Microbioma e composti organici volatili in pazienti con CDH (CDHVOCS)

Obiettivo: Lo scopo di questo studio è valutare i bambini che sono stati arruolati sulla base di un'ernia, del microbioma polmonare e dei composti organici volatili (COV) nell'aria espirata e confrontarli con un gruppo di controllo che non ha un malattie polmonari croniche o acute. Inoltre, la funzione polmonare mediante spirometria, pletismografia di tutto il corpo e procedure di "lavaggio multiplo del respiro" devono essere registrate con precisione e una visita medica sportiva, compresa l'ergospirometria. Inoltre, sarà studiata qualsiasi influenza dei probiotici sul microbioma polmonare nei bambini con ernia diaframmatica.

Disegno dello studio: si tratta di uno studio prospettico su bambini trattati chirurgicamente nella prima infanzia per ernia diaframmatica congenita. Dopo una prima determinazione del microbioma e della composizione delle sostanze organiche volatili nell'aria respirabile e nelle feci e una misurazione della funzionalità polmonare nonché una visita medica sportiva, il gruppo di studio riceve un probiotico (Omnibiotics 6, ottenuto dall'Istituto Allergosan, integratori alimentari) per 3 mesi. Successivamente vengono osservati il ​​microbioma e i COV. I soggetti sono divisi per età, sesso, cura con o senza cerotto. Inoltre, viene effettuato un confronto con un gruppo di controllo che non mostra alcuna malattia polmonare cronica o acuta in base all'età e al sesso del gruppo di prova. Inoltre, in collaborazione con la Divisione di Pneumologia Pediatrica e Allergologia del Dipartimento di Pediatria e Medicina dell'Adolescenza dell'Università di Medicina di Graz, sarà misurata la funzionalità polmonare di pazienti con ex ernia diaframmatica (prima della somministrazione di probiotici) e di un gruppo di controllo . In collaborazione con il Centro Medico di Medicina dello Sport lo sperimentatore effettua anche una visita medico sportiva comprensiva di ergospirometria. La durata dello studio è fissata in 12 mesi.

Partecipanti allo studio: Gruppo di studio: bambini di età compresa tra 6 e 16 anni, iscritti al Dipartimento di Chirurgia Pediatrica e dell'Adolescenza presso l'Università di Medicina di Graz tra il 2000 e il 2010 a causa di un'ernia diaframmatica congenita hanno ricevuto una chiusura operativa con o senza toppa. Gruppo di controllo: bambini di età compresa tra 6 e 16 anni che non hanno malattie polmonari. Reclutato dall'area ambulatoriale presso il Dipartimento di Chirurgia Pediatrica e Adolescenziale dell'Università di Medicina di Graz. L'obiettivo è stabilire un contatto con i suddetti pazienti e i loro genitori e ottenere la disponibilità a partecipare a questo studio mediante una lettera informativa. Il gruppo di controllo dovrebbe provenire dall'area ambulatoriale del Dipartimento di Chirurgia Pediatrica e Adolescenziale dell'Università di Medicina di Graz, previa opportuna informazione ed eventuale consenso.

Analisi del microbioma prima del trattamento con un probiotico: raccolta di materiale campione - in questo caso espettorato - dal tratto respiratorio profondo mediante espettorato indotto dopo inalazione di soluzione salina ipersalina con conseguente provocazione di tosse. Il campione viene quindi surgelato. La misurazione del microbioma viene eseguita come profilo comparativo basato su rDNA 16S tramite sequenziamento di nuova generazione basato su chip come già pubblicato, analizzato utilizzando SnowMAn, Qiime e MOTHUR nonché il proprio software basato su "R". Una profondità di sequenziamento di 5.000-10.000 letture per campione.

Analisi dei COV prima del trattamento con un probiotico: I) Prelievo dei campioni di gas espirato: Un campione dall'inspirazione e due dall'espirazione viene prelevato da ciascun soggetto (n = 3). Per il campionamento, l'investigatore utilizza un sistema di campionamento automatico direttamente collegato a un capnometro. Questo sistema contiene una cosiddetta microestrazione con ago-trappola (NTME) come tecnica di microestrazione e soddisfa i requisiti di un campionamento ottimale al livello tecnicamente più alto attualmente. I campioni di gas espirato ottenuti in questo modo vengono quindi inviati al nostro partner di cooperazione, all'Istituto per l'analisi dei gas respiratori dell'Università di Rostock per l'analisi. II) Analisi dei campioni di gas espirato: lì, i campioni di gas espirato vengono trasferiti termicamente nel flusso di gas di trasporto inerte (He) in un iniettore di un cromatografo. Le sostanze sono assegnate in base al loro tempo di ritenzione nel cromatogramma e al loro spettro di massa. Sconosciuto I composti nel gas espirato vengono identificati mediante confronto con un database di riferimento basato sullo spettro di massa. I dati vitali e di laboratorio, così come le informazioni microbiologiche, sono presi dai reperti dei pazienti. III) Identificazione di biomarcatori di campioni di gas espirato: dai risultati delle misurazioni dei pazienti, vengono determinate quelle sostanze e le concentrazioni di sostanze che sono specifiche per il gruppo di studio 1 e il gruppo 2, ovvero i composti che non sono presenti nel gruppo di confronto o solo in modo significativo concentrazioni inferiori o superiori. I marcatori volatili selezionati, così come eventuali contaminanti volatili che potrebbero essere stati rilevati nell'ambiente, vengono memorizzati in un database di riferimento analitico e, dopo l'eliminazione della contaminazione, raggruppati in profili di marcatori possibilmente specifici per malattia. IV) Analisi dei campioni fecali: I campioni fecali vengono inviati anche all'Istituto per l'analisi dei gas respiratori dell'Università di Rostock per l'analisi e lì analizzati dopo un'adeguata preconcentrazione mediante microestrazione in fase solida (SPME). V) Identificazione di biomarcatori di campioni fecali: questo viene fatto in analogia con i campioni di gas espirato.

