微生物叢の最適化と制御による高齢化への回復力 (ARMOR)

高齢者における骨格筋の減少は、自律性の喪失、健康な認知の喪失、複雑な代謝性疾患の発症など、高齢者の生活の質に影響を与える非常に深刻な健康状態を引き起こす重要なポイントです。 さらに、腸内微生物叢は糞便微生物叢移植 (FMT) によって調整することができ、おそらくこの調整は筋肉の健康を促進する直接的な効果をもたらす可能性があります。 したがって、このプロジェクトは、若くて訓練を受けたドナーを使用したFMTを通じて高齢者の腸内細菌叢を改変することで、特にストレスの多い状況において、骨格筋の健康と機能を強化し、回復力の向上、認知機能の低下、および加齢に伴う代謝機能障害の軽減につながるかどうかを調査することを目的としています。 。

ドナーは若くて訓練を受けた人たちだろう。 なぜドナーを訓練するのか? 腸内微生物叢の構成が運動によって調節されるという証拠が増えています。 動物実験では、慢性的な運動が腸内微生物叢の生物多様性を高め、全身性および腸の炎症を軽減することが示されています。 運動に関連する細菌プロファイルは特異的であり、たとえば、健康的な食事に関連する細菌プロファイルとは一致しません。このことは、身体活動が腸内細菌群集における特定の微生物プロファイルの発達を可能にすることを示唆しています。 いくつかの研究では、運動に関連した腸内細菌叢の変化が、個人の腸粘膜の完全性と全体的な代謝機能の促進に有益であることが観察されています。

人間の場合、腸内細菌の生物多様性は、座りっぱなしの被験者と比較してアスリートの方が高いことが観察されています（体重、年齢、性別で正規化）。 実際、慢性的な運動習慣により、腸内細菌叢の異常のある人の腸内細菌叢を健康なプロファイルに戻すことができるという証拠があります。 ラットとマウスでは、慢性的な運動によりファーミクテス属、ビフィズス菌、放線菌の生物多様性が増加し、バクテロイデス属の割合が減少します。 いくつかのデータは、腸内細菌叢の存在が筋肉のパフォーマンスにどのような影響を与えるかを示しています。たとえば、無菌マウスは無菌マウスと比較して水泳持久力が優れていることがわかり、後者が腸内に細菌を定着させた場合、マウスの水泳持久力は増加しました。彼らの身体的持久力は向上し、より長く泳ぐことができました。

このプロジェクトの主な目的は、身体的に活動的な若いドナーから高齢者のコホートに糞便微生物叢移植 (FMT) を実施し、筋肉、認知機能、代謝機能への影響を評価することです。 高齢者におけるFMTは、凍結乾燥した微生物叢カプセルを投与することによって実施されることが計画されている。 微生物の多様性を回復することにより、骨格筋の質と機能が改善され、認知力と代謝の回復力が向上すると期待されています。 腸内微生物叢の変化は脳や代謝機能に対する直接的かつ特異的な影響と関連しているため、このプロジェクトで提案されている若くて訓練を受けたドナーからのFMTは影響を及ぼした可能性があることに言及することが重要です。 このプロジェクトは、従来の冷凍庫で簡単に保存できる、若くて訓練を受けたドナーからの腸内細菌叢の凍結乾燥とカプセル化に基づいて、高齢者が罹患する高度に衰弱性の疾患を治療するための革新的なアプローチを開発する大きな可能性を秘めています。 このアプローチは、C. ディフィシル感染症の治療のために以前に実施され、優れた結果をもたらしています。 このアイデアは、サルコペニアの予防または治療のために高齢者が受けなければならない身体運動療法の代替または補完的な選択肢となり得るため、成人および高齢者の生活の質に重大な影響を及ぼしますが、多くの場合、次のような理由で十分に達成できません。加齢に伴う身体的な限界。 世界中で高齢者の割合が高く、高齢者の間でサルコペニアの有病率が高いため、研究者らは、筋肉の健康、機能的自律性、認知機能や認知機能を促進する選択肢を切望している大規模な対象者を対象に、重大な公衆衛生問題に対処することを目指しています。代謝の健康。

