게실염과 게실증의 장내 마이크로바이옴

게실증은 60세 이상 인구의 60%에 영향을 미치며 개인의 약 10-25%는 긴급 개입이 필요한 급성 게실염부터 지속적인 하복부 통증 및 배변 습관 변화를 동반하는 증상이 있는 게실 질환에 이르기까지 다양한 증상을 보입니다. 급성 게실염 환자의 최대 5%는 입원 중 사망합니다. 증상의 유병률과 중증도에도 불구하고 게실염과 게실증의 본질에 대한 근본적인 질문이 남아 있습니다.

인간의 결장에는 수백 종의 박테리아와 인간 게놈보다 10배 많은 유전자를 포함하여 100조 개의 박테리아가 포함되어 있습니다. 마이크로바이옴의 변화가 과민성 대장 증후군(IBS) 또는 염증성 장 질환(IBD)과 같은 질병 상태와 관련되어 있는 반면, 마이크로바이옴은 결장 게실과 관련하여 적절하게 설명되지 않았습니다. King's College 병원에는 유일하게 알려진 게실병 전담 클리닉이 있기 때문에 이 상태에 대해 배울 수 있는 독특하게 많은 환자 집단이 있습니다.

결장 게실에 염증이 생기거나 천공되면 게실염이 발생합니다. 급성 게실염 발병의 유발 요인은 잘 규명되지 않았지만 연령, 생활 습관 요인 및 특정 약물을 포함합니다. 임상의는 어떤 환자가 게실염에 걸릴지, 그 증상이 얼마나 심각한지 예측할 방법이 없습니다. 결장주위 게실염(Hinchey I로 알려짐)의 일부 경우에는 염증이 항생제 없이도 해결될 수 있는 반면, 다른 경우 천공성 게실염에는 분변성 복막염(Hinchey IV)이 포함되어 응급 결장 절제술이 필요합니다. 게실염은 마이크로바이옴의 변화로 인해 발생할 수 있지만 충분히 다루어지지 않았습니다.

무증상 게실증, 즉 증상이 없는 결장 게실이 있는 대부분의 환자는 게실염의 에피소드를 경험하지 않습니다. 그러나 게실증의 미생물군집이 변경되어 급성 게실염과 유사하다는 제한된 증거가 있습니다. 그렇다면 어떤 환자가 급성 게실염에 걸릴지 예측하는 것은 불가능할 것입니다. 또한 환자 집단에서 게실의 존재를 평가하거나 통제하지 않은 연구를 재검토해야 함을 의미합니다.

현재 임상의는 (1) 어떤 환자가 수술이 필요한 심각한 급성 게실염으로 발전할지, (2) 어떤 환자가 항생제로 해결될 급성 게실염으로 발전할지 예측할 근거가 없습니다. 우리는 장내 마이크로바이옴에 대한 더 많은 통찰력이 미래에 더 나은 진단과 치료를 가능하게 할 것이라고 믿습니다.

게실염에서 마이크로바이옴에 대한 제한된 연구가 있었지만 완전한 파이로시퀀싱은 아니었습니다. 이는 지난 10년 동안 연구 비용이 5배 감소한 반면 컴퓨팅 용량은 증가했기 때문입니다. 연구는 복잡한 미생물을 이해하기에 충분하지 않은 대변 또는 점막 샘플 내의 박테리아의 개별 변종을 조사했습니다.

장내 미생물이 게실 질환에서 철저히 조사되지 않았기 때문에 이것은 탐색적 연구입니다. 그러나 우리는 무증상 게실증 환자가 정상 대조군보다 급성 게실염 환자와 더 유사한 미생물 군집을 가지고 있다는 가설을 테스트하고 싶습니다.

14. 방법론 설정: King's College Hospital, 런던 남부에 있는 3차 의뢰 병원. King's는 연간 900명의 새로운 환자 의뢰를 평가하는 결장직장암(2ww) 평가를 위해 2주 대기 작업을 위한 의뢰 센터입니다. 또한 King's의 사고 및 응급 부서는 급성 게실염으로 연간 최대 250명의 환자를 입원시킵니다.

