Suplementación de butirato en niños con trastorno del espectro autista (TEA) y trastornos gastrointestinales funcionales (b(AUT)yrate)

Los TEA son un grupo heterogéneo de trastornos del desarrollo neurológico con etiologías multifactoriales complejas que requieren intervenciones personalizadas, oportunas y basadas en evidencia para mejorar las vidas de los niños y sus familias. Las comorbilidades médicas son comunes en el TEA e incluyen TFG, que son trastornos resultantes de una combinación de síntomas que afectan la motilidad, la hipersensibilidad y otras funciones, que no son causados ​​por un origen anatómico u orgánico. Los FGID a menudo se asocian con problemas de sueño y de conducta con un impacto negativo en el funcionamiento clínico de los niños con TEA. Se recomiendan agentes farmacológicos que podrían atacar los TFG en niños con TEA. Las alteraciones del sistema inmunológico, la epigenética, el microbioma intestinal, el metabolismo mitocondrial y el eje intestino-cerebro se han implicado en la etiología del TEA y los TFG y pueden representar posibles objetivos de intervención. El término posbióticos puede considerarse como un término general para todos los sinónimos y términos relacionados de los componentes de la fermentación microbiana, incluidos muchos componentes diferentes, como ácidos grasos de cadena corta, fracciones de células microbianas, proteínas funcionales, polisacáridos extracelulares, lisados ​​celulares, ácido teicoico, peptidoglicano. -muropéptidos derivados y estructuras tipo pili. Los datos emergentes indican que los postbióticos pueden tener efectos inmunomoduladores directos y clínicamente relevantes. Se pueden encontrar pruebas del uso de postbióticos en personas sanas para mejorar la salud general y aliviar los síntomas de diversas enfermedades. En particular, el butirato posbiótico, un ácido graso de cadena corta derivado de la microbiota intestinal, ejerce una acción protectora contra los TFG y los TEA a través de una amplia gama de actividades que involucran a la microbiota intestinal, el sistema inmunológico, los mecanismos epigenéticos y la función mitocondrial. En conjunto, estos datos respaldan firmemente la hipótesis de que la suplementación oral con butirato puede ejercer una acción terapéutica contra los TFG y los síntomas conductuales en niños con TEA. Se ha propuesto butirato para el tratamiento de los TFG, pero su efecto prometedor sobre el TEA se limita a datos preclínicos. El presente ensayo controlado aleatorio, multicéntrico, doble ciego ha sido diseñado rigurosamente para investigar los efectos terapéuticos de la suplementación con butirato oral en niños con TEA (ya sea idiopático o sindrómico) y TFG. En línea con la medicina de precisión y el diseño y mejora del diagnóstico, la terapéutica y el pronóstico utilizando grandes conjuntos de datos complejos, este estudio implementará informática de alto rendimiento e inteligencia artificial en conjuntos de datos clínicos y biológicos multidimensionales. La gran heterogeneidad de los TEA, en términos de etiología y presentación clínica, requiere una mejor comprensión de quién tiene más probabilidades de responder a qué intervenciones, con qué intensidad y durante qué duración, de modo que puedan asignarse a aquellos con mayor probabilidad de beneficiarse al tiempo que se reducen. el coste del tratamiento al Servicio Nacional de Salud. Por lo tanto, existe la necesidad de identificar mediadores y moderadores de la respuesta al tratamiento (factores que predicen una mayor capacidad de respuesta al tratamiento, incluidos factores que influyen en las respuestas de los individuos a diversos tratamientos), lo que permitirá a los médicos adaptar las intervenciones tempranas con más cuidado. Para ello, se explorarán los mediadores y moderadores implicados en el efecto de la suplementación posbiótica sobre los TFG mediante ML realizado sobre variables clínicas y biológicas recopiladas en la plataforma digital Research Electronic Data Capture (REDCap). Identificar patrones/perfiles del niño que responde al tratamiento puede ser importante para evaluar el riesgo durante la etapa temprana y planificar el tratamiento individualizado y la prevención del TEA mediante la modulación de la microbiota.