研究の質問。 仮説は次のとおりです。訓練を受けた若いドナーからの腸内細菌叢の移植は、筋肉機能の強化を通じて回復力を促進し、それによってストレスの多い状況にさらされた高齢者の認知能力と代謝能力を維持します。

一般的および具体的な目標。 一般的な目的 若くて身体的に訓練されたドナーからの糞便微生物叢の移植が筋肉のパフォーマンスを促進し、ストレスの多い状況にある高齢者の認知機能と代謝の低下を防ぐことを実証すること。

具体的な目的 訓練を受けた若いドナーからの糞便微生物叢移植（FMT）が高齢者の筋肉の健康に及ぼす影響を評価し、その結果をFMTの高齢者レシピエントのストレス曝露の程度と相関させること。

訓練を受けた若いドナーからの糞便微生物叢移植（FMT）が高齢レシピエントの認知パラメータに及ぼす影響を評価し、その結果を個人のストレスレベルおよびFMT後の筋機能の変化と相関させる。

訓練を受けた若いドナーからの糞便微生物叢移植（FMT）が高齢レシピエントの代謝パラメータに及ぼす影響を評価し、その結果を個人のストレスレベルおよびFMT後の筋肉機能の変化と相関させる。

これらの目的において、研究者らは、訓練を受けた若いドナーからのFMTが高齢者の筋機能を改善し、認知機能や代謝機能に有益な影響をもたらすかどうかを調査し、その結果を参加者のストレス曝露の程度と相関させることを目的としている。

実験的なデザイン。 この研究は、ランダム化、プラセボ対照、二重盲検臨床試験として構成されています。 研究者らは92人の高齢者（65～84歳、女性と男性）からなるグループと協力する。 実験計画で言及されているすべての特性に加えて、研究者はその実装を通じて次の質問に答えることを目指しています: 治療 (この場合は FMT) は利益を生み出しますか (このプロジェクトでは、筋肉、認知、または代謝の利益) ）症状や病気（老化やストレスの多い環境）との関連で？ また、介入の安全性を評価するために、この研究を第 II 相臨床研究として分類します。 参加者は、インフォームド・コンセント文書に署名した後、ロス・アンデス臨床大学またはチリ大学の栄養・食品技術研究所（INTA）で募集されます。 FMTは、ロスアンデス大学の生物医学研究イノベーションセンター（CIIB）で製造された凍結乾燥された糞便微生物叢のカプセルを使用して投与されます。

糞便微生物叢のドナー。 ドナーは、身体的に活動的で、週に少なくとも150分の高強度の有酸素運動を行う若い個人（20歳から35歳、男性2名、女性2名）となります。この種のトレーニングは多様性と生産性を向上させるためです。ヒト腸内細菌叢の短鎖脂肪酸 (SCFA) の分析。 世界身体活動アンケート (GPAQ) とアクチグラフは、便提供の 2 週間前にドナーの身体活動を測定するために使用されます。 ドナーの選択では、個人は週あたり 600 分以上の代謝当量 (MET) に達しているとみなされます。

ドナーは、糞便微生物叢を提供するためのすべての基準（CDAD患者のFMT治療のためにすでに確立されている基準）を満たすことになります。

選択プロセスの初期段階では、ドナー候補者の病歴とリスク行動が、専用のアンケートを使用して評価されます。 質問票は医療専門家によって管理されます。 客観的な評価には、選択プロセスに対する特定の応答の結果が含まれます。 このアンケートで取り上げるトピックと要素を表 1 に示します。

表 1. 糞便微生物叢移植 (FMT) の承認前のドナー選択時に評価すべき要素

感染症

• 慢性活動性の感染症の既往または曝露：HIV、B型肝炎ウイルス（HBV）、C型肝炎ウイルス（HCV）、根絶に失敗したヘリコバクター・ピロリ、梅毒、マラリア、トリパノソーマ症、結核、シャーガス病、線虫症。
• 過去 6 か月以内に現在進行中の感染症または関連する感染症。
• 過去8週間以内に弱毒生ウイルスワクチン接種を受けている。 生まれた国。 リスク行動
• 現在または以前の静脈内薬物使用。
• 過去 6 か月以内に行われた危険性の高い性行為。
• 過去 6 か月以内にリスクの高い外国への旅行がある。
• 潜在的な病原体の感染を促進する環境での現在の職業（例：獣医師、動物管理者、レンジャー、刑務所職員）。
• 過去6か月以内にタトゥー、ピアス、または鍼治療を行った。
• 過去6か月以内に大きな手術を受けたこと。
• 過去6か月以内に人の血液と接触した（事故、針刺し傷など）。
• 投獄の歴史。
• 以前の組織/臓器移植。
• 病歴の過去6か月以内の血液製剤輸血（例：濃厚赤血球、血漿、血小板、免疫グロブリン）。

病歴

• 慢性疾患。
• クロイツフェルト・ヤコブ病（のリスク）。
• アレルギーまたはアトピー（食物アレルギー、薬物アレルギー、喘息など）。
• 過去4か月以内に入院したことがある。
• 継続中の妊娠。
• 抗生物質治療が予定されているか、過去 3 か月以内に受けた。
• 定期的な薬や栄養補助食品。
• BMI (≧20および≦25 kg/m2の場合に認められます)。
• 年齢 (18 歳以上 30 歳以下の場合に受け入れられます)。

腸の健康

• 虫垂切除術を除く、以前または予定されている胃腸手術。
• 過去3か月以内の胃腸症状（例、下痢、便秘、血便、嘔吐、腹痛）、または腺腫性ポリープまたは固着性鋸歯状病変（切除）。
• 過去 3 か月以内のその他の関連する臨床徴候または症状 (発熱や発疹など)。

表 2 に記載されているすべての感染因子に加えて、SARS-CoV-2 も便中の RT-PCR によって除外されます。 大腸菌 ST131 の存在は、抗生物質耐性遺伝子の存在と同様に、古典的な培養と PCR タイピングを通じて研究されます。 これらのマーカーについて陽性の結果が得られた場合、その個人はドナーになることができません。 FMT の各用量には、最低 150 グラムの便が使用され、可能な限り最も嫌気的な条件下で研究室に輸送されます (GutAlive システム https://www.microviable.com/en/gutalive-2/)。 回収から最短即日で対応いたします。 便は水分含量が変化するため複雑なサンプルであり、最終的な粉末の量は大きく異なる可能性があるため、投与量を標準化する唯一の方法は便の重量によって異なります。 したがって、得られるカプセルの数は大きく異なる場合があります。 ただし、同じ対数次数が維持されている限り、微生物負荷は同等になります。 便は、凍結保護剤として半脱脂乳と 1:2 の比率で混合することにより凍結乾燥されます。 混合物をストマッカー（230 rpm）でホモジナイズし、固体残留物を穏やかな遠心分離（500 rpm 5 分）で除去し、その後すべての微生物を遠心分離（10,000 rpm 15 分）で収集します。 上清を除去し、ペレットを-80℃で少なくとも1時間凍結させ、その後-50℃で18〜20時間凍結乾燥します。 得られた粉末は腸溶性コーティングされたカプセルにバッチでカプセル化され、湿気のない状態で 4°C で保存され、保存期間は 6 か月です。 すべてのプロセスのアリコートは -80°C で保存され、サンプルとドナーのトレーサビリティは RedCap ソフトウェアで実行されます。

高齢者の参加者 参加者数: 92 人 民族: チリ人。 チリには、先住民族 (40%) とヨーロッパ人 (60%) の祖先を持つ均質な民族が住んでいます。

年齢：65～84歳生物学的性別：男性46名、女性46名

研究の募集、無作為化、介入、追跡プロセスは、次の手順で構成されます。

• 募集: 参加者は募集され、適格性評価を受けます。 これらは、包含基準を満たしているか、除外基準を満たしていないかを判断するために評価されます。
• インフォームド・コンセント: 研究基準を満たす適格な参加者は、参加するためのインフォームド・コンセントを提供します。
• 介入前の評価: 介入前に、参加者はストレスと不安のレベルに基づいて分類するために評価されます。
• ランダム化: 合計 92 人の参加者が 4 つのグループにランダム化されます。

低ストレス レベル - プラセボ グループ (n=23) 低ストレス レベル - IMT グループ (n=23) 中/高ストレス レベル - プラセボ グループ (n=23) 中/高ストレス レベル - IMT グループ (n=23)

介入: 4 つのグループの参加者は、割り当てられた介入を受けます。

最初のグループには、低ストレスレベル分類のプラセボが投与されます。 2 番目のグループは、低ストレスレベル分類による IMT (Intervention of Interest) を受けます。

3 番目のグループには、中/高ストレス レベルに分類されたプラセボが投与されます。

4 番目のグループは、中/高ストレス レベルに分類された IMT を受けます。

フォローアップ：介入の結果を評価するために、すべてのグループに対して介入後 1、4、8、20 週間目にフォローアップ評価が行われます。

この研究は、ランダム化、プラセボ対照、二重盲検臨床試験として構成されています。 この構造により、研究では、さまざまなストレス レベル分類にわたって介入 (IMT) とプラセボの効果を比較することができます。

介入前の評価:

14 項目の知覚ストレス スケール (PSS-14) を使用して、参加者のストレス レベルを評価します。 うつ病の症状は、高齢者が経験するうつ病に一般的に関連する気分障害の症状を評価する15項目の老年うつ病スケール（GDS）を使用して評価されます（両方の文書を添付）。 不安症状は、うつ病とは比較的独立した不安の尺度を取得するように設計された Beck Anxiety Inventory (BAI) を使用して測定されます (添付)。 これらの機器はコミュニティサンプルにおいて高い信頼性と有効性を備えており、ボランティアを低ストレス不安グループと中/高ストレス不安グループに分類することができます。

新しい生態系の確立を促進するために、参加者の腸内細菌叢の密度は、FMT の前にリファキシミン (腸の汚染除去に適した非吸収性抗生物質) を 1 日 1,200 mg を 3 日間 2 回投与して減少させます。 抗生物質とその投与スケジュールは参加者に提供されます。

FMTは、約150グラムの糞便から調製された4つのカプセル（コンパクトな凍結乾燥製剤を含む）を投与することにより、ロスアンデス大学クリニックの臨床試験ユニットで実施されます。 対照被験者には、腸内微生物叢の凍結乾燥材料を含むカプセルと同一の外観を有するプラセボカプセルを投与する。 参加者には自宅とロスアンデス大学クリニック間の無料送迎サービスが提供されます。

研究者は、非侵襲的なテストと分析のみを使用してこの研究を実施します。 筋肉、認知機能、代謝機能を測定するために提案されたすべての評価は、FMT の前後 (FMT の 1 ～ 20 週間後) に実行されます。 これらの評価は、国立農業技術研究所 (CEDINTA) の外来ケア健康センターで実施されます。 参加者には自宅とCEDINTA間の無料送迎サービスが提供されます。 すべての参加者は介入の前後に病歴を調べられ、全体的な健康状態、薬物使用、抗生物質、栄養補助食品、腸疾患の病歴、腸内細菌叢を変化させる可能性のあるその他の腸疾患に関する情報が得られます。

研究者は、FMT の前後にすべてのグループの参加者の虚弱指数 (FI) を計算します。 FI は、臨床パラメータと検査パラメータを組み合わせた方法を使用して評価されます。 まず、研究者は30の変数で作成された自己申告FIを使用して健康状態を評価します。 変数には、病気 (n=9)、症状 (n=6)、生活障害 (n=6)、心理的問題 (n=2)、ロンベルグ テスト、身体能力、老人性うつ病スケール (n=2) など、さまざまな種類の健康問題が含まれます。 GDS) スコア、および Mini-Mental State Exam (MMSE) スコア。 バイナリ変数の場合、障害の存在は「1」としてコード化されます。そしてそれが存在しない場合は「0」となります。 3 レベルの変数ごとに、中間の応答レベルを表すために 0.5 が使用されます。 MMSE の場合、>23 の場合は 0、MMSE=15-23 の場合は 0.5、MMSE≤14 の場合は 1 としてコード化されます。一方、GDS は、GDS<11 の場合は 0、GDS≥11 の場合は 1 として再コード化されます。 次に、検査室ベースの FI (FI-lab) は、脈拍、収縮期および拡張期血圧、脈圧、BMI、腹囲に加えて、9 つの臨床検査に基づいて 15 のパラメータを特定します。 各パラメータの比較には通常の基準範囲が使用されます。「0」は通常の範囲内の値を示し、「1」は基準範囲外の値を示します。 最後に、研究者は 2 つの FI を結合して 45 項目の FI (FI 結合) を構築します。 各 FI 結合は、個人の各パラメーターのスコアを考慮されるパラメーターの総数で割ったものとして定義されます。FI の範囲は、理論上の最小値 0 (障害パラメーターが存在しない) から最大値 1.0 (すべて障害あり) の範囲になります。パラメータが存在します)。

