PEG-Laxantien zur Darmvorbereitung und Darmmikrobiota bei Cholezystektomie

Eine Dysbiose des Darmmikrobioms wurde mit verschiedenen gastrointestinalen und metabolischen Störungen in Verbindung gebracht. Polyethylenglykol(PEG)-basierte Abführmittel, die routinemäßig zur Darmreinigung vor einer Koloskopie verabreicht werden, induzieren vorübergehenden osmotischen Durchfall und haben sich in Tiermodellen als Ursache für längerfristige Veränderungen der mikrobiellen Zusammensetzung und Funktion erwiesen. Unterdessen verändert die Cholezystektomie, eine der häufigsten Bauchoperationen, den Gallensäurefluss und den enterohepatischen Kreislauf, was das Darmmikrobiota-Ökosystem modulieren kann und mit einem erhöhten Risiko für postoperativen Durchfall und sogar kolorektale Neoplasien assoziiert wurde. Trotz dieser unabhängigen Effekte wurde der kombinierte Einfluss von Cholezystektomie und PEG-basierter Darmvorbereitung auf das menschliche Darmmikrobiom bisher nicht systematisch untersucht.

Dies ist eine prospektive, parallele, beobachtende Kohortenstudie, die am Tongji Hospital der Huazhong University of Science and Technology durchgeführt wird. Insgesamt werden etwa 20 Teilnehmer rekrutiert und in zwei Gruppen eingeteilt: die Cholezystektomiegruppe, bestehend aus Personen, die mindestens sechs Monate vor der Einschreibung eine Cholezystektomie durchgeführt haben und für eine Screening- oder Überwachungskoloskopie vorgesehen sind; und die Kontrollgruppe, bestehend aus Personen mit intakter Gallenblase, die hinsichtlich Alter und Geschlecht angepasst sind und ebenfalls für eine Koloskopie vorgesehen sind.

Berechtigte Teilnehmer sind 18 bis 75 Jahre alt, haben keine Vorgeschichte schwerer Organschäden, haben innerhalb von sechs Monaten vor der Einschreibung keine Antibiotika, Probiotika oder Präbiotika verwendet und haben keine Kontraindikationen für eine Koloskopie oder PEG-Einnahme. Ausschlusskriterien sind Schwangerschaft, schwere kardiopulmonale Insuffizienz, psychische Störungen und die Unfähigkeit, Stuhlprobenentnahmeverfahren einzuhalten.

Alle Teilnehmer unterziehen sich einer standardmäßigen Darmvorbereitung mit 2-4 l PEG-4000/3350-Lösung gemäß der klinischen Routine. Es wird keine experimentelle Intervention durchgeführt.

Stuhlproben von jeweils etwa 10 g werden von den Teilnehmern zu Hause mit bereitgestellten Sammelsets zu fünf vordefinierten Zeitpunkten selbst gesammelt: innerhalb von drei Tagen vor der Darmvorbereitung (Baseline), beim ersten nicht-wässrigen Stuhl nach der Koloskopie sowie einen Monat, drei Monate und sechs Monate nach der Koloskopie, jeweils mit einem erlaubten Zeitfenster von ±7 Tagen für den Ein-Monats-Besuch und ±14 Tagen für die Drei- und Sechs-Monats-Besuche. Die Proben werden sofort bei -80 °C eingefroren, bis die DNA-Extraktion erfolgt. Die fäkale genomische DNA wird einem Shotgun-Metagenom-Sequenzieren auf der DNBSEQ-T7-Plattform unterzogen. Rohdaten werden mit Fastp gefiltert, um Adapterkontamination und Sequenzen niedriger Qualität zu entfernen. Hochwertige Daten werden auf das menschliche Genom abgeglichen, um Wirts-DNA auszuschließen, und die verbleibenden Daten werden für die taxonomische Profilerstellung mit MetaPhlAn oder Kraken2/Bracken sowie für die funktionelle Profilerstellung mit HUMAnN3 gegen die UniRef90- und KEGG-Datenbanken verwendet.

Das primäre Ergebnis ist die Veränderung der α-Diversität des Darmmikrobioms, gemessen durch Shannon-, Simpson- und Chao1-Indizes, und der β-Diversität, bewertet durch Bray-Curtis-Dissimilarität und UniFrac-Distanzen, sowohl innerhalb als auch zwischen den Gruppen über die fünf Zeitpunkte hinweg.

Sekundäre Ergebnisse umfassen die zeitliche Dynamik spezifischer Taxa, wie das Verhältnis der Phyla Firmicutes/Bacteroidetes und butyratproduzierender Gattungen; die differentielle Häufigkeit von Arten und funktionellen Pfaden, einschließlich KEGG-Module und MetaCyc-Reaktionen; sowie die Korrelation zwischen Verschiebungen der mikrobiellen Zusammensetzung und klinischen Parametern, beispielsweise Zeit seit der Cholezystektomie und Stuhlfrequenz.

Alle statistischen Analysen werden mit R durchgeführt. Gruppeninterne Vergleiche über die Zeit werden mit dem Friedman-Test oder der Varianzanalyse mit wiederholten Messungen oder nicht-parametrischen Äquivalenten bewertet, gefolgt von post-hoc paarweisen Wilcoxon-Vorzeichen-Rang-Tests mit False-Discovery-Rate-Korrektur. Gruppenvergleiche zu jedem Zeitpunkt werden mit dem Mann-Whitney-U-Test oder linearen gemischten Effektmodellen unter Berücksichtigung potenzieller Störfaktoren analysiert. Die Hauptkoordinatenanalyse basierend auf Bray-Curtis-Distanzen visualisiert die Trennung der Gemeinschaften, und die permutationale multivariate Varianzanalyse testet auf signifikante Clusterbildung. Die lineare Diskriminanzanalyse-Effektgröße identifiziert Taxa mit differentieller Häufigkeit zwischen den Gruppen unter Verwendung eines LDA-Score-Schwellenwerts von >2,0 und p <0,05.

Das Studienprotokoll wurde von der Medizinischen Ethikkommission des Tongji Hospital, Tongji Medical College, Huazhong University of Science and Technology, genehmigt. Vor der Einschreibung wird von allen Teilnehmern eine schriftliche Einwilligungserklärung eingeholt. Die Ergebnisse werden durch peer-reviewte Publikationen und wissenschaftliche Konferenzen verbreitet.

Durch die longitudinale Profilerstellung des Darmmikrobioms von cholezystektomierten und nicht-cholezystektomierten Personen, die demselben Darmvorbereitungsregime ausgesetzt sind, wird diese Studie aufzeigen, ob eine vorherige Gallenblasenentfernung Patienten für eine schwerwiegendere oder länger anhaltende PEG-induzierte Dysbiose prädisponiert. Die Ergebnisse könnten eine mikrobiologische Begründung für maßgeschneiderte Darmvorbereitungsprotokolle oder mikrobiom-zielgerichtete Interventionen, wie Probiotika oder Ernährungsberatung nach der Koloskopie, in dieser wachsenden Patientengruppe liefern.