Cada vez hay más pruebas que sugieren que el microbioma intestinal es uno de los moduladores clave de la comunicación intestino-cerebro en el TEA. El eje cerebro-intestino-microbioma se ha convertido en un área de investigación convincente en el TEA, específicamente en niños. Estudios anteriores sugirieron la presencia de una alteración en la estructura y función del microbioma intestinal en niños con TEA, así como en FGID: disminución de la proporción Bacteroidetes/Firmicutes (conocidos productores de butirato) en muestras fecales de niños con TEA y una reducción significativa de la producción del nivel de butirato por parte del microbioma intestinal. de niños con TEA.

El butirato es un inhibidor de la histona desacetilasa ampliamente conocido debido a su capacidad para cruzar la barrera hematoencefálica. Investigaciones anteriores han demostrado que el tratamiento con butirato de sodio oral mejoró los déficits de comportamiento en ratones BTBR, uno de los modelos animales más sólidos de TEA. Los análisis de la expresión genética de la corteza frontal revelaron que los efectos del butirato en el comportamiento eran atribuibles a una modulación positiva de los genes implicados en el equilibrio excitador/inhibidor y la activación neuronal. Específicamente, el butirato de sodio reguló negativamente los genes marcadores de activación neuronal y reguló positivamente los genes de los neurotransmisores inhibidores. Además, recientemente se realizó un ensayo doble ciego en niños de 3 a 8 años con TEA para evaluar el efecto de la suplementación con L. Reuteri (6 meses) sobre los déficits sociales, los síntomas gastrointestinales (GI) y la respuesta inmune. Los hallazgos no publicados mostraron que L. Reuteri aumentó significativamente las puntuaciones de los subdominios sociales del Sistema de Evaluación de la Conducta Adaptativa y disminuyó la puntuación total de la Escala de Respuesta Social y los síntomas gastrointestinales (GI) a los 6 meses. Los resultados de comportamiento basados ​​en la estratificación del cociente inteligente (CI) también revelaron la eficacia de L. Reuteri en los dominios sociales y gastrointestinales en niños con TEA con un rango de CI normal. Estos estudios destacan el papel prometedor de los probióticos y postbióticos en los niños con TEA.

Objetivos. Se llevará a cabo un ensayo controlado aleatorio secuencial, multicéntrico, doble ciego de butirato frente a placebo en 128 niños con TEA (tamaño de muestra estimado) para evaluar la eficacia de la suplementación posbiótica sobre los trastornos gastrointestinales funcionales en niños con TEA. Un objetivo secundario es definir si la suplementación con butirato podría influir en el comportamiento y los síntomas centrales del TEA y en qué medida. El tercer objetivo es identificar los determinantes clínicos y/o biológicos de la respuesta de los niños con TEA a la suplementación posbiótica.

Materiales y métodos. Azienda Ospedaliera Universitaria Federico II de Nápoles y el Hospital Policlínico Tor Vergata invitarán a padres de niños con TEA de 3 a 6 años a participar en el estudio. Si están de acuerdo, se proporcionará información completa sobre el protocolo y se recopilará el consentimiento informado firmado por escrito. El diagnóstico, la gravedad y el funcionamiento clínico del TEA se definirán de acuerdo con los criterios del Manual diagnóstico y estadístico de trastornos mentales (DSM-5) y las pruebas estándar; El diagnóstico de FGID se realizará mediante el cuestionario de Criterios de Roma III y el 6-GSI. Los hábitos alimentarios de los niños se evaluarán mediante el diario alimentario de 3 días. Los centros clínicos enviarán datos de edad, sexo y coeficiente intelectual al Istituto Superiore di Sanità para el procedimiento de aleatorización centralizado en la plataforma REDCap. Al inicio (Punto de tiempo 0), los padres serán invitados a la Azienda Ospedaliera Universitaria Federico II de Nápoles y al Hospital Policlinico Tor Vergata para una evaluación clínica integral que incluye una entrevista anamnésica y la administración de pruebas estandarizadas para autismo y síntomas gastrointestinales, desarrollo global y adaptación y comportamiento. marcha. Se recolectarán muestras de sangre y heces para análisis genéticos y metabólicos y también se realizará una electroencefalografía.

