Prebiootit ja ruokavalio "vuotavan" suoliston vähentämiseksi Crohnin tautipotilaiden ensimmäisen asteen sukulaisissa

1. Tausta:

   Crohnin tauti (CD) on krooninen suolistotulehdus, jota sairastaa noin 130 000 kanadalaista. Sen esiintyvyys ja esiintyvyys kasvavat maailmanlaajuisesti. Taudin etiologiaa ei tunneta; sen patogeneesin uskotaan kuitenkin välittävän kommensaaliset suolistobakteerit, joihin ympäristötekijät vaikuttavat geneettisesti herkässä isännässä. On tunnettua, että CD-alttiudella on vahva geneettinen komponentti, sillä jopa 12 %:lla potilaista on suvussa ollut tulehduksellinen suolistosairaus (IBD). Genominlaajuiset assosiaatiotutkimukset (GWAS) ovat tunnistaneet yli 230 yhden nukleotidin polymorfismia (SNP), jotka liittyvät IBD:hen. Riskiin liittyvät SNP:t näyttävät kuitenkin aiheuttavan vain osan havaitusta IBD:n periytyvyydestä, koska monet terveet yksilöt ja Crohnin potilaiden sukulaiset, joilla on näitä riskialleeleja, eivät koskaan kehitä tautia.

   Suoliston mikrobiomi, joka on myös osallisena CD-patogeneesissä, on myös tietyssä määrin perinnöllistä. Jopa kolmasosa suoliston bakteereista on periytyviä, mikä lisää mahdollisuutta, että tietyt isäntägeneettiset variantit muokkaavat yksilöllistä vaihtelua mikrobiprofiileissa. 582 terveellä yksilöllä tehdyssä tutkimuksessa havaittiin, että suuri geneettinen IBD-riski liittyi butyraattia tuottavan Roseburian suhteellisen runsauden vähenemiseen. Ruokavalio voi itsenäisesti vaikuttaa suoliston mikrobiomiin lyhyellä ja pitkällä aikavälillä. IBD:n väestöpohjaiset tutkimukset osoittavat, että runsas kokonaisrasvojen, n-6-monityydyttymättömien rasvahappojen (PUFA) ja lihan saanti liittyy voimakkaasti IBD-riskiin, kun taas runsas hedelmien ja vihannesten saanti vähentää tätä riskiä. Eläinkokeissa on kuvattu paksusuolentulehduksen runsasrasvaisen ruokavalion patogeneesin taustalla olevia mekanismeja, mukaan lukien Paneth-solujen väheneminen ja Paneth-solujen vähemmän antimikrobisten peptidien tuotanto ohutsuolessa; pienentynyt pikarisolujen lukumäärä ja vähemmän erittyvä musiini pikarisolujen toimesta ohutsuolessa; tiiviiden liitosproteiinien, kuten okludiinin, vähentyneet tasot sykkyräsuolessa, mitä edelleen havainnollistaa lisääntynyt ohutsuolen läpäisevyys; lisääntynyt IL-6:n eritys paksusuolessa; ja lopulta lisääntynyt patobionttien, kuten Atopobium ja Proteobacteria ulosteessa, määrä. Nämä tiedot viittaavat siihen, että runsasrasvaisella ruokavaliolla (esimerkkinä länsimaisesta ruokavaliosta) on merkittävä vaikutus suoliston immuniteettiin ja estetoimintaan sekä dysbioosin ja patobiontin laajentumisen induktio, mikä voi lopulta altistaa tulehduksellisen suolistosairauden kehittymiselle.

   N-6 PUFA:t on tunnistettu IBD:n riskitekijäksi. Kanadalaiset kuluttavat tällä hetkellä 5-10 % ravinnosta n-6 PUFA:sta, mikä johtuu Kanadan Food Guide -oppaan suosittelemasta lisääntyneestä kasviöljyjen kulutuksesta. Samaan aikaan n-3 PUFA:iden (dokosaheksaeenihappo ja eikosapentaeenihappo) kulutus, joilla on tulehdusta estäviä vaikutuksia, edustaa vain 0,15 % ravinnon energiasta. Sekä n-6- että n-3-PUFA:t ovat eikosanoidien esiasteita, jotka säätelevät tulehdusta, mutta polarisoivat. N-6 PUFA:t edistävät tulehdusta edistävien sarjan 2 prostaglandiinien (kuten prostaglandiini E2, PGE2), tromboksaanien ja sarjan 4 leukotrieenien tuotantoa ja pahentavat myös hiiren paksusuolentulehdusta useissa malleissa. Sitä vastoin n-3 PUFA:illa on anti-inflammatorisia ominaisuuksia, jotka johtavat sarjaan 3 PGE, sarjan 5 leukotrieeneihin ja resolviineihin, jotka vähentävät tulehdusvälittäjien siirtymistä vauriokohtaan. Kliiniset tutkimukset ovat kuitenkin osoittaneet ristiriitaisia ​​tuloksia kalaöljyn käytöstä n-3 PUFA:iden lähteenä IBD:ssä. Aikaisemmin on osoitettu, että kalaöljy voi rikastua suoliston patobionteilla ja pahentaa kuolleisuutta tarttuvan paksusuolentulehduksen aikana hiirillä, kun sitä lisätään n-6 PUFA-rikkaaseen ruokavalioon, mutta ei, jos se yhdistetään muihin rasvahappoihin, mikä paljastaa taustaruokavalion tärkeyden. Siksi ruokavalion, jossa on vähemmän n-6 PUFA:ta mutta enemmän kuitua, ehdotetaan suojaavan IBD:ssä.

   Lisääntynyt ohutsuolen läpäisevyys tai niin kutsuttu "vuotava suolisto" on liitetty moniin kroonisiin sairauksiin, kuten liikalihavuuteen, tyypin 2 diabetekseen ja IBD:hen. Lisääntynyt suolen läpäisevyys on myös yksi mahdollisista CD:n patogeneettisistä riskitekijöistä, jotka on tunnistettu jopa 20 %:lla 10 vuoden pitkittäistutkimuksestamme, jossa oli mukana Crohnin tautipotilaiden terveitä ensimmäisen asteen sukulaisia ​​(FDR). Lisäksi tietyt ruokavaliot, kuten runsasrasvaiset, glukoosi- tai fruktoosipitoiset ruokavaliot, voivat myös aiheuttaa estetoiminnan häiriöitä ja lisätä suoliston läpäisevyyttä, mikä lisää riskiä sairastua metaboliseen endotoksemiaan ja krooniseen suolistotulehdukseen. Sitä vastoin ohutsuolen läpäisevyyden vähentäminen heikentää kokeellista paksusuolentulehdusta. Nämä havainnot viittaavat siihen, että suolen läpäisevyyden heikkeneminen voi vähentää riskitekijöitä, jotka johtavat CD:n kehittymiseen CD-potilaiden FDR:ssä.

   Eläinmalleilla ja terveillä vapaaehtoisilla tehdyt tutkimukset kuvasivat suoliston läpäisevyyden vähenemistä β-fruktaanien nauttimisen jälkeen. Prebioottien tehokkuus kokeellisessa IBD:ssä riippuu kuitenkin myös ruokavalion taustakoostumuksesta. Havaitsimme äskettäin, että n-6- ja n-3-PUFA:iden saanti moduloi β-fruktaaneja suojaavaa vaikutusta HLA-B27-rotan paksusuolentulehduksessa. Nämä tiedot osoittavat, että β-fruktaanityyppiset prebiootit ovat hyödyllisiä, mutta viittaavat myös siihen, että ruokavalion lipidikoostumus voi muuttaa kliinisiä tuloksia. Koska useimmat kanadalaiset syövät runsaasti n-6 / vähän n-3 PUFA:ta sisältävää ruokavaliota, ehdotamme, että rasvahappojen yhdistelmä, mukaan lukien n-3 PUFA:t, kumoaa n-6 PUFA:n vaikutuksen β-fruktaaneihin ja parantaa (lisäksi) kliinistä vastetta.

2. Tutkimuksen hypoteesi ja tavoitteet:

Perustuen β-fruktaanien tehokkuuteen suoliston läpäisevyyden vähentämisessä ja suoliston immuniteetin säätelyssä, jotka on osoitettu kokeellisissa malleissa ja kliinisissä tutkimuksissa terveillä osallistujilla sekä ruokavalion vaikutuksesta suoliston mikrobiomiin, paksusuolentulehduksen kehittymiseen ja prebioottien aktiivisuuteen, oletamme, että β-fruktaanit yhdistelmänä korkean n-3 PUFA:n/matalalla n-6 PUFA:n ruokavaliolla (samanlainen kuin Välimeren ruokavalio) voi vähentää ohutsuolen läpäisevyyttä ja estää kroonista suolistotulehdusta CD-potilaiden FDR:ssä, mikä liittyy parantuneeseen suolen mikrobiotan aineenvaihduntaan.

Tämän hypoteesin täyttämiseksi ehdotetaan seuraavia tavoitteita:

1. Sen arvioimiseksi, voivatko β-fruktaanien oraalinen anto ja ruokavaliomuutokset parantaa ohutsuolen läpäisevyyttä (mitattuna virtsaan erittyneellä laktuloosilla ja mannitolilla) niissä FDR:issä, joiden läpäisevyys on epänormaali.
2. Arvioida mitkä suojamekanismit liittyvät läpäisevyyden muutoksiin, kuten muutoksiin kiertävässä zonuliinissa, glukagonin kaltaisessa peptidissä 2 (GLP-2) ja plasman endotoksiinissa, sekä muutoksiin suoliston mikrobiota koostumuksessa ja lyhytketjuisessa rasvahappotuotannossa.
3. Opintosuunnitelma:

Osallistujat (CD-potilaiden ensimmäisen asteen sukulaiset; yhteensä 40) satunnaistetaan saamaan joko β-fruktaaneja (12 gramman päiväannos Prebiotin®ia, oligofruktoosirikastettua inuliinia suhteessa 1:1, joka vastaa Orafti®Synergy1:tä, toimittaa Jackson GI Lääketieteellinen) tai lumelääke (sulava maltodekstriini, 5 grammaa vuorokausiannos, isokalorinen - 12 g/d Prebiotin®) sekä ruokavalion interventio. PUFA:iden n-3 ja n-6 saannin hallitsemiseksi osallistujat saavat ravitsemusneuvontaa rekisteröidyltä ravitsemusterapeutilta. Välimeren ruokavaliomalli (MDP) (kutsutaan myös jäljempänä "matala n-6 PUFA-dieetti"), jossa on lisätty n-3 PUFA:ta, tyydyttyneitä rasvahappoja (SFA) ja kertatyydyttymättömiä rasvahappoja (MUFA) ja vähennetty n-6 PUFA:n ravinnon saantia hyväksytty sopivaksi vähä-n-6-PUFA-ruokavalioksi. Osallistujia, joita ei määrätä "Low n-6 PUFA -dieetille", neuvotaan noudattamaan Kanadan ruokaoppaan suosituksia ("Control diet"). Siten tähän lumekontrolloituun tutkimukseen osallistuu 2 interventioryhmää, joissa kussakin käsissä on 20 osallistujaa: 1) Prebiotiini + "Low n-6 PUFA Diet"; 2) lumelääke + kontrolliruokavalio

Suolen läpäisevyyttä arvioidaan käyttämällä laktuloosi/mannitoli-suhdetta (viikoilla 0 ja 6) sekä seerumi/plasma-markkereita suoliston läpäisevyyden mittaamiseksi, mukaan lukien zonuliini, glukagonin kaltainen peptidi 2 (GLP-2) ja lipopolysakkaridit (LPS) (viikko 0) ja 6). Tutkimme myös prebioottisen tuotteen ja ruokavalion vaikutusta ulosteen mikrobiston koostumukseen ja aktiivisuuteen (ulosteen lyhytketjuisina rasvahappoina ja sappihappoina) (viikot 0 ja 6). Huomiota kiinnitetään myös näiden prebioottien turvallisuuteen ja siedettävyyteen FDR:ssä käyttämällä kyselylomakkeita, jotka liittyvät haittatapahtumiin/dyspepsiaan ja ruoansulatuskanavan tottumuksiin (viikot 0, 3 ja 6).

