PEG-laksatiivit suolen valmisteluun ja suoliston mikrobistoon kolesystektomiassa

Suoliston mikrobiston epätasapainoa on liitetty erilaisiin ruoansulatuskanavan ja aineenvaihdunnan häiriöihin. Polyeteeniglykoliin (PEG) perustuvat laksatiivit, joita käytetään rutiininomaisesti suolen puhdistukseen ennen kolonoskopiaa, aiheuttavat ohimenevää osmoottista ripulia, ja eläinmalleissa on osoitettu, että ne aiheuttavat pitkäaikaisia muutoksia mikrobiston koostumuksessa ja toiminnassa. Samaan aikaan sappirakon poisto, yksi yleisimmistä vatsan leikkauksista, muuttaa sappihapon virtausta ja enterohepaattista kiertoa, mikä voi muokata suoliston mikrobiekosysteemiä ja on liitetty lisääntyneeseen leikkauksen jälkeisen ripulin ja jopa paksusuolen kasvainten riskiin. Näistä riippumattomista vaikutuksista huolimatta sappirakon poiston ja PEG-pohjaisen suolen valmistelun yhteisvaikutusta ihmisen suoliston mikrobistoon ei ole systemaattisesti tutkittu.

Tämä on prospektiivinen, rinnakkaisryhmäinen, havainnoiva kohorttitutkimus, joka suoritetaan Tongjin sairaalassa, Huazhongin tieteen ja tekniikan yliopistossa. Yhteensä noin 20 osallistujaa rekrytoidaan ja jaetaan kahteen ryhmään: sappirakon poistoryhmään, joka koostuu henkilöistä, jotka ovat käyneet läpi sappirakon poiston vähintään kuusi kuukautta ennen rekrytointia ja joille on suunniteltu seulonta- tai seurantakolonoskopia; sekä kontrolliryhmään, joka koostuu ikä- ja sukupuolivastineisista henkilöistä, joilla on ehjä sappirakko ja joille on myös suunniteltu kolonoskopia.

Kelpoiset osallistujat ovat 18–75-vuotiaita, eivät ole sairastaneet suuria elinten sairauksia, eivät ole käyttäneet antibiootteja, probiootteja tai prebiootteja kuuden kuukauden aikana ennen rekrytointia, eivätkä heillä ole vasta-aiheita kolonoskopialle tai PEG:n käytölle. Poissulkemiskriteerit sisältävät raskauden, vakavan sydän- tai keuhkovajaantumisen, mielenterveyden häiriöt ja kyvyttömyyden noudattaa ulostenkeräysmenettelyjä.

Kaikki osallistujat käyvät läpi standardoidun suolen valmistelun käyttäen 2–4 litraa PEG-4000/3350-liuosta rutiinikäytännön mukaisesti. Kokeellista interventiota ei anneta.

Osallistujat keräävät itse noin 10 g:n ulostenäytteet kotonaan annettujen keräyspakettien avulla viidessä ennalta määritellyssä ajankohdassa: kolmen päivän sisällä ennen suolen valmistelua (perustaso), ensimmäisessä ei-vesimäisessä ulosteessa kolonoskopian jälkeen sekä kuukauden, kolmen kuukauden ja kuuden kuukauden kuluttua kolonoskopiasta, kullakin sallitulla ikkunalla ±7 päivää kuukauden käynnille ja ±14 päivää kolmen ja kuuden kuukauden käynneille. Näytteet jäädytetään välittömästi –80 °C:ssa, kunnes DNA eristetään. Ulosteiden genomista DNA:ta analysoidaan shotgun-metagenomiasekvensoinnilla DNBSEQ-T7-alustalla. Raaka-lukuja suodatetaan fastp:llä poistamaan adapterisaastetta ja laadultaan heikkoja sekvenssejä. Laadukkaat lukujonot kohdistetaan ihmisen genomiin poistaakseen isäntä-DNA, ja jäljelle jääviä lukuja käytetään taksonomiseen profilointiin MetaPhlAn- tai Kraken2/Bracken-työkaluilla sekä toiminnalliseen profilointiin HUMAnN3-työkalulla UniRef90- ja KEGG-tietokantoja vastaan.

Ensisijainen lopputulos on suoliston mikrobiston α-monimuotoisuuden muutos, mitattuna Shannonin, Simpsonin ja Chao1-indekseillä, sekä β-monimuotoisuus, arvioituna Bray-Curtis-epäsamankaltaisuudella ja UniFrac-etäisyyksillä, sekä ryhmien sisällä että ryhmien välillä viiden aikapisteen aikana.

Toissijaisia lopputuloksia ovat tiettyjen taksonien ajallinen dynamiikka, kuten Firmicutes/Bacteroidetes-suvun suhde ja butyraattia tuottavat suvut; lajien ja toiminnallisten reittien erilainen runsaus, mukaan lukien KEGG-moduulit ja MetaCyc-reaktiot; sekä korrelaatio mikrobiston koostumuksen muutosten ja kliinisten parametrien välillä, esimerkiksi sappirakon poiston jälkeinen aika ja ulostamistiheys.

Kaikki tilastolliset analyysit suoritetaan R-ohjelmistolla. Ryhmän sisäisiä vertailuja ajan kuluessa arvioidaan Friedman-testillä tai toistomittausvarianssianalyysillä tai ei-parametrisilla vastineilla, joita seuraa jälkitestit parittaisilla Wilcoxonin merkkirankitesteillä väärän löydöksen korjauksella. Ryhmien välistä vertailuja kussakin aikapisteessä analysoidaan Mann-Whitney U-testillä tai lineaarisilla sekavaikutusmalleilla, joissa säädellään mahdollisia sekoittavia tekijöitä. Pääkoordinaattianalyysi Bray-Curtis-etäisyyksiin perustuen visualisoi yhteisöjen erottumisen, ja permutaatioperusteinen monimuuttujavarianssianalyysi testaa merkitsevää klusterointia. Lineaarinen diskriminanttianalyysivaikutuskoko tunnistaa taksonit, joiden runsaus eroaa ryhmien välillä, käyttäen LDA-pistekynnystä >2,0 ja p <0,05.

Tutkimusprotokolla on hyväksytty Tongjin sairaalan lääketieteellisessä eettisessä komiteassa, Tongjin lääketieteellisessä korkeakoulussa, Huazhongin tieteen ja tekniikan yliopistossa. Kirjallinen tietoon perustuva suostumus saadaan kaikilta osallistujilta ennen rekrytointia. Tuloksia levitetään vertaisarvioitujen julkaisujen ja tieteellisten konferenssien kautta.

Profiloimalla pitkittäisesti sappirakon poistettujen ja ei-poistettujen henkilöiden suoliston mikrobistoa, jotka altistuvat samalle suolen valmisteluregimenille, tämä tutkimus selvittää, altistaako aiempi sappirakon poisto potilaita vakavammalle tai pitkittyneemmälle PEG:n aiheuttamalle dysbioosille. Löydökset voivat tarjota mikrobiologisen perustelun räätälöidyille suolen valmistelumenettelyille tai mikrobistokohdennetuille interventioille, kuten probiooteille tai kolonoskopian jälkeiselle ruokavaliokäytännölle, tässä kasvavassa potilasväestössä.