Mechanismen van probiotica en antibiotica-geassocieerde diarree (OURBIOTIC)

Probiotica zijn levende micro-organismen die, wanneer ze in voldoende hoeveelheden worden toegediend, een gezondheidsvoordeel opleveren voor de gastheer. Een van de meest voorkomende indicaties voor probiotische behandeling is het voorkomen van antibiotica-geassocieerde diarree (AAD). Helaas wordt de werkzaamheid van veel probiotische producten die voor AAD worden gebruikt, niet ondersteund door rigoureus onafhankelijk onderzoek en is niet-evidence-based klinisch gebruik gebruikelijk. Gegevens uit verschillende onderzoeken komen overeen met het idee dat door antibiotica veroorzaakte verstoring van commensale bacteriën in de dikke darm resulteert in een significante vermindering van de productie van vetzuren met een korte keten (SCFA) en een daarmee gepaard gaande vermindering van Na-afhankelijke vloeistofabsorptie, resulterend in AAD. De probiotische stam die wordt bestudeerd, Bifidobacterium animalis subsp. lactis BB-12 (BB-12), is aangetoond dat het een verscheidenheid aan gastro-intestinale aandoeningen verbetert en het is bekend dat het acetaat produceert in concentraties tot 50 mM in vitro. De onderzoekers veronderstellen dus dat toediening van BB-12 op hetzelfde moment als antibioticagebruik zal beschermen tegen de ontwikkeling van AAD door zijn vermogen om direct acetaat te genereren, en ook andere SCFA's zal verhogen door kruisvoeding van bepaalde bacteriën in de Firmicutes phylum zoals Clostridium, Eubacterium en Roseburia, die acetaat gebruiken om butyraat te produceren.

Het primaire doel is om het vermogen van BB-12 te bepalen om door antibiotica geïnduceerde vermindering van SCFA te beïnvloeden, zoals weerspiegeld door de niveaus van acetaat, de meest voorkomende SCFA in de primaire dikke darm, en om de tijdsintervallen van probiotische toediening te beoordelen. De primaire hypothese is dat antibiotica zullen resulteren in een vermindering van fecale SCFA, maar BB-12-suppletie zal beschermen tegen door antibiotica geïnduceerde SCFA-reductie en/of geassocieerd zijn met een snellere terugkeer naar baseline SCFA-niveaus in vergelijking met controles. Antibiotica leiden ook tot een afname van het totale aantal bacteriën en de diversiteit in de darmmicrobiota, waardoor de homeostase van het darmecosysteem wordt verstoord en kolonisatie door ziekteverwekkers mogelijk wordt. Onze hypothese is dat gelijktijdige toediening van het probioticum en het antibioticum niet nodig is voor de probiotische impact op SCFA.

Het secundaire doel zal zijn om het vermogen van BB-12 te bepalen om door antibiotica veroorzaakte verstoring van de darmmicrobiota te beïnvloeden met 16S ribosomale ribonucleïnezuur (rRNA) -profilering, en om de tijdsintervallen van probiotische toediening te beoordelen. De secundaire hypothese is dat antibiotica zullen resulteren in een afname van het totale aantal en de diversiteit van bacteriesoorten die aanwezig zijn in de fecale microbiota, en dat verdere BB-12-suppletie zal beschermen tegen door antibiotica veroorzaakte verschuivingen in de microbiota en/of zal worden geassocieerd met een snellere terugkeer naar een basislijn microbiota-samenstelling in vergelijking met controles. Onze hypothese is dat gelijktijdige toediening van het probioticum en antibioticum niet nodig is voor het probiotische effect op de samenstelling van de darmmicrobiota.

Het tertiaire doel is om de darmmicrobiota longitudinaal te karakteriseren met high-throughput metatranscriptomics om aanvullende informatie te genereren over de impact van antibiotica plus en minus BB-12 op de algehele microbioomfunctie. We veronderstellen dat acetaat geproduceerd door BB-12 in situ butyraatproducenten in de Firmicutes-phylum zal kruisen, wat resulteert in een opwaartse regulatie van butyraat-biosynthetische routes.

Het doel op lange termijn is om de impact van BB-12 op verschillende gastro-intestinale aandoeningen en leeftijden te bepalen door middel van onafhankelijk onderzoek op hoog niveau. Deze mechanisme-opheldering is belangrijk voor het sturen van toekomstig translationeel en effectiviteitsonderzoek.