Prebiotici e dieta per ridurre l'intestino "che perde" nei parenti di primo grado dei pazienti con malattia di Crohn

1. Sfondo:

   La malattia di Crohn (CD) è un'infiammazione intestinale cronica, che colpisce circa 130.000 canadesi. La sua incidenza e prevalenza è in aumento in tutto il mondo. L'eziologia della malattia è sconosciuta; tuttavia si ritiene che la sua patogenesi sia mediata da batteri intestinali commensali, influenzati da fattori ambientali in un ospite geneticamente suscettibile. È ben noto che la suscettibilità alla CD ha una forte componente genetica con fino al 12% dei pazienti con storia familiare di malattia infiammatoria intestinale (IBD). Studi di associazione genome-wide (GWAS) hanno identificato più di 230 polimorfismi a singolo nucleotide (SNP) associati a IBD. Tuttavia, gli SNP associati al rischio sembrano rappresentare solo una parte dell'ereditabilità IBD osservata, poiché molti individui sani e parenti di pazienti di Crohn che portano questi alleli di rischio non sviluppano mai la malattia.

   Anche il microbioma intestinale, anch'esso implicato nella patogenesi della celiachia, ha un certo grado di ereditarietà. Fino a un terzo dei batteri intestinali è ereditabile, aumentando la possibilità di specifiche varianti genetiche dell'ospite che modellano la variabilità individuale nei profili microbici. Uno studio con 582 individui sani ha rilevato che un elevato rischio genetico per IBD era associato a una diminuzione dell'abbondanza relativa della Roseburia che produce butirrato. La dieta in modo indipendente può influenzare il microbioma intestinale a breve e lungo termine. Studi basati sulla popolazione in IBD indicano una forte associazione di elevate assunzioni dietetiche di grassi totali, acidi grassi polinsaturi n-6 (PUFA) e carni con un aumentato rischio di IBD, mentre un'elevata assunzione di frutta e verdura riduce tale rischio. Studi sugli animali hanno descritto i meccanismi alla base della patogenesi delle diete ricche di grassi nella colite, tra cui una ridotta area delle cellule di Paneth e una minore produzione di peptidi antimicrobici da parte delle cellule di Paneth nell'intestino tenue; ridotto numero di cellule caliciformi e meno mucina secreta dalle cellule caliciformi nell'intestino tenue; livelli ridotti di proteine ​​della giunzione stretta come l'occludina nell'ileo, ulteriormente illustrata dall'aumento della permeabilità dell'intestino tenue; aumento della secrezione di IL-6 nel colon; e infine un'abbondanza espansa di patogeni, come Atopobium e Proteobacteria nelle feci. Questi dati suggeriscono che una dieta ricca di grassi (come esempio di dieta occidentale) ha un effetto significativo sull'immunità intestinale e sulla funzione di barriera insieme all'induzione della disbiosi e dell'espansione patobionte che possono infine predisporre allo sviluppo della malattia infiammatoria intestinale.

   I PUFA N-6 sono stati identificati come un fattore di rischio per IBD. I canadesi attualmente consumano il 5-10% di energia alimentare da n-6 PUFA, a causa dell'aumento del consumo di oli vegetali raccomandati dalla Canada's Food Guide. Nel frattempo il consumo di PUFA n-3 (acido docosaesaenoico e acido eicosapentaenoico) con azioni antinfiammatorie, rappresenta solo lo 0,15% dell'energia alimentare. Entrambi i PUFA n-6 e n-3 sono precursori di eicosanoidi che regolano l'infiammazione ma in modo polarizzante. N-6 PUFA, promuovono la produzione di prostaglandine pro-infiammatorie di serie 2 (come la prostaglandina E2, PGE2), trombossani e leucotrieni di serie 4 e hanno anche esacerbato la colite murina in diversi modelli. Al contrario, i PUFA n-3 hanno proprietà antinfiammatorie che portano alla serie 3 PGE, ai leucotrieni serie 5 e alle resolvine, che riducono la traslocazione dei mediatori infiammatori nel sito della lesione. Tuttavia studi clinici hanno mostrato risultati contrastanti sull'uso dell'olio di pesce come fonte di PUFA n-3 nelle IBD. In precedenza è stato dimostrato che l'olio di pesce può causare un arricchimento di patogeni intestinali e un peggioramento della mortalità durante la colite infettiva nei topi se aggiunto a una dieta ricca di n-6 PUFA, ma non se combinato con altri acidi grassi, rivelando l'importanza della dieta di base. Pertanto, si propone che una dieta con un ridotto apporto di n-6 PUFA ma con una maggiore assunzione di fibre sia protettiva nelle IBD.

