자폐 스펙트럼 장애(ASD) 및 기능성 위장 장애가 있는 어린이의 부티레이트 보충 (b(AUT)yrate)

ASD는 어린이와 그 가족의 삶을 개선하기 위해 개인화되고 시의적절하며 증거 기반 개입이 필요한 복잡한 다인성 병인을 가진 이질적인 신경 발달 장애 그룹입니다. 의학적 동반질환은 ASD에서 흔히 발생하며 FGID를 포함합니다. FGID는 운동성, 과민증 및 기타 기능에 영향을 미치는 증상의 조합으로 인해 발생하는 장애이며 해부학적 또는 기질적 기원으로 인해 발생하지 않습니다. FGID는 종종 ASD 아동의 임상 기능에 부정적인 영향을 미치는 수면 및 행동 문제와 관련이 있습니다. ASD 아동의 FGID를 표적으로 삼을 수 있는 약리학적 제제가 옹호됩니다. 면역 체계, 후생유전학, 장내 미생물군유전체, 미토콘드리아 대사 및 장-뇌 축 변경은 ASD 및 FGID 병인에 연루되어 있으며 잠재적인 개입 목표를 나타낼 수 있습니다. 포스트바이오틱스라는 용어는 짧은 사슬 지방산, 미생물 세포 분획, 기능성 단백질, 세포외 다당류, 세포 용해물, 테이코산, 펩티도글리칸과 같은 다양한 성분을 포함하는 미생물 발효 성분의 모든 동의어 및 관련 용어를 포괄하는 용어로 간주될 수 있습니다. - 유래된 무로펩티드 및 필리형 구조. 새로운 데이터에 따르면 포스트바이오틱스는 직접적인 면역 조절 및 임상적으로 관련된 효과를 가질 수 있습니다. 건강한 개인의 포스트바이오틱스를 사용하여 전반적인 건강을 개선하고 다양한 질병의 증상을 완화한다는 증거를 찾을 수 있습니다. 특히, 장내 미생물군에서 유래된 단쇄 지방산인 포스트바이오틱 부티레이트는 장내 미생물군, 면역체계, 후성유전 메커니즘 및 미토콘드리아 기능과 관련된 광범위한 활동을 통해 FGID 및 ASD에 대한 보호 작용을 발휘합니다. 종합적으로 말하자면, 이러한 데이터는 부티레이트 경구 보충제가 ASD 아동의 FGID 및 행동 증상에 대한 치료 효과를 발휘할 수 있다는 가설을 강력하게 뒷받침합니다. 부티레이트는 FGID 치료를 위해 제안되었지만 ASD에 대한 유망한 효과는 전임상 데이터로 제한됩니다. 현재의 다기관 이중 맹검 무작위 대조 시험은 ASD(특발성 또는 증후군) 및 FGID가 있는 어린이에서 경구 부티레이트 보충의 치료 효과를 조사하기 위해 엄격하게 설계되었습니다. 정밀 의학과 크고 복잡한 데이터 세트를 사용한 진단, 치료 및 예후 설계 및 개선에 맞춰 이 연구는 다차원 임상 및 생물학적 데이터 세트에서 고성능 컴퓨팅 및 인공 지능을 구현합니다. 병인학 및 임상적 표현 측면에서 ASD의 큰 이질성은 누가 어떤 개입에, 어떤 강도로, 어떤 기간 동안 가장 반응할 가능성이 높은지에 대한 더 나은 이해를 필요로 합니다. 국민건강보험의 치료비. 따라서 치료 반응의 중재자와 조절자(다양한 치료에 대한 개인의 반응에 영향을 미치는 요인을 포함하여 치료에 대한 더 큰 반응성을 예측하는 요인)를 식별하여 임상의가 조기 개입을 보다 신중하게 조정할 수 있도록 할 필요가 있습니다. 이 목적을 위해 FGID에 대한 포스트바이오틱스 보충 효과에 연루된 중재자와 조절자는 디지털 플랫폼 Research Electronic Data Capture(REDCap)에서 수집된 임상 및 생물학적 변수에 대해 수행된 ML을 통해 탐색될 것입니다. 치료에 반응하는 아동의 패턴/프로파일을 식별하는 것은 초기 단계의 위험을 평가하고 미생물군의 조절을 통해 ASD의 개별화된 치료 및 예방을 계획하는 데 중요할 수 있습니다.

