Tarmmikrobiomet i divertikulitt og divertikulose

Divertikulose rammer 60 % av personer over 60 år og omtrent 10–25 % av individene vil ha symptomer, alt fra akutt divertikulitt som krever akutt intervensjon til symptomatisk divertikkelsykdom med vedvarende smerter i nedre del av magen og endrede avføringsvaner. Opptil 5 % av pasientene med akutt divertikulitt vil dø mens de er innlagt på sykehus. Til tross for utbredelsen og alvorlighetsgraden av dens manifestasjoner, gjenstår grunnleggende spørsmål om arten av divertikulitt og divertikulose.

Den menneskelige tykktarmen inneholder 100 billioner bakterier, inkludert hundrevis av arter og 10 ganger så mange gener som det menneskelige genomet. Mens endringer i mikrobiomet har vært involvert i sykdomstilstander som Irritable Bowel Syndrome (IBS) eller Inflammatory Bowel Disease (IBD), har mikrobiomet ikke blitt tilstrekkelig beskrevet i forhold til colonic diverticula. Siden King's College Hospital har den eneste kjente dedikerte divertikkelsykdomsklinikken, har vi en unik stor pasientpopulasjon der vi kan lære om denne tilstanden.

Når tykktarmsdivertikler blir betent eller perforert, har pasienter divertikulitt. Stimulerende faktorer for episoder med akutt divertikulitt er ikke godt karakterisert, men inkluderer alder, livsstilsfaktorer og visse medisiner. Klinikere har ingen måte å forutsi hvilke pasienter som vil få divertikulitt, og heller ikke hvor alvorlig presentasjonen vil være. I noen tilfeller av perikolonisk divertikulitt (kjent som Hinchey I), kan betennelse gå over selv uten antibiotika, mens i andre tilfeller vil perforert divertikulitt inkludere fekulent peritonitt (Hinchey IV) og kreve ny tykktarmsreseksjon. Divertikulitt kan være forårsaket av endringer i mikrobiomet, men dette har ikke blitt behandlet tilstrekkelig.

Flertallet av pasienter med asymptomatisk divertikulose, det vil si tilstedeværelse av tykktarmsdivertikler i fravær av symptomer, vil aldri oppleve en episode med divertikulitt. Det har imidlertid vært noen begrensede bevis på at mikrobiomet ved divertikulose er endret, og ligner på det ved akutt divertikulitt. Hvis det er slik, vil det fortsatt være umulig å forutsi hvilke pasienter som vil utvikle akutt divertikulitt. Det vil også bety at forskning som ikke har vurdert eller kontrollert forekomsten av divertikler i pasientpopulasjoner, må tas opp igjen.

Foreløpig har klinikere ikke grunnlag for å forutsi (1) hvilke pasienter som vil utvikle alvorlig akutt divertikulitt som krever kirurgi eller (2) hvilke pasienter som vil utvikle akutt divertikulitt som vil forsvinne med antibiotika. Vi tror at ytterligere innsikt i tarmmikrobiomet vil gi bedre diagnostikk og behandlinger i fremtiden.

Det har vært noen få, begrensede studier av mikrobiomet ved divertikulitt, men ikke full pyrosekvensering. Dette er fordi forskningskostnadene har falt med fem størrelsesordener det siste tiåret mens beregningskapasiteten har økt. Studier har sett på de individuelle bakteriestammene i avførings- eller slimhinneprøver, noe som ikke er tilstrekkelig for å forstå det komplekse mikrobiomet.

Siden tarmmikrobiomet ikke er grundig undersøkt ved divertikkelsykdom, er dette en utforskende studie. Imidlertid ønsker vi å teste hypotesene om at pasienter med asymptomatisk divertikulose har et mikrobiom som ligner mer på pasienter med akutt divertikulitt enn normale kontroller.

14. Metodikksetting: King's College Hospital, et tertiært henvisningssykehus i Sør-London. King's er et henvisningssenter for opparbeidelse av to ukers ventetid for tykktarmskreft (2ww) vurderinger, med 900 nye pasienthenvisninger vurdert per år. Dessuten tar Akuttmottaket ved King's inn opptil 250 pasienter per år med akutt divertikulitt.

