Mikrobiom og flyktige organiske forbindelser hos pasienter med CDH (CDHVOCS)

Mål: Målet med denne studien er å evaluere barn som har blitt registrert på grunnlag av brokk, lungemikrobiomet og de flyktige organiske forbindelsene (VOC) i utåndingsluften og å sammenligne dem med en kontrollgruppe som ikke har en kronisk eller akutt lungesykdom. Videre skal lungefunksjonen ved spirometri, pletysmografi av hele kroppen og "multiple breath washout"-prosedyrer registreres nøyaktig og en sportsmedisinsk undersøkelse, inkludert ergospirometri. I tillegg vil eventuell påvirkning av probiotika på lungemikrobiomet hos barn med diafragmabrokk bli undersøkt.

Studiedesign: Dette er en prospektiv studie på barn som ble behandlet kirurgisk i tidlig barndom for medfødt diafragmabrokk. Etter en innledende bestemmelse av mikrobiomet og sammensetningen av flyktige organiske stoffer i pusteluft og avføring og en lungefunksjonsmåling samt idrettsmedisinsk undersøkelse, får studiegruppen et probiotika (Omnibiotika 6, hentet fra Allergosan Institute, kosttilskudd) i 3 måneder. Mikrobiomet og VOC observeres etterpå. Fagene er delt inn etter alder, kjønn, omsorg med eller uten lapp. I tillegg foretas en sammenligning med en kontrollgruppe som ikke viser noen kronisk eller akutt lungesykdom etter alder og kjønn på testgruppen. I tillegg skal lungefunksjonen til tidligere diafragmatisk brokkpasienter (før administrasjon av probiotika) og en kontrollgruppe, i samarbeid med avdelingen for pediatrisk lunge- og allergi ved Institutt for pediatri og ungdomsmedisin ved Medical University of Graz måles. . I samarbeid med Medisinsk senter for idrettsmedisin gjennomfører etterforskeren også en idrettsmedisinsk undersøkelse inkludert ergospirometri. Studiets varighet er satt til 12 måneder.

Studiedeltakere: Studiegruppe: Barn mellom 6-16 år, som er innskrevet ved avdeling for barne- og ungdomskirurgi ved Medical University of Graz mellom 2000 og 2010 på grunn av medfødt diafragmabrokk har fått en operativ lukking med eller uten lapp. Kontrollgruppe: Barn mellom 6-16 år som ikke har lungesykdom. Rekruttert fra poliklinisk området ved Institutt for barne- og ungdomskirurgi ved det medisinske universitetet i Graz. Målet er å etablere kontakt med nevnte pasienter og deres foreldre og oppnå vilje til å delta i denne studien ved hjelp av et informasjonsbrev. Kontrollgruppen bør komme fra området poliklinisk område i avdelingen for barne- og ungdomskirurgi, Medical University of Graz, etter passende informasjon og mulig samtykke.

Mikrobiomanalyse før behandling med probiotika: Innsamling av prøvemateriale - i dette tilfellet sputum - fra de dype luftveiene ved indusert sputum etter inhalering av hypersaltvannsoppløsning med resulterende provokasjon av hoste. Prøven dypfryses deretter. Mikrobiom-målingen utføres som en komparativ 16S rDNA-basert profil via brikkebasert neste generasjons sekvensering som allerede publisert, analysert ved hjelp av SnowMAN, Qiime og MOTHUR samt egen "R"-basert programvare. En sekvenseringsdybde på 5 000–10 000 avlesninger per prøve.

VOCs-analyse før behandling med probiotika: I) Uttak av utåndede gassprøver: En prøve fra inspirasjon og to fra ekspirasjon tas fra hvert forsøksperson (n = 3). For prøvetakingsetterforsker bruk et automatisk prøvetakingssystem som er direkte koblet til et kapnometer. Dette systemet inneholder en såkalt needle-trap microextraction (NTME) som mikroekstraksjonsteknikk og oppfyller kravene til en optimal prøvetaking på for tiden teknisk høyeste nivå. De utåndede gassprøvene oppnådd på denne måten sendes deretter til vår samarbeidspartner, til Institute for Breathing Gas Analysis ved Universitetet i Rostock for analyse. II) Analyse av utåndede gassprøver: Der blir de utåndede gassprøvene termisk overført til den inerte bæregasstrømmen (He) i en injektor av en kromatograf. Stoffene er tilordnet i henhold til deres retensjonstid i kromatogrammet og deres massespektrum. Ukjente forbindelser i den utåndede gassen identifiseres ved sammenligning med en referansedatabase basert på massespekteret. Vitale og laboratoriedata, samt mikrobiologisk informasjon, er hentet fra pasientenes funn. III) Identifikasjon av biomarkører for utåndede gassprøver: Fra resultatene av pasientmålingene bestemmes de stoffene og stoffkonsentrasjonene som er spesifikke for studiegruppe 1 og gruppe 2, dvs. forbindelser som ikke er tilstede i sammenligningsgruppen eller bare i signifikant grad. lavere eller høyere konsentrasjoner. De utvalgte flyktige markørene, samt eventuelle flyktige forurensninger som kan ha blitt påvist i miljøet, lagres i en analytisk referansedatabase og, etter eliminering av forurensningen, buntet inn i mulige sykdomsspesifikke markørprofiler. IV) Analyse av avføringsprøver: Avføringsprøvene sendes også til Institute for Breathing Gas Analysis ved University of Rostock for analyse og analyseres der etter passende forkonsentrasjon ved fastfasemikroekstraksjon (SPME). V) Identifikasjon av biomarkører av fekale prøver: Dette gjøres i analogi med utåndede gassprøver.