점점 더 많은 증거에 따르면 장내 미생물 군집은 ASD에서 장-뇌 통신의 핵심 조절자 중 하나입니다. 뇌-장-미생물 축은 ASD, 특히 어린이의 경우 매력적인 조사 영역이 되었습니다. 이전 연구에서는 ASD 어린이와 FGID의 장내 미생물 구조 및 기능에 변화가 있음을 시사했습니다. ASD 어린이의 대변 샘플에서 Bacteroidetes/Firmicutes(잘 알려진 부티레이트 생산자) 비율이 감소하고 장내 미생물에 의한 부티레이트 수준 생성이 크게 감소했습니다. ASD 어린이의.

부티레이트는 혈액 뇌 장벽을 통과하는 능력으로 인해 널리 알려진 히스톤 데아세틸라제 억제제입니다. 이전 연구에서는 경구용 부티르산나트륨 치료가 ASD의 가장 강력한 동물 모델 중 하나인 BTBR 마우스의 행동 결함을 개선한 것으로 나타났습니다. 전두엽 피질의 유전자 발현 분석을 통해 부티레이트가 행동에 미치는 영향은 흥분성/억제성 균형 및 신경 활성화에 관여하는 유전자의 긍정적인 조절에 기인한다는 사실이 밝혀졌습니다. 구체적으로, 부티르산 나트륨은 신경 활성화 마커 유전자를 하향 조절하고 억제성 신경 전달 물질 유전자를 상향 조절했습니다. 또한, L. Reuteri 보충제(6개월)가 사회적 결함, 위장(GI) 증상 및 면역 반응에 미치는 영향을 평가하기 위해 ASD가 있는 3~8세 어린이를 대상으로 한 이중 맹검 시험이 최근 실시되었습니다. 미발표 연구 결과에 따르면 L. Reuteri는 6개월 후 적응 행동 평가 시스템(Adaptive Behavior Assessment System) 사회적 하위 영역의 점수를 크게 증가시켰으며 사회적 반응 척도(Social Responsiveness Scale) 및 위장(GI) 증상의 총점을 감소시켰습니다. 지능 지수(IQ) 계층화를 기반으로 한 행동 결과는 또한 정상적인 IQ 범위를 가진 ASD 어린이의 사회적 및 GI 영역에 대한 L. Reuteri 효능을 보여주었습니다. 이 연구는 ASD 어린이에게 프로바이오틱스와 포스트바이오틱스의 유망한 역할을 강조합니다.

목표. 부티레이트 대 위약의 다기관, 이중 맹검, 순차 무작위 대조 시험은 ASD 아동의 기능성 위장 장애에 대한 포스트바이오틱스 보충제의 효능을 평가하기 위해 128명의 ASD 아동(추정 표본 크기)을 대상으로 수행됩니다. 두 번째 목표는 부티레이트 보충이 ASD 행동 및 핵심 증상에 영향을 미칠 수 있는지 여부와 그 정도를 정의하는 것입니다. 세 번째 목표는 포스트바이오틱스 보충에 대한 ASD 아동의 반응에 대한 임상적 및/또는 생물학적 결정인자를 확인하는 것입니다.

재료 및 방법. 나폴리의 Azienda Ospedaliera Universitaria Federico II와 Policlinico Tor Vergata 병원은 3~6세 ASD 아동의 부모를 연구에 초대할 예정입니다. 동의하는 경우 프로토콜에 대한 전체 정보가 제공되고 서면으로 서명된 사전 동의가 수집됩니다. ASD 진단, 중증도 및 임상 기능은 정신 장애 진단 및 통계 매뉴얼(DSM-5) 기준 및 최적 표준 테스트에 따라 정의됩니다. FGID 진단은 Rome III Criteria 설문지 및 6-GSI를 사용하여 수행됩니다. 3일 식단일지를 통해 아이들의 식습관을 평가하게 됩니다. 임상 센터는 REDCap 플랫폼의 중앙 집중식 무작위 절차를 위해 Istituto Superiore di Sanità에 연령, 성별 및 IQ 데이터를 보냅니다. 기준점(0시점)에 부모는 나폴리의 Azienda Ospedaliera Universitaria Federico II 및 Policlinico Tor Vergata 병원에 초대되어 기록 인터뷰, 자폐증 및 위장 증상, 글로벌 발달 및 적응력 및 행동에 대한 표준화된 테스트 관리를 포함한 포괄적인 임상 평가를 받게 됩니다. 작동. 유전 및 대사 분석을 위한 혈액 및 대변 샘플을 수집하고 뇌파검사도 실시합니다.

