Probiotika ved korttarmssyndrom

1. Introduksjon og formål: Målet med dette prosjektet er å forbedre lineær vekst og vektøkning hos barn med korttarmssyndrom ved å endre deres tarmmikrobiota og til slutt tarmbakteriemetabolismen.

2. Bakgrunn: Kort tarmsyndrom (SBS) oppstår når det ikke er nok tarmmasse til å støtte normal vekst og utvikling. Omtrent 35 babyer av hver 100 000 levendefødte er påvirket av SBS i Nord-Amerika, og disse spedbarnene forblir avhengige av intravenøs, parenteral ernæring (PN) i en lengre periode. En av de største utfordringene disse barna står overfor er å oppnå tilstrekkelig lineær vekst og vektøkning til tross for at de får kalorier i overkant av det som kreves av friske barn med alder. Problemer med dårlig tarmabsorpsjon og motilitet og økt betennelse bidrar alle til dårlig vekst hos disse pasientene. En viktig faktor i den sunne funksjonen til den gjenværende tynntarmen er det intestinale mikrobielle samfunnet. Det er kjent at utarming av visse grupper av gunstige tarmbakterier, og deres metabolske biprodukter, spesielt kortkjedede fettsyrer (SCFA) kan føre til tarmbetennelse, malabsorpsjon og mindre effektiv bruk av forbrukte kalorier.

   Det langsiktige målet med studien er å finne ut hvordan man effektivt kan endre tarmmikrobiotaen hos barn med SBS for å gjenopprette en sunn balanse og maksimere vekst og utvikling. Selv om barn med SBS har kjente forstyrrelser i tarmmikrobiotaen, er det uklart om det å gi et oralt probiotika er en effektiv tilnærming for å korrigere disse forstyrrelsene.

   Mål 1: Å finne ut om probiotisk tilskudd i betydelig grad kan modulere tarmmikrobiota og forbedre veksten hos SBS-pasienter.

   Mål 2: Å bestemme nivåer av fekal SCFA hos barn med SBS, inkludert de som får probiotika.

3. Studiebeskrivelse: Alle kvalifiserte barn vil få samtykke ved et poliklinikkbesøk eller under et døgnopphold. Påmeldte deltakere vil deretter bli randomisert til "placebo" hvor de vil motta standard medisinsk og ernæringsmessig behandling for korttarmsyndrom i tillegg til 1 ml ren MCT (medium chain triglyceride) olje daglig i 3 måneder, eller "probiotisk terapi" der de vil motta en kombinasjon av Lactobacillus rhamnosus (5 milliarder kolonidannende enheter per dag) og Lactobacillus johnsