Het darmmicrobioom bij diverticulitis en diverticulosis

Diverticulose treft 60% van de 60-plussers en ongeveer 10-25% van de personen zal symptomen hebben, variërend van acute diverticulitis die opkomende interventie vereist tot symptomatische divertikelziekte met aanhoudende pijn in de onderbuik en veranderde stoelgang. Tot 5% van de patiënten met acute diverticulitis overlijdt terwijl ze in het ziekenhuis worden opgenomen. Ondanks de prevalentie en ernst van de manifestaties, blijven er fundamentele vragen bestaan ​​over de aard van diverticulitis en diverticulose.

De menselijke dikke darm bevat 100 biljoen bacteriën, waaronder honderden soorten en 10 keer zoveel genen als het menselijk genoom. Hoewel veranderingen in het microbioom in verband zijn gebracht met ziektetoestanden zoals het prikkelbare darmsyndroom (IBS) of inflammatoire darmziekte (IBD), is het microbioom niet voldoende beschreven in relatie tot colondivertikels. Aangezien het King's College Hospital de enige bekende kliniek voor diverticulaire aandoeningen heeft, hebben we een uniek grote patiëntenpopulatie om over deze aandoening te leren.

Wanneer colon diverticula ontstoken raken of perforeren, hebben patiënten diverticulitis. Aanzettende factoren voor episodes van acute diverticulitis zijn niet goed gekarakteriseerd, maar omvatten leeftijd, leefstijlfactoren en bepaalde medicijnen. Artsen hebben geen manier om te voorspellen welke patiënten diverticulitis zullen krijgen, noch hoe ernstig de presentatie ervan zal zijn. In sommige gevallen van pericolonische diverticulitis (bekend als Hinchey I) kan de ontsteking zelfs zonder antibiotica verdwijnen, terwijl in andere gevallen geperforeerde diverticulitis feculent peritonitis (Hinchey IV) omvat en een opkomende colonresectie vereist. Diverticulitis kan worden veroorzaakt door veranderingen in het microbioom, maar dit is niet voldoende aangepakt.

De meerderheid van de patiënten met asymptomatische diverticulosis, dat wil zeggen de aanwezigheid van colondivertikels zonder symptomen, zal nooit een episode van diverticulitis ervaren. Er is echter enig beperkt bewijs dat het microbioom bij diverticulosis is veranderd en vergelijkbaar is met dat bij acute diverticulitis. Als dat zo is, blijft het onmogelijk om te voorspellen welke patiënten acute diverticulitis zullen krijgen. Het betekent ook dat onderzoek dat de aanwezigheid van divertikels in patiëntenpopulaties niet heeft beoordeeld of gecontroleerd, opnieuw moet worden bekeken.

Op dit moment hebben clinici geen basis om te voorspellen (1) welke patiënten ernstige acute diverticulitis zullen ontwikkelen waarvoor een operatie nodig is of (2) welke patiënten acute diverticulitis zullen ontwikkelen die zal verdwijnen met antibiotica. Wij geloven dat verdere inzichten in het darmmicrobioom in de toekomst betere diagnostiek en behandelingen mogelijk maken.

Er zijn enkele, beperkte onderzoeken geweest naar het microbioom bij diverticulitis, maar geen volledige pyrosequencing. Dit komt doordat de onderzoekskosten de afgelopen tien jaar met 5 ordes van grootte zijn gedaald, terwijl de rekencapaciteit is toegenomen. Studies hebben gekeken naar de individuele bacteriestammen in ontlastings- of slijmvliesmonsters, wat niet voldoende is om het complexe microbioom te begrijpen.

Aangezien het darmmicrobioom niet grondig is onderzocht bij diverticulaire aandoeningen, is dit een verkennend onderzoek. We willen echter de hypothese testen dat patiënten met asymptomatische diverticulosis een microbioom hebben dat meer lijkt op patiënten met acute diverticulitis dan op dat van normale controles.

14. Methodologische setting: King's College Hospital, een tertiair verwijzingsziekenhuis in Zuid-Londen. King's is een verwijzingscentrum voor het opwerken van twee weken wachten op beoordelingen van colorectale kanker (2ww), met 900 nieuwe doorverwijzingen van patiënten per jaar. Ook neemt de Accident & Emergency Department van King's tot 250 patiënten per jaar op met acute diverticulitis.

Patiënten: er zullen 4 sets patiënten worden aangeworven. Per groep worden 25 patiënten geworven:

Groepen A en B. Patiënten met acute diverticulitis worden geworven op de SEH-afdeling van King's, voorafgaand aan de start van de antibiotica. Rectale uitstrijkjes zullen worden verkregen van patiënten met een hoofdklacht van acute buikpijn bij de eerste beoordeling, voorafgaand aan de eerste antibiotica. Alle specimens zullen in eerste instantie worden ingevroren, maar alleen patiëntenspecimens met een toegevende diagnose van acute diverticulitis en beeldvorming van de dikke darm (CT-beeldvorming of visualisatie tijdens een operatie) zullen worden geanalyseerd. Patiënten met acute diverticulitis worden beoordeeld in 2 groepen, die patiënten met geperforeerde diverticulitis (d.w.z. Hinchey III of IV) en die patiënten met niet-geperforeerde diverticulitis (Hinchey I of II).

Groep C. Patiënten met asymptomatische diverticulosis zullen worden gerekruteerd uit de 2 weken wachten (2ww) colorectale kankerroute. Patiënten met een hoofdklacht van verse rectale bloeding, zonder andere klachten, zullen voorafgaand aan diagnostische beeldvorming worden gerekruteerd, hetzij door middel van CT, CT-colografie of endoscopie. Ze zullen een ontlastingsmonster of een rectaal uitstrijkje geven voorafgaand aan de darmreiniging, indien nodig voor hun evaluatie, omdat dat het microbioom kan veranderen. Die patiëntmonsters met diverticulose (en of aambeien, als de andere meest voorkomende oorzaak van verse PR-bloeding) zullen worden geanalyseerd.

Groep D. Patiënten met of zonder aambeien en geen andere colonpathologie zullen worden gerekruteerd uit de 2ww colorectale kankerroute. Dit zijn de normale controles. Patiënten die zich presenteren met een hoofdklacht van verse PR-bloeding, zonder andere klachten, zullen voorafgaand aan diagnostische beeldvorming worden gerekruteerd, hetzij door middel van CT, CT-colografie of endoscopie. Ze zullen een ontlastingsmonster of een rectaal uitstrijkje geven voorafgaand aan de darmreiniging, indien nodig voor hun evaluatie, omdat dat het microbioom kan veranderen. Die patiëntmonsters met diverticulose (en of aambeien, als de andere meest voorkomende oorzaak van verse PR-bloeding) zullen worden geanalyseerd.

Ontlastingsanalyse: Ontlastingsmonsters zullen worden geanalyseerd op de samenstelling van het fecale microbioom door middel van 16S ribosomale RNA-genpyrosequencing, via een samenwerkingsovereenkomst met het Bruce-lab van King's College London.

Kortom, gengerichte 16S rRNA-sequencing onderzoekt een structurele component van het bacteriële ribosoom door middel van gerichte primers. Constante delen van het ribosomale RNA worden geamplificeerd, wat identificatie van de variabele delen mogelijk maakt. Sequenties worden vervolgens geclusterd in OTU's, operationele taxonomische eenheden en kunnen worden toegewezen aan geslachten van geslacht tot phyla.

Geplande statistische analyses: de samenstelling van het microbioom zal op verschillende manieren worden beoordeeld. Alfa-diversiteit wordt gemeten, wat een maat is voor de gemiddelde diversiteit binnen een steekproef. Er zullen meerdere beoordelingen van alfa-diversiteit worden gemaakt, waaronder de schatting van de Chaol-rijkdom, de OTU-rijkdom en de Shannon-index. Er is aangetoond dat alfa-diversiteit verminderd is bij patiënten met actieve IBD in vergelijking met patiënten met een latente ziekte, maar dit is niet beschreven bij diverticulaire aandoeningen. Bèta-diversiteit is een vergelijking van diversiteit tussen monsters (dat wil zeggen, de scheiding van de fylogenetische structuur van de OTU's in één monster in vergelijking met alle andere monsters) zal worden berekend door middel van Unifrac-afstanden.

Vermogensberekening: Metabonomische studies van het darmmicrobioom zijn op dit moment noodzakelijkerwijs verkennend. Daarom zijn er geen vermogensberekeningen in het veld uitgevoerd. In dit geval zou het echter voldoende moeten zijn om 25 steekproeven per groep te analyseren om onderscheid te maken tussen groepen en hun diversiteit te beoordelen.

Bestaande infrastructuur: Alle benodigde infrastructuur is momenteel aanwezig. Het onderzoeksteam (professor Bjarnason en de heer Papagrigoriadis) beheert momenteel de 2ww-klinieken en verzorgt ook acute opnames op de spoedeisende hulp van het King's College Hospital. Er is een overeenkomst voor de overdracht van materialen met het Bruce-laboratorium van King's College London voor de overdracht van andere fecale monsters, en deze zou alleen moeten worden gewijzigd.