부모는 할당 과정에 따라 16주(4개월) 동안 부티레이트 또는 위약 보충제를 받게 됩니다. 목록을 생성한 Istituto Superiore di Sanità 통계학자만이 알 수 있는 그룹 할당을 참조하지 않고 무작위 배정 계획에 따라 치료 번호가 매겨집니다. 나폴리 대학 병원 페데리코 2세의 중앙 약국 서비스에서는 봉지와 구별할 수 없는(동일한 색상, 냄새, 맛) 치료제의 내용물을 준비합니다. 임상 센터는 보충 기간이 끝나면(시점 1) 전체 평가를 반복합니다. 시점 2(시점 1 종료 후 4개월 후)에 부모는 보충의 장기적인 효과(강화)를 평가하기 위해 시점 1 설문지를 작성하도록 요청받게 됩니다. 어린이와 가족의 추가 불편을 방지하기 위해 혈액 및 대변 샘플링은 시점 2에서 수집되지 않습니다.

부티레이트 보충에 대한 반응 결정 요인과 반응자와 비반응자를 구별하는 바이오마커는 Istituto Superiore di Sanità가 개발 및 관리하는 디지털 플랫폼에서 수집된 다차원 임상 및 생물학적 데이터 세트에 고성능 컴퓨팅 및 인공 지능을 구현하여 식별됩니다. 나폴리 페데리코 2세 대학은 인공 지능의 하위 집합인 ML 접근 방식을 사용하여 데이터 세트를 분석하여 사전 할당된 모델링 없이 관계를 구축합니다. ML은 강력한 예측을 제공하고, 기술적인 통계 모델을 극복하고, 고려된 현상에 대한 디지털 트윈을 증명하는 혁신적인 접근 방식입니다. ASD에서는 임상적, 행동적, 염증성, 면역학적 요인이 변경됩니다. 그러나 ASD를 가진 개인들 사이에서 이러한 문제는 매우 다양하므로 특정 개입에 누가, 어떤 강도로, 어떤 기간 동안 반응할 가능성이 가장 높은지 예측하기 어렵습니다. 이 목표를 위해 연구자들은 말초 혈액 및 대변 샘플의 장내 미생물, 면역 및 염증성 바이오마커와 ML을 사용하는 임상/행동 바이오마커로 구성된 확률적 다중 도메인 데이터 통합 ​​모델을 개발하여 치료법을 개선하고 ASD의 예후를 예측할 것입니다. . 데이터 세트에 포함될 임상 및 행동 변수는 실험 설계에 설명된 테스트/설문지를 통해 수집됩니다. 장내 미생물군집, 면역 및 염증성 변수는 기준선(시점 0)과 보충 종료 시(시점 1) 혈액 및 대변 샘플에서 수집됩니다. 장내 미생물군집의 구성은 샷건 메타유전체학(shotgun metagenomics)으로 특징지어질 것입니다. 우세한 균주의 게놈도 최근 검증된 표준 파이프라인을 사용하여 재구성되고 부티레이트 처리 시 균주 수준 변화가 존재하는지 정의하기 위해 비교됩니다. 분변 단쇄 지방산(SCFA: 아세테이트, 프로피오네이트 및 부티레이트) 수준은 이전에 설명한 대로 가스 크로마토그래프 질량 분석법으로 결정됩니다. 장내 미생물군집의 변화된 구성은 장 장벽을 변화시켜 잠재적으로 박테리아와 그 항원, 독소 및 대사산물의 이동을 허용하고 사이토카인 생산, 면역 세포 집단 및 세포 활성화 지표에 여러 가지 변화를 가져올 수 있습니다.

무작위화 및 할당 은폐는 Istituto Superiore di Sanità에서 수행됩니다. 무작위 배정은 STATA의 Ralloc 절차를 사용하여 생성되고 등록 후 RECap 플랫폼을 통해 관리되며 Istituto Superiore di Sanità에 의해 임상의에게 제공됩니다. 연구 및 시험의 무결성을 보장하기 위해 특정 표준 수술 절차(SOP)가 정의되었습니다. 맹목적인 통계학자는 Stata 16.1을 사용하여 데이터를 분석합니다.