筋肉サルコペニアの評価では、研究者らは二重エネルギーX線吸光光度計（DEXA）とクレアチニン排泄を使用して除脂肪量と脂肪量を測定します。 標準的な動力計を使用して等尺性強度を測定します。 さらに、最大酸素消費量を推定するために、ショート フィジカル パフォーマンス バッテリーと 6 分間の歩行テストが適用されます。 身体活動は、アクチグラフを使用して 7 日間評価されます。 研究者は、超音波を使用して参加者の大腿直筋の厚さと筋肉の貫通角度を測定します。 サルコペニアのバイオマーカーとして、クレアチンキナーゼ (CK)、骨格筋トロポニン T (sTnT)、インスリン様成長因子-1 (IGF-1)、C 反応性タンパク質、ビタミン D、TNF-α、IL-6、IL- 1βは血液中で測定されます。

認知パフォーマンスについては、参加者は、FMT 介入の前後で、注意力、実行機能、作業記憶、言語、処理速度などの一連の高度な認知能力について評価されます。 モントリオール認知評価 (MoCA)、トレイルメイキングテスト A および B、前後方向の指のスパン、前頭評価バッテリー (FAB)、および言語流暢さ (FAS) が実施されます (添付資料)。 参加者の生活の質は、健康関連の生活の質 (HRQoL) で最も一般的に使用され評価される手段の 1 つである SF-36 アンケートを使用して評価されます。

代謝機能については、インスリン、グルコース、総コレステロール、LDLコレステロール、HDLコレステロール、トリグリセリド、トランスアミナーゼ（ALT、AST、gGT）などの血液中の代謝マーカーの包括的な分析が絶食状態で行われます。 研究者らは、超音波画像を使用して非アルコール性脂肪肝疾患（NAFLD）の存在を研究する予定です。 さらに、血清中のメタロプロテイナーゼ 9 および IL-6 の濃度は、これらのマーカーがヒトの NAFLD の重症度と相関すると提案されているため、ELISA によって測定されます。 肝線維症の非侵襲性スコアも適用されます。

研究者は、参加者の糞便サンプルから分離された細菌のゲノム DNA を用いて、ショットガン メタゲノミクスまたは 16S 遺伝子配列決定を使用して微生物叢のプロファイルを研究します。 サンプルは、FMT の前後に若いドナーと高齢のレシピエントの両方から収集されます。 研究者らは、バイオインフォマティクスツールを使用して、訓練を受けた若いドナーからFMTを受けた高齢者の細菌の特徴を特定する予定だ。 研究者らは、このマイクロバイオームの特徴が、特に高いストレスを経験しているグループの筋肉、認知、代謝の回復力と相関するかどうかを判断する予定である。 研究者らは、高齢者におけるこの変化した腸内微生物叢の重要な要素が、加齢に伴う筋肉、認知、代謝の回復力の適切なバイオマーカーとして機能すると提案しています。

安全性 有資格者が実施した IMT では重篤な有害事象は発生していませんが、軽度または一般的な副作用が発生する可能性があります。 マルセラら。 (2021) 4,241 人の患者を対象とした 129 件の研究を評価した系統的レビューで IMT に対する副作用の存在を分析しました。 彼らは、最も一般的な副作用は、IMT 後 24 時間以内の一過性の下痢 (10%)、一過性の腹部けいれん/不快感 (7%)、悪心および嘔吐 (<5%) であることを発見しました。 一時的な発熱、腹部膨満、倦怠感、腹鳴も症例の 2% 未満で報告されています。 追跡調査中に、便秘 (2%) と過度の鼓腸 (3%) が報告されました。

IMT の直接的な結果としての菌血症や死亡などの重篤な副作用は非常にまれであり (発生率 <0.1%)、消化粘膜に損傷を引き起こす疾患を患っている患者にのみ発生します。 これらの疾患（炎症性腸疾患、クローン病、クロストリジウム・ディフィシル感染症（CDI）、潰瘍性大腸炎）は、この研究の除外基準です。 2022年の別の研究では、CDIの影響を受けた5,344人の患者を対象にIMTの使用に関連する安全性が評価されました。 研究者らは、通常臨床転帰が不良である医学的に複雑な患者集団において、全体として安全性プロフィールが良好であることを発見した。 コホートのうち、194 人の患者 (3.6%) が 1 つ以上の重篤な副作用 (SAR) を経験しました。 SAR は、重度または重度に合併した CDI 患者の間でより一般的でした (n = 94 [48.5%])。 SAR のうち、6 つのイベント (0.1%) は IMT に関連している可能性があり、すべて重度の免疫不全患者で発生しました。 この中には、発熱を伴う患者 2 名と、重度の合併症 CDI および乳がん患者の腹痛を伴う患者 1 名が含まれていました。 さらに、2 人の患者が全身性炎症反応症候群を発症しました。1 人は心臓移植後、もう 1 人は腎臓移植後です。 生物学的療法や免疫調節剤でコントロールされなかった潰瘍性大腸炎の病歴を持つ患者において炎症性腸疾患（IBD）が再燃した症例が1件報告されている。 報告された SAR はいずれも IMT と決定的に関連していませんでした。 注目すべきことに、敗血症や、多剤耐性微生物による感染を含む、IMTに関連した感染症の伝播の症例は報告されていません。 この研究には、CDI 患者または重度の免疫不全患者は含まれません。

最後に、2022年の別の系統的レビューとメタ分析では、IMTに関連するSARの割合を主要結果として使用して、CDI患者を対象としたIMT研究が検索されました。 副次的転帰には、IMT とは関係のない SAR および IMT に関連する軽度の有害事象が含まれていました。 5,551回のIMTを受けた5,099人の患者を組み合わせた解析では、IMTに関連するSARが発症した患者は1%未満であったことが示された。 IMT に関係のない SAR の合計率はさらに高く、2.9% に達しました。 軽度の有害事象の合計率では、まれに自然に限定される胃腸および全身の不快感も示されました。 このメタ分析は、再発性 CDI を治療するための安全な選択肢として IMT をサポートしています。

高齢者のみを対象に実施された IMT では、平均年齢 77 歳の CDI 患者 31 名を対象とした研究で、患者の 87% が感染症を治癒したと報告されており、回答者 31 名中 4 名 (13%) で報告された最も一般的な有害事象は次のとおりでした。関節炎の主観的な悪化。 CDIの高齢患者35人（平均年齢77歳）にIMTを実施した別の研究では、重篤な副作用は報告されなかった。

要約すると、文献で報告されている IMT を使用した国際的な経験は、この処置の安全性が高いことを示しています。 ただし、以下のリスクを考慮する必要があります。 (1) 感染症: IMT は病原性細菌、ウイルス、真菌、寄生虫についてスクリーニングされていますが、ドナーの便に含まれる既知および未知の感染性微生物を伝染させるリスクがあります。 小腸内で細菌が異常増殖する理論上のリスクもあります。 まれに、IMT 後に菌血症 (大腸菌、クレブシエラなど)、敗血症、および致命的な事象が発生することがあります。 (2) 基礎疾患のある IBD 患者における炎症性腸疾患 (IBD) の悪化。 (3) ドナーの便中に存在する抗原に対するアレルギー/アナフィラキシー。 (4) 非感染性疾患の伝播: ドナーの腸内微生物叢に関連する可能性のある疾患を発症する理論上のリスクがあります。 これらには、肥満、メタボリックシンドローム、心血管疾患、自己免疫疾患、アレルギー/アトピー性疾患、神経疾患、精神疾患、悪性腫瘍が含まれます。 このプロトコルで説明されているドナースクリーニング手順に従って、これらの既知の症状を持つ個人は便の提供から除外されるため、このリスクは研究では非常に限定されています。