Koska ruokavalio on myös osa interventiotutkimusta ja sen uskotaan vaikuttavan suoliston läpäisevyyteen ja prebioottiseen toimintaan, kaikki osallistujat saavat ravitsemusneuvontaa ja heidän odotetaan noudattavan suositeltua ruokavaliota. Pitkäaikainen ravinnonsaanti korreloi yksilön bakteeritaksonien kanssa, joten on tärkeää määrittää tämä määrä ennen ruokavalioon ryhtymistä. Osallistujat täyttävät online-version Canadian Diet History Questionnaire II:sta (C-DHQ II), joka on ruokatiheyskysely, jolla arvioidaan heidän opiskelua edeltävää ruokavaliotaan (tavanomaista ruokavaliota) kuluneen vuoden aikana. Arvioidakseen ruokavalion noudattamista osallistujat suorittavat Kanadan mukautuksen Automated Self-Administred 24-tunnista (ASA24-Canada-2016), joka on validoitu 24 tunnin ruokavalion palautus. Tutkimusravitsemusterapeutti käy läpi muistoja ja antaa osallistujille palautetta tulosten perusteella - tukeakseen ruokavaliomuutoksia. Lisäksi osallistujat suorittavat Mediterrane Dietary Serving Score (MDSS) -pisteen. MDSS on validoitu instrumentti, jolla mitataan MDP:n noudattamista ruoka-annosten ja ruokaryhmien kulutuksen perusteella. ASA-24 ja MDSS valmistuvat tutkimuksen 0, 3 ja 6 viikon kohdalla.

Tutkimus kestää 6 viikkoa lähtötilanteesta, jolloin tutkimuksen osallistujat saavat prebioottihoitoa tai lumelääkettä (maltodekstriini) ruokavalion neuvonnan ja interventioiden lisäksi.

Oligofruktoosilla rikastetun inuliinin oraalinen saanti paksusuolitulehduksen rottamallissa sekä haavaista paksusuolitulehdusta (UC) sairastavilla potilailla pystyi lisäämään ulosteen bifidobakteereja ja lisäämään mahdollisesti suojaavia butyraattia tuottavia bakteereja ja niiden butyraattituotantoa paksusuolessa sekä muuttamaan sytokiinituotantoa kaksoispiste edistää tulehdusta estävämpää profiilia. Tässä ehdotetussa tutkimuksessa arvioimme, liittyvätkö tällaiset prebioottien ja ruokavalion aiheuttamat mikrobiston muutokset myös ohutsuolen läpäisevyyden vähenemiseen terveellä populaatiolla, jolla on riski CD:n kehittymiselle. Siksi mittaamme ohutsuolen läpäisevyyttä tutkimuksen alussa ja lopussa sekä keräämme uloste-, veri-/seerumi- ja virtsanäytteitä koko tutkimuksen ajan.

Lisääntynyt ohutsuolen läpäisevyys voi johtua myös joistakin laajalti käytetyistä lääkkeistä, kuten ei-steroidisista tulehduskipulääkkeistä (NSAID), mukaan lukien aspiriini ja ibuprofeeni. Käytännössä kaikki tutkimukset ovat yhtä mieltä siitä, että kaikki tavanomaiset tulehduskipulääkkeet lisäävät ihmisen suoliston läpäisevyyttä 24 tunnin sisällä nauttimisesta ja että tämä on yhtä selvää, kun niitä käytetään pitkään. Tämän hämmentävän tekijän hallitsemiseksi suljemme pois henkilöt, jotka käyttävät tulehduskipulääkkeitä päivittäin. Lisäksi pyydämme osallistujia lopettamaan tulehduskipulääkkeiden käytön viikko ennen seulontaläpäisevyystestiä.