Pasienter: 4 sett med pasienter vil bli rekruttert. 25 pasienter per gruppe vil bli rekruttert:

Gruppe A og B. Pasienter med akutt divertikulitt vil bli rekruttert fra akuttavdelingen ved King's, før oppstart av antibiotika. Rektale vattpinner vil bli innhentet fra pasienter med en hovedklage på akutte magesmerter ved første vurdering, før initial antibiotika. Alle prøver vil i utgangspunktet bli frosset, men bare pasientprøver med en inngivende diagnose akutt divertikulitt og tykktarmsavbildning (CT eller visualisering ved operasjon) vil bli analysert. Pasienter med akutt divertikulitt vil bli vurdert i 2 grupper, de pasientene med perforert divertikulitt (dvs. Hinchey III eller IV) og de pasientene med uperforert divertikulitt (Hinchey I eller II).

Gruppe C. Pasienter med asymptomatisk divertikulose vil bli rekruttert fra 2-ukers vente (2ww) kolorektal kreftvei. Pasienter som har en hovedklage på frisk rektal blødning, uten andre plager, vil bli rekruttert før bildediagnostikk, enten ved CT, CT-kolonografi eller endoskopi. De vil gi en avføringsprøve eller endetarmspinne før tarmrensing, hvis det er nødvendig for deres evaluering, da det kan endre mikrobiomet. De pasientprøvene med divertikulose (og eller hemoroider, som den andre vanligste årsaken til ny PR-blødning) vil bli analysert.

Gruppe D. Pasienter med eller uten hemoroider og ingen annen tykktarmspatologi vil bli rekruttert fra 2ww kolorektal kreftvei. Dette vil være de vanlige kontrollene. Pasienter som har en hovedklage på ny PR-blødning, uten andre plager, vil bli rekruttert før bildediagnostikk, enten ved CT, CT-kolonografi eller endoskopi. De vil gi en avføringsprøve eller endetarmspinne før tarmrensing, hvis det er nødvendig for deres evaluering, da det kan endre mikrobiomet. De pasientprøvene med divertikulose (og eller hemoroider, som den andre vanligste årsaken til ny PR-blødning) vil bli analysert.

Avføringsanalyse: Avføringsprøver vil bli analysert for avføringsmikrobiomsammensetning ved 16S ribosomalt RNA-genpyrosekvensering, gjennom en samarbeidsavtale med Bruce-laboratoriet ved King's College London.

Kort sagt, genmålrettet 16S rRNA-sekvensering undersøker en strukturell komponent av det bakterielle ribosomet gjennom målrettede primere. Konstante deler av det ribosomale RNA blir amplifisert, noe som gjør det mulig å identifisere de variable delene. Sekvenser blir deretter gruppert i OTU-er, operative taksonomiske enheter og kan tilordnes til avstamninger fra slekten helt til phyla.

Planlagte statistiske analyser: Mikrobiomsammensetning vil bli vurdert på flere ulike måter. Alfa-diversitet vil bli målt, som er et mål på gjennomsnittlig diversitet i et utvalg. Flere vurderinger av alfa-diversitet vil bli gjort, inkludert Chaol-rikdomsestimat, OTU-rikdom og Shannon-indeks. Alfa-diversitet har vist seg å være redusert hos pasienter med aktiv IBD sammenlignet med pasienter med hvilende sykdom, men har ikke blitt beskrevet ved divertikkelsykdom. Beta-diversitet er en sammenligning av mangfold mellom prøver (det vil si at separasjonen av den fylogenetiske strukturen til OTU-ene i en prøve sammenlignet med alle andre prøver) vil bli beregnet gjennom Unifrac-avstander.

Kraftberegning: Metabonomiske studier av tarmmikrobiomet på dette tidspunktet er nødvendigvis utforskende. Som sådan er det ikke utført effektberegninger i felten. Men i dette tilfellet bør det å analysere 25 prøver per gruppe være tilstrekkelig til å skille mellom grupper og vurdere deres mangfold.

Eksisterende infrastruktur: All nødvendig infrastruktur er på plass. Studieteamet (professor Bjarnason og Mr Papagrigoriadis) administrerer for tiden 2ww-klinikkene, samt tar seg av akutte innleggelser i akuttmottaket ved King's College Hospital. En materialoverføringsavtale er på plass med Bruce-laboratoriet ved King's College London for overføring av andre avføringsprøver, og må bare endres.