des Maddrey-Diskriminanzfunktions-Scores, des MELD-Na-Scores, des Glasgow Alcoholic Hepatitis Scores und der Transaminasen. Sekundäre Ergebnisse sind Geschlechtsunterschiede in Bezug auf Veränderungen des Mikrobioms, Alkoholkonsum, QOL und Verlangen nach Alkohol. Probenentnahme und Mikrobiom-Sequenzierung. Eine ähnliche Sammlung und Mikrobiomsequenzierung wird wie oben erwähnt durchgeführt. Anstelle einer metagenomischen Sequenzierung mit Schrotflinte führen die Ermittler jedoch eine vollständige 16S-Sequenzierung für die nach 6 Monaten gesammelten Proben durch, um die Kosten zu senken. Die vollständige 16S-Sequenzierung ist weniger teuer, kann uns aber ähnliche Stammprofile liefern wie die metagenomische Sequenzierung mit Schrotflinte.