Misurazione della funzione polmonare prima del trattamento con un probiotico: misurazione della funzione polmonare mediante spirometria e pletismografia corporea (spirometro Fa Jäger e pletismografo corporeo) e processo di lavaggio dell'azoto (lavaggio del respiro multiplo N2, System Exhalyzer D e Spiroware 3.1, Eco Medics AG, Duernten, Svizzera). La spirometria e la pletismografia corporea vengono eseguite secondo gli standard ERS/ATS pubblicati. Il metodo "multiple breath washout" viene eseguito in respirazione a riposo e rileva la (in)omogeneità della ventilazione a livello della capacità funzionale residua (= FRC = quel volume polmonare che è ancora nei polmoni dopo che è stata lasciata una calma espirazione spontanea) . Il sistema è costituito da un misuratore di portata, un sistema di misurazione del gas ad analisi rapida, un sistema di somministrazione del gas e il relativo software di analisi computerizzata. Come "gas estraneo" verrà utilizzato il 78% del gas presente nell'aria azoto (N2). Viene eseguita una misurazione flusso-volume tramite un flussometro a ultrasuoni eseguito direttamente nel flusso inspiratorio ed espiratorio della persona/paziente sottoposta a test e tramite un sensore laser O2 utilizzando il metodo di misurazione della corrente laterale e un sensore CO2 a infrarossi nella procedura di misurazione della corrente principale (= direttamente nel flusso respiratorio del paziente) la rispettiva concentrazione di gas. La componente N2 viene quindi misurata indirettamente tramite la concentrazione di O2 e CO2 (N2 = 1 - O2 - CO2). Durante la calma respirazione spontanea, il paziente su un boccaglio boccaglio attraverso un filtro antibatterico attraverso il flussometro 100% di ossigeno e quindi "lava" N2 ("lavaggio del respiro multiplo N2"). Così facendo viene visualizzata sullo schermo la curva flusso-volume della respirazione spontanea "online" e viene completata la misurazione al raggiungimento di 1/40 (= 2,5%) della concentrazione iniziale di azoto. Dopodiché, attendi che il soggetto sia al sicuro per una durata doppia rispetto alla durata della misurazione intorno all'ossigeno dell'espirazione. Questo è seguito dalla misurazione successiva. Un totale di 3 misurazioni il cui valore medio funge da risultato. Il cosiddetto "indice di clearance polmonare", che indica il numero di volumi polmonari di capacità funzionale residua, che può essere utilizzato per ridurre la concentrazione iniziale di azoto a 1/40 dopo che è stata richiesta l'ossigenazione. (LCI = quoziente tra volume espirato e FRC). Esprime quanto tempo impiega il gas inalato (nel nostro caso l'azoto presente fisiologicamente nell'aria) attraverso l'inalazione di ossigeno al 100%. Per le persone sane, questo valore è in media 7 ed è significativamente più alto nei pazienti polmonari. Vengono calcolati ulteriori parametri di misurazione, che fanno un'affermazione sulle vie aeree periferiche prossimali ai bronchioli terminali da un lato e attraverso le vie aeree aziniche più distali dall'altro.

Visita medico sportiva: per escludere controindicazioni all'ergometria, all'inizio della visita vengono eseguiti un ECG a riposo a 12 canali e una misurazione della pressione arteriosa a riposo (CombynTM Function & Spaces ECG, Academic Technologies). Dopo la raccolta dei dati antropometrici (altezza, peso, BMI), la massa muscolare e la massa grassa vengono determinate mediante misurazione dell'impedenza multifrequenza in sei segmenti corporei (CombynTM Function & Spaces ECG, Academic Technologies). La funzione polmonare viene misurata mediante una piccola spirometria a riposo e dopo l'esercizio (Spirometro Oxycon Pro, Reiner). Per la determinazione della performance cardiopolmonare si esegue l'ergospirometria in bicicletta (ergometro Excalibur Sport, ditta Lode; spiroergometro Oxycon Pro, ditta Reiner) con graduale aumento dello stress fino all'esaurimento soggettivo. La valutazione di questi dati consente di trarre conclusioni sul sistema di limitazione delle prestazioni (sistema cardiovascolare, polmoni, muscolatura) oltre alla determinazione della prestazione aerobica.

Analisi del microbioma/VOC dopo il trattamento con un probiotico: Dopo il campionamento per l'analisi del microbioma e del VOC e l'effettuazione delle misurazioni della funzionalità polmonare e della visita medico sportiva, i partecipanti al gruppo di studio assumeranno un probiotico (Omnibiotic 6, acquistato dall'Istituto Allergosan, integratore alimentare ) per un periodo di 3 mesi. Subito dopo e un altro mese dopo, vengono effettuate le misurazioni del microbioma polmonare e dei COV nel respiro.