Los padres recibirán suplementos de butirato o placebo durante 16 semanas (4 meses), según el proceso de asignación. El tratamiento se numerará según el esquema de aleatorización sin referencia a la asignación de grupos, que solo lo conoce el estadístico del Istituto Superiore di Sanità que genera la lista. El Servicio de Farmacia Central del Hospital Académico Federico II de Nápoles preparará los sobres y el contenido de los tratamientos indistinguibles (mismo color, olor, sabor). Los centros clínicos repetirán una evaluación completa al final del período de suplementación (Punto de tiempo 1). En el Punto de Tiempo 2 (después de 4 meses al final del Punto de Tiempo 1), se pedirá a los padres que completen los cuestionarios del Punto de Tiempo 1 para evaluar el efecto a largo plazo (consolidación) de la suplementación. Para evitar mayores molestias a los niños y las familias, no se tomarán muestras de sangre ni heces en el momento 2.

Los determinantes de la respuesta a la suplementación con butirato y los biomarcadores que diferencian a los que responden de los que no se identificarán mediante la implementación de computación de alto rendimiento e inteligencia artificial en los conjuntos de datos clínicos y biológicos multidimensionales recopilados en la plataforma digital desarrollada y administrada por el Istituto Superiore di Sanità. Utilizando el enfoque ML, un subconjunto de la inteligencia artificial, la Universidad Federico II de Nápoles analizará el conjunto de datos para establecer relaciones sin modelado preasignado. ML es un enfoque innovador para proporcionar predicciones sólidas, superar los modelos estadísticos descriptivos y demostrar un gemelo digital para los fenómenos considerados. Los factores clínicos, conductuales, inflamatorios e inmunológicos están alterados en el TEA. Sin embargo, la gran variabilidad de estos problemas entre las personas con TEA hace que sea difícil predecir quién tiene más probabilidades de responder a una intervención específica, con qué intensidad y durante qué duración. Para este objetivo, los investigadores desarrollarán un modelo probabilístico de integración de datos multidominio que consta del microbioma intestinal, biomarcadores inmunológicos e inflamatorios en sangre periférica y muestras fecales, y biomarcadores clínicos/conductuales que utilizan ML para mejorar la terapéutica y predecir el pronóstico del TEA. . Las variables clínicas y de comportamiento que se incluirán en el conjunto de datos se recopilarán mediante las pruebas/cuestionarios descritos en el diseño experimental. El microbioma intestinal y las variables inmunes e inflamatorias se recopilarán en muestras de sangre y heces al inicio del estudio (Punto de tiempo 0) y al final de la suplementación (Punto de tiempo 1). La composición del microbioma intestinal se caracterizará mediante metagenómica de escopeta. Los genomas de las cepas dominantes también se reconstruirán con un sistema estándar recientemente validado y se compararán para definir si existe una variación en el nivel de la cepa tras el tratamiento con butirato. Los niveles de ácidos grasos de cadena corta fecales (SCFA: acetato, propionato y butirato) se determinarán mediante cromatografía de gases-espectrometría de masas, como se describió anteriormente. La composición alterada del microbioma intestinal puede alterar la barrera intestinal, permitiendo potencialmente la translocación de bacterias y sus antígenos, toxinas y metabolitos y dando lugar a múltiples alteraciones de la producción de citocinas, poblaciones de células inmunitarias y marcadores de activación celular.

La aleatorización y la ocultación de la asignación serán realizadas por el Istituto Superiore di Sanità. La aleatorización se generará mediante el procedimiento Ralloc en STATA, gestionado a través de la plataforma RECap después de la inscripción y proporcionado a los médicos por el Istituto Superiore di Sanità. Se definieron procedimientos operativos estándar (POE) específicos para garantizar la integridad del estudio y del ensayo. Un estadístico ciego analizará los datos utilizando Stata 16.1.