환자: 4세트의 환자를 모집합니다. 그룹당 25명의 환자를 모집합니다:

그룹 A 및 B. 급성 게실염 환자는 항생제를 시작하기 전에 King's의 A&E 부서에서 모집합니다. 초기 항생제 투여 전, 초기 평가 시 급성 복통을 호소하는 환자로부터 직장 면봉을 채취합니다. 모든 검체는 초기에 동결되지만 급성 게실염 진단을 받은 환자 검체와 결장 영상(CT 영상 또는 수술 시 시각화)만 분석됩니다. 급성 게실염 환자는 천공성 게실염 환자(즉, Hinchey III 또는 IV)와 비천공성 게실염 환자(Hinchey I 또는 II)의 두 그룹으로 평가됩니다.

그룹 C. 무증상 게실증 환자는 2주 대기(2ww) 대장암 경로에서 모집됩니다. 다른 불만 없이 신선한 직장 출혈에 대한 주요 불만을 나타내는 환자는 CT, CT 대장조영술 또는 내시경 검사에 의한 진단 영상 전에 모집됩니다. 평가에 필요한 경우 장 세척 전에 대변 샘플이나 직장 면봉을 제공할 것입니다. 이는 미생물군집을 변경할 수 있기 때문입니다. 게실증(및/또는 신선한 PR 출혈의 다른 가장 일반적인 원인인 치질)이 있는 환자 샘플을 분석합니다.

그룹 D. 치질이 있거나 없는 환자 및 다른 결장 병리가 없는 환자는 2ww 결장직장암 경로에서 모집됩니다. 이것들은 정상적인 컨트롤이 될 것입니다. 다른 불만 없이 신선한 PR 출혈에 대한 주요 불만을 나타내는 환자는 CT, CT 대장조영술 또는 내시경 검사에 의한 진단 이미징 전에 모집됩니다. 평가에 필요한 경우 장 세척 전에 대변 샘플이나 직장 면봉을 제공할 것입니다. 이는 미생물군집을 변경할 수 있기 때문입니다. 게실증(및/또는 신선한 PR 출혈의 다른 가장 일반적인 원인인 치질)이 있는 환자 샘플을 분석합니다.

대변 ​​분석: King's College London의 Bruce 연구소와의 협력 계약을 통해 16S 리보솜 RNA 유전자 파이로시퀀싱을 통해 대변 미생물군유전체 구성에 대해 대변 샘플을 분석할 것입니다.

간단히 말해서 유전자 표적 16S rRNA 시퀀싱은 표적 프라이머를 통해 박테리아 리보솜의 구조적 구성 요소를 검사합니다. 리보솜 RNA의 불변 부분이 증폭되어 가변 부분을 식별할 수 있습니다. 그런 다음 시퀀스는 운영 분류 단위인 OTU로 클러스터링되며 속에서 문까지 계통에 할당될 수 있습니다.

계획된 통계 분석: 마이크로바이옴 구성은 여러 가지 방법으로 평가됩니다. 샘플 내의 평균 다양성을 측정하는 알파 다양성이 측정됩니다. Chaol 풍부도 추정, OTU 풍부도 및 Shannon 지수를 포함하여 알파 다양성에 대한 다중 평가가 이루어집니다. 알파 다양성은 활동성 IBD 환자에서 정지기 질환 환자에 비해 감소하는 것으로 나타났지만 게실 질환에서는 설명되지 않았습니다. 베타 다양성은 샘플 간의 다양성 비교(즉, 다른 모든 샘플과 비교하여 한 샘플에서 OTU의 계통발생적 구조의 분리)가 Unifrac 거리를 통해 계산됩니다.

검정력 계산: 현재 장내 미생물 군집에 대한 대사학적 연구는 필연적으로 탐색적입니다. 따라서 전력 계산은 현장에서 수행되지 않았습니다. 그러나이 경우 그룹당 25 개의 샘플을 분석하면 그룹을 구별하고 다양성을 평가하기에 충분해야 합니다.

기존 인프라: 필요한 모든 인프라가 현재 마련되어 있습니다. 연구 팀(Bjarnason 교수와 Papagrigoriadis 씨)은 현재 2ww 클리닉을 관리하고 King's College 병원의 A&E에서 급성 입원을 담당하고 있습니다. King's College London의 Bruce 연구소와 다른 대변 샘플의 이전을 위한 물질 이전 계약이 체결되어 있으며 수정만 하면 됩니다.