Lungefunksjonsmåling før behandling med probiotika: Måling av lungefunksjon ved bruk av spirometri og kroppspletysmografi (Fa Jäger spirometer og kroppspletysmograf) og nitrogenutvaskingsprosess (N2-multippel pusteutvasking, System Exhalyzer D og Spiroware 3.1, Eco Medics AG, Duernten, Sveits). Spirometri og kroppspletysmografi utføres i henhold til publiserte ERS/ATS-standarder. "Multiple breath washout"-metoden utføres under hvilende pust og oppdager ventilasjons(in)homogeniteten på nivået av funksjonell restkapasitet (= FRC = det lungevolumet som fortsatt er i lungene etter en rolig spontan utpust er etterlatt) . Systemet består av en strømningsmåler, et raskt analyserende gassmålesystem, et gassadministrasjonssystem og tilhørende dataanalyseprogramvare. Som en "fremmedgass" vil det være bruk av 78 % av gassen i luft forekommende nitrogen (N2). En strømningsvolummåling utføres via en ultrasonisk strømningsmåler utført direkte i inhalasjons- og ekspirasjonsstrømmen til testpersonen/pasienten og via en laser O2-sensor ved bruk av sidestrømmålemetoden og en infrarød CO2-sensor i hovedstrømmåleprosedyren (= direkte i pasientens respirasjonsstrøm) den respektive gasskonsentrasjonen. N2-komponenten måles så indirekte via O2- og CO2-konsentrasjonen (N2 = 1 - O2 - CO2). Ved rolig spontan pusting bruker pasienten et snorkelmunnstykke via et bakteriefilter gjennom strømningsmåleren 100% oksygen og "vasker" dermed N2 ut ("N2-multiple breath washout"). Ved å gjøre dette, vises strømningsvolumkurven for spontan pusting "online" på skjermen og målingen når en 1/40 (= 2,5%) av den opprinnelige nitrogenkonsentrasjonen er fullført. Etter det, vent motivet er trygt i lengden på to ganger varigheten av målingen rundt oksygen til å puste ut. Dette etterfølges av neste måling. Totalt 3 målinger hvis middelverdi tjener som resultat. Den såkalte "lungeclearance-indeksen", som indikerer antall funksjonelle gjenværende kapasitetslungevolumer, som kan brukes til å redusere den initiale nitrogenkonsentrasjonen til 1/40 etter at oksygenering var nødvendig. (LCI = kvotient mellom utåndet volum og FRC). Den uttrykker hvor lang tid det tar før den inhalerte gassen (i vårt tilfelle det fysiologisk forekommende nitrogenet i luften) gjennom inhalering av 100 % oksygen. For friske personer er denne verdien i gjennomsnitt 7 og er betydelig høyere hos lungepasienter. Ytterligere måleparametere, som gir et utsagn om de perifere luftveiene proksimalt til de terminale bronkiolene på den ene siden og via de mer distale azinluftveiene på den andre siden, beregnes.

Idrettsmedisinsk undersøkelse: For å utelukke kontraindikasjoner for ergometri utføres 12-kanals hvile-EKG og en hvileblodtrykksmåling (CombynTM Function & Spaces ECG, Academic Technologies) i begynnelsen av undersøkelsen. Etter at de antropometriske dataene (høyde, vekt, BMI) er samlet inn, bestemmes muskelmassen og fettmassen ved multi-frekvens impedansmåling i seks kroppssegmenter (CombynTM Function & Spaces ECG, Academic Technologies). Lungefunksjonen måles ved hjelp av liten spirometri i hvile og etter trening (Spirometer Oxycon Pro, Reiner). For å bestemme kardiopulmonal ytelse, utføres ergospirometri på en sykkel (Excalibur Sport ergometer, Lode company; Oxycon Pro spiroergometri unit, Reiner company) med en gradvis økning i stress opp til subjektiv utmattelse. Evalueringen av disse dataene gjør det mulig å trekke konklusjoner om det ytelsesbegrensende systemet (kardiovaskulært system, lunger, muskulatur) i tillegg til bestemmelse av aerob ytelse.

Mikrobiom/VOCs-analyse etter behandling med probiotika: Etter prøvetaking for mikrobiom- og VOC-analyse og gjennomføring av lungefunksjonsmålinger og idrettsmedisinsk undersøkelse vil deltakerne i studiegruppen ta et probiotika (Omnibiotika 6, kjøpt fra Allergosan Institute, kosttilskudd ) i en periode på 3 måneder. Umiddelbart etter og ytterligere en måned senere tas målinger av lungemikrobiomet og VOC i pusten.