   L'aumento della permeabilità dell'intestino tenue o cosiddetta "leaky gut" è stato associato a molte condizioni croniche come l'obesità, il diabete di tipo 2 e l'IBD. L'aumento della permeabilità intestinale è anche uno dei potenziali fattori di rischio patogenetico per CD identificato fino al 20% della nostra popolazione di studio longitudinale di 10 anni di parenti sani di primo grado (FDR) di pazienti con malattia di Crohn. Inoltre, alcune diete come quelle ad alto contenuto di grassi, glucosio o fruttosio possono anche causare disfunzioni della barriera e aumentare la permeabilità intestinale, aumentando così il rischio di sviluppare endotossiemia metabolica e infiammazione intestinale cronica. Al contrario, la riduzione della permeabilità dell'intestino tenue attenua la colite sperimentale. Questi risultati suggeriscono che la riduzione della permeabilità intestinale può ridurre i fattori di rischio che portano allo sviluppo di CD in FDR di pazienti con CD.

   Studi condotti con modelli animali e volontari sani hanno descritto una riduzione della permeabilità intestinale in seguito al consumo di β-fruttani. Tuttavia, l'efficacia dei prebiotici nell'IBD sperimentale dipende anche dalla composizione della dieta di base. Abbiamo recentemente scoperto che l'effetto protettivo dei β-fruttani nella colite di ratto HLA-B27 è modulato dall'assunzione di PUFA n-6 e n-3. Questi dati evidenziano che i prebiotici di tipo β-fruttanico sono utili, ma suggeriscono anche che la composizione lipidica della dieta di base può modulare gli esiti clinici. Poiché la maggior parte dei canadesi consuma una dieta ricca di n-6/bassa di n-3 PUFA, proponiamo che una combinazione di acidi grassi che includa PUFA n-3 superi l'effetto dei PUFA n-6 sui β-fruttani e (ulteriormente) migliori la risposta clinica.

2. Ipotesi di studio e obiettivi:

Sulla base dell'efficacia dei β-fruttani nella riduzione della permeabilità intestinale e nella regolazione dell'immunità intestinale mostrata in modelli sperimentali e studi clinici con partecipanti sani, nonché sull'effetto della dieta sul microbioma intestinale, sullo sviluppo della colite e sull'attività dei prebiotici, ipotizziamo che i β-fruttani in combinazione con una dieta ad alto contenuto di PUFA n-3/basso contenuto di PUFA n-6 (simile a una dieta mediterranea) può ridurre la permeabilità dell'intestino tenue e prevenire l'infiammazione intestinale cronica nella FDR dei pazienti con MC, associata a un miglioramento del metabolismo del microbiota intestinale.

Per soddisfare questa ipotesi si propongono i seguenti obiettivi:

1. Valutare se la somministrazione orale di β-fruttani e i cambiamenti nella dieta possono migliorare la permeabilità dell'intestino tenue (misurata dal lattulosio e dal mannitolo escreti nelle urine) in quei FDR con permeabilità anomala.
2. Valutare quali meccanismi protettivi sono associati ai cambiamenti di permeabilità come alterazioni della zonulina circolante, del peptide 2 simile al glucagone (GLP-2) e dell'endotossina plasmatica, nonché cambiamenti nella composizione del microbiota intestinale e nella produzione di acidi grassi a catena corta.
3. Disegno dello studio:

I partecipanti (parenti di primo grado di pazienti affetti da CD; 40 in totale) saranno randomizzati a ricevere β-fruttani (dose giornaliera di 12 grammi di Prebiotin®, inulina arricchita con oligofruttosio in rapporto 1:1, equivalente a Orafti®Synergy1, fornito da Jackson GI Medical), o placebo (maltodestrina digeribile, dose giornaliera 5 grammi, isocalorico a 12 g/d Prebiotin®) così come intervento dietetico. Al fine di controllare l'assunzione di PUFA n-3 e n-6, i partecipanti riceveranno consulenza nutrizionale da un dietista registrato. Il modello di dieta mediterranea (MDP) (chiamato anche di seguito "dieta a basso contenuto di PUFA n-6") con aumento di PUFA n-3, acidi grassi saturi (SFA) e acidi grassi monoinsaturi (MUFA) e ridotto apporto alimentare di PUFA n-6 sarà adottato come dieta adatta a basso contenuto di n-6 PUFA. Ai partecipanti che non verranno assegnati alla "dieta a basso contenuto di n-6 PUFA" verrà consigliato di seguire le raccomandazioni della Guida alimentare canadese ("dieta di controllo"). Pertanto, questo studio controllato con placebo coinvolgerà 2 gruppi di intervento con 20 partecipanti in ciascun braccio: 1) Prebiotina + "Dieta a basso contenuto di n-6 PUFA"; 2) Placebo + dieta di controllo

La permeabilità intestinale sarà valutata utilizzando il rapporto lattulosio/mannitolo (alle settimane 0 e 6), così come marcatori sierici/plasmatici per la permeabilità intestinale tra cui zonulina, glucagone-like peptide 2 (GLP-2) e lipopolisaccaridi (LPS) (settimane 0 e 6). Studieremo anche l'effetto del prodotto prebiotico e della dieta sulla composizione e l'attività del microbiota fecale (come acidi grassi fecali a catena corta e acidi biliari) (settimane 0 e 6). Verrà prestata attenzione anche alla sicurezza e alla tollerabilità di questi prebiotici in FDR utilizzando questionari relativi a eventi avversi/dispepsia e abitudini gastrointestinali (settimane 0, 3 e 6).

Poiché anche la dieta fa parte dello studio di intervento e si ritiene che svolga un ruolo nella permeabilità intestinale e nell'attività prebiotica, tutti i partecipanti riceveranno consulenza dietetica e dovranno aderire alla dieta raccomandata. L'assunzione dietetica a lungo termine è correlata ai taxa batterici nell'individuo, quindi è importante quantificarla prima dell'intervento dietetico. I partecipanti completeranno la versione online del Canadian Diet History Questionnaire II (C-DHQ II) che è un questionario sulla frequenza alimentare per valutare la loro dieta pre-studio (dieta abituale) nell'ultimo anno. Al fine di valutare la conformità alle diete, i partecipanti completeranno l'adattamento canadese dell'Automated Self-Administered 24-hour (ASA24-Canada-2016) che è un richiamo dietetico convalidato di 24 ore. Il dietista della ricerca esaminerà i richiami e fornirà feedback ai partecipanti in base ai risultati, al fine di supportare le modifiche alle diete. Inoltre, i partecipanti completeranno il Mediterranean Dietary Serving Score (MDSS). L'MDSS è uno strumento convalidato utilizzato per misurare l'aderenza all'MDP in base al consumo di porzioni di cibo e gruppi di alimenti. L'ASA-24 e l'MDSS saranno completati alle settimane 0, 3 e 6 dello studio.

Lo studio durerà 6 settimane dal basale in cui i partecipanti allo studio riceveranno un trattamento con prebiotici o placebo (maltodestrina) oltre alla consulenza e all'intervento dietetici.

L'assunzione orale di inulina arricchita con oligofruttosio in un modello di colite nel ratto e nei pazienti con colite ulcerosa (CU) è stata in grado di aumentare i bifidobatteri fecali e aumentare i batteri produttori di butirrato potenzialmente protettivi e la loro produzione di butirrato nel colon e di alterare la produzione di citochine nel colon per favorire un profilo più antinfiammatorio. Nell'attuale studio proposto valuteremo se tali cambiamenti del microbiota guidati dai prebiotici e dalla dieta saranno anche associati alla riduzione della permeabilità dell'intestino tenue nella popolazione sana a rischio di sviluppo di MC. Misureremo quindi la permeabilità dell'intestino tenue all'inizio e alla fine dello studio, oltre a raccogliere campioni di feci, sangue/siero e urina durante tutto lo studio.

L'aumento della permeabilità dell'intestino tenue può anche essere causato da alcuni farmaci ampiamente utilizzati come i farmaci antinfiammatori non steroidei (FANS) tra cui l'aspirina e l'ibuprofene. Praticamente tutti gli studi concordano sul fatto che tutti i FANS convenzionali aumentano la permeabilità intestinale nell'uomo entro 24 ore dall'ingestione e che ciò è ugualmente evidente quando vengono assunti a lungo termine. Per controllare questo fattore confondente, escluderemo le persone che assumono FANS su base giornaliera. Inoltre, chiederemo ai partecipanti di interrompere l'assunzione di FANS 1 settimana prima del test di permeabilità allo screening.