Probiotische Wirkung auf die Nitrat-Plasma-Nitrit-Produktion in der Nahrung (OPEDNPN) (OPEDNPN)

Hintergrund

Stickstoffmonoxid (NO) spielt eine entscheidende Rolle in einer Vielzahl zellulärer und molekularer Mechanismen, die die Physiologie und Funktion verschiedener Organe und Systeme regulieren.1,2 Eine niedrige NO-Bioverfügbarkeit trägt zur Pathologie mehrerer Krankheiten bei, darunter hämolytische Anämie,3 Malaria,4,5 Transfusion älterer Blutkonserven,6,7 chronische Herzinsuffizienz,8 Arteriosklerose9 und Diabetes.10 Jüngste Berichte deuten darauf hin, dass das orale Mikrobiom mit der Regulierung der NO-Homöostase durch die Wirkung bestimmter Bakterien zusammenhängt, die Nitrat zu Nitrit reduzieren können.11-15 Nitrit wird dann durch verschiedene Mechanismen in verschiedenen Geweben weiter zu NO reduziert.16,17 Plasmanitrat wird von den Speicheldrüsen zurück in die Mundhöhle aufgenommen, sodass der Nitrat-Nitrit-NO-Zyklus für eine nachhaltige Steigerung der NO-Bioverfügbarkeit sorgt. In vielen klinischen Studien wurde Nahrungsnitrat durch Nitritumwandlung als NO-Quelle verwendet.18-24 Aufgrund der Nitrataufnahme über die Nahrung gibt es jedoch erhebliche Schwankungen bei den klinischen Ergebnissen, was sich in der Schwankung der in Plasmanitrit umgewandelten Nitratmenge widerspiegelt.13,24-29 30Die Variabilität und damit eine große allgemeine Einschränkung der Wirksamkeit nitratbasierter Nahrungsbehandlungen wurde auf die Fähigkeit des oralen Mikrobioms zurückgeführt, Nitrat zu Nitrit zu reduzieren.24-27 Vorläufige Arbeiten haben begonnen, um Bakterienstämme zu identifizieren, die effizient Nitrat in Nitrit umwandeln, sowie solche, die tatsächlich die Umwandlung von Nitrat in Nitrit hemmen.31,32 Die Effizienz des Nitrat-Nitrit-NO-Zyklus und die Rolle oraler Bakterien können zu einer normalen Gesundheit beitragen.11 Daher könnte das Verständnis der Variabilität der Umwandlung von Nitrat in Nitrit und von Aspekten des oralen Mikrobioms zu Verbesserungen der normalen Herz-Kreislauf-Gesundheit führen. Um den Nutzen diätetischer Nitratinterventionen zu maximieren, müssen wir außerdem die Faktoren des oralen Mikrobioms verstehen, die die Umwandlung von Nitrat in Nitrit beeinflussen. Wir haben kürzlich entdeckt, dass mehrere Arten von Lactobacillus einen Metaboliten produzieren, der die Umwandlung von Nitrat in Nitrit durch andere Mundbakterien in vitro abschwächt. Mehrere dieser Lactobacillus-Arten sind der Hauptbestandteil eines im Handel erhältlichen oralen Probiotikums, https://www.amazon.com/Dental-Probiotics-Breath-Gingivitis-Throat/dp/B096SZSFFS

Zweck

Der Zweck dieser Studie besteht darin, festzustellen, ob Lactobacillus die Umwandlung von Nahrungsnitrat in Plasmanitrit abschwächt.

Wir gehen davon aus, dass die Anwesenheit von oralem Lactobacillus die Umwandlung von Nitrat aus der Nahrung in Plasmanitrit abschwächt und werden dies testen, indem wir die Umwandlung vor und nach der Verwendung dieses Probiotikums vergleichen.

Die Haupthypothese beruht auf der Hilfshypothese, dass die Verwendung des oralen Probiotikums zu einer erhöhten Häufigkeit von Lactobacillus in der Mundhöhle führt und dies durch Genomsequenzierung testen wird.

Methoden OPEDNPN Alle teilnahmeberechtigten Freiwilligen erhalten ihre Einwilligung, nachdem sie von der Studie erfahren und der Teilnahme zugestimmt haben. Freiwillige werden nach dem Zufallsprinzip einer von zwei Gruppen zugeordnet: (1) Probiotika und (2) Placebo. Insgesamt werden 20 Freiwillige (10 pro Gruppe) an der Studie teilnehmen. Der einzige Unterschied für die Teilnehmer jeder Gruppe besteht darin, ob sie das Placebo oder das Probiotikum erhalten.

Alle Freiwilligen nehmen an zwei Besuchen teil: (1) Besuch 1, Baseline und (2) Besuch 2, Follow-up. Bei jedem Besuch melden sich die Freiwilligen im Raum 208 des Olin Physical Lab, nachdem sie zuvor drei Stunden lang gefastet haben. Sie können eine Stunde vor dem Besuch Wasser trinken. Die Teilnehmer werden angewiesen, am Tag des Besuchs kein antibakterielles Mundwasser zu verwenden. Der Teilnehmer wird gebeten, 4 ml Speichel bereitzustellen, und ein Mitglied des Studienteams entnimmt eine Bakterienprobe von der hinteren Rückenfläche seiner Zunge (wie unten beschrieben). Diese Proben werden zur genetischen Analyse und Identifizierung von Bakterienstämmen bei -80 Grad eingefroren.

Nachdem Speichel- und Zungenproben entnommen wurden, wird Blut entnommen (wie unten beschrieben) zur Plasmanitrit- und Nitratbestimmung. Bei dieser Blutprobe handelt es sich um die „Vor“-Probe, die zu Beginn und bei der Nachuntersuchung entnommen wird. Anschließend trinken die Freiwilligen einen 70-ml-Beet it Sport Nitrat 400-Schuss (https://www.beet-it.us/pages/beet-it-sports). Eine „Post“-Blutabnahme erfolgt 2,5 Stunden nach dem Verzehr des Rote-Bete-Safts.

Bei Besuch 1 erhalten die Freiwilligen nach der zweiten Blutentnahme 7 Tage lang entweder ein Probiotikum oder ein Placebo. Freiwillige nehmen das Probiotikum (oder Placebo) einmal täglich ein, wie vom Hersteller des Probiotikums angegeben. Am 8. Tag kehren die Freiwilligen zu Besuch 2 zurück.

Die Daten umfassen (1) Ausgangs- und Folgeanalysen oraler Bakterienstämme und (2) Plasmanitrit- und Nitratspiegel vor und nach dem Verzehr von Rübensaft. Wir gehen davon aus, dass die Häufigkeit von Lactobacillus bei der Nachuntersuchung im Vergleich zum Ausgangswert bei Freiwilligen, die das Probiotikum einnehmen, höher sein wird, dass es jedoch keine Veränderung in der Placebogruppe geben wird. Wir gehen auch davon aus, dass die Veränderung des Plasmanitrits (post minus pre) bei der Nachuntersuchung bei Freiwilligen, die das Probiotikum einnehmen, geringer sein wird als zu Studienbeginn, dass es jedoch keine Veränderung in der Placebogruppe geben wird.

• Lernmaterialien (alle im Handel erhältlich):

  1. Placebo: Mentos Kautabletten mit Minze
  2. Herbiotika Oral + HNO-Probiotikum
  3. Beet it Sport Nitrat 400 Shot
• Sammlung von Speichel- und Zungenkratzern. Freiwillige melden sich im Raum 208 des Olin Physical Lab, nachdem sie zuvor drei Stunden lang gefastet haben. Sie können eine Stunde vor dem Besuch Wasser trinken. Die Teilnehmer werden angewiesen, am Tag des Besuchs kein antibakterielles Mundwasser zu verwenden. Der Teilnehmer wird gebeten, 4 ml Speichel durch Spucken in ein Mikrozentrifugenröhrchen bereitzustellen. Für die Zungenproben wird ein steriler, großer HydraFlock 6-Zoll-Flocktupfer mit Polystyrolgriff (Puritan Medical) zum Sammeln von Abstrichen verwendet. Die Freiwilligen werden gebeten, den Mund so weit wie möglich zu öffnen und die Zunge herauszustrecken. Das hintere Drittel der Zungenrückenoberfläche wird durch leichtes bis mäßig festes Hin- und Herschaben der Zungenrückenoberfläche entnommen. Das Schaben dauert etwa eine Minute. Der Zungenschaber wird in 0,85 ml gepufferte sterile Kochsalzlösung und 0,15 ml Glycerin gegeben. Alle Proben werden bei -80 °C eingefroren und zur Genomanalyse an Professor Hariom Yadav von der University of South Florida geschickt.
• Blutentnahme und -verarbeitung Die Blutentnahme erfolgt durch einen zertifizierten, ausgebildeten Phlebotomiker. Den Teilnehmern werden nach Einwilligung Blutproben (maximal ~10 ml) entnommen. Bei jedem Besuch vor und 2,5 Stunden nach dem Verzehr von Rübensaft wird Blut entnommen. Die Blutentnahme erfolgt so nah wie möglich an der 2,5-Stunden-Marke. Realistisch gesehen kann es zwischen 2 und 3 Stunden nach dem Konsum des letzten Studiengetränks passieren. Die Blutentnahme erfolgt durch Laborpersonal mit zertifizierter Aderlassschulung mittels Standard-Venenpunktionsmethoden oder dem Tasso HemolinkTM-Gerät. Der HemoLinkTM ist ein von der FDA zugelassenes Blutentnahmegerät, das mithilfe kleiner Lanzetten und sanfter Absaugung eine sehr kleine Blutprobe (ca. ¼ Teelöffel) entnimmt. Das Blut wird in Standard-Blutentnahmeröhrchen (z. B. Citrat (oben blau), EDTA (oben lila) und Heparin (oben grün) und entsprechend gekennzeichnet. Das bevorzugte Röhrchen ist ein 4-ml-Heparinröhrchen. Alle zu Forschungszwecken entnommenen Blutproben werden anhand der Studienteilnehmernummer und des Datums/der Uhrzeit der Entnahme identifiziert, die auch auf dem standardisierten Datenerfassungsformular vermerkt werden. Die zu Forschungszwecken verarbeiteten Proben enthalten keine personenbezogenen Daten. Alle Blutproben werden sofort fünf Minuten lang in einer Zentrifuge bei 600–800 g zentrifugiert und der Überstand gesammelt. Das Plasma wird auf Trockeneis eingefroren und dann zur Analyse des Nitrit- und Nitratgehalts bei -80 °C gelagert.
• Probiotika- oder Placebo-Verzehr Sowohl das Probiotikum als auch das Placebo werden zweimal täglich gemäß den Anweisungen für das Probiotikum eingenommen. Eine Kapsel wird gekaut oder im Mund des Probanden zergehen gelassen und dann wird der Inhalt im Mund hin- und herbewegt, bevor er geschluckt wird.

Risiken Den Patienten, die zur Teilnahme bereit sind, werden etwa 10 ml Blut entnommen. Dies erfolgt auf die übliche Weise, indem die Venenpunktionsstelle mit dem Lokalanästhetikum EMLA vorbereitet und dann Blut durch eine Butterfly-Nadel mit kleiner Stärke (23 oder 21) entnommen wird. Die Blutentnahme aus einer Vene kann zu Beschwerden oder Blutergüssen an der Einstichstelle führen. In seltenen Fällen kann es zu Ohnmacht oder Infektionen an der Einstichstelle der Nadel kommen. Das gesamte Blut wird einer Person entnommen, die in der Blutabnahme geschult ist. Es besteht keine Möglichkeit, das Blut zum Spender zurückzuverfolgen.

Es sind keine Gesundheitsrisiken durch die Spende von Speichel oder Zungenabstrichen von Personen bekannt, die in die Studie einbezogen werden. Das Risiko, Personen mit der Studie in Verbindung zu bringen, ist sehr gering. Es besteht keine Möglichkeit, den Speichel oder die Zungenabstriche zum Spender zurückzuverfolgen.

Schutz vor Risiken Strategien zum Schutz vor Risiken. Um die Privatsphäre der Teilnehmer und die Vertraulichkeit der Forschungsdaten zu schützen, werden keine personenbezogenen Daten einzelner Teilnehmer mit den In-vitro-Studien verknüpft.

Pläne für medizinische Versorgung. Im Falle einer Verletzung (die äußerst unwahrscheinlich ist) infolge einer Speichelspende werden die Personen angewiesen, sich an ihren Arzt zu wenden. Die medizinische Versorgung wird angeboten und über die verfügbare Forschungsversicherung der Wake Forest School of Medicine abgerechnet.

Im Falle einer Verletzung infolge einer Blutentnahme werden die Patienten angewiesen, sich an ihren Arzt zu wenden. Die medizinische Versorgung wird angeboten und über die verfügbare Forschungsdeckung der Wake Forest School of Medicine abgerechnet. Die Blutentnahme auf dem Reynolda-Campus findet nicht im klinischen Umfeld statt, die Blutentnahme erfolgt jedoch durch ausgebildete Phlebotomiker mit langjähriger Erfahrung, die ihre Ausbildung aufrechterhalten.

Alle unvorhergesehenen Probleme, schwerwiegenden und unerwarteten unerwünschten Ereignisse, Abweichungen oder Protokolländerungen werden vom Hauptforscher oder einem benannten Mitglied des Forschungsteams unverzüglich dem IRB und dem Sponsor oder gegebenenfalls der zuständigen Regierungsbehörde gemeldet.

Zufällige Erkenntnisse. Es ist nicht zu erwarten, dass in dieser Studie zufällige Ergebnisse entdeckt werden, da Messungen der bakteriellen Nitratreduktion derzeit nicht von klinischer Relevanz sind und ein seltsames, individuelles Ergebnis bei dieser Messung daher nicht der Mitteilung wert wäre.

Beurteilung der Stichprobengröße und statistische Analyse

Wir planen, 10 Teilnehmer einzuschreiben, die das Probiotikum erhalten, und 10 Teilnehmer, die das Placebo erhalten. Wir gehen davon aus, dass Teilnehmer, die das Probiotikum einnehmen, unter Verwendung eines gepaarten T-Tests signifikante (P < 0,05) geringere Veränderung des Plasmanitrits (post minus pre) bei der Nachuntersuchung im Vergleich zum Ausgangswert, während es keinen signifikanten Effekt des Placebos geben wird (gepaarter t-Test).

Wir haben berechnet, dass wir eine 80-prozentige Aussagekraft haben würden, um eine 75-prozentige Abnahme der Nitritveränderung bei der Nachuntersuchung im Vergleich zum Ausgangswert für die probiotische Gruppe mit 10 Teilnehmern pro Gruppe zu messen (kontinuierlicher Endpunkt, zwei unabhängige Proben). Basierend auf früheren Daten aus unserem Labor gingen wir bei der Nachuntersuchung von einer Standardabweichung von 60 % der Nitritveränderung im Vergleich zum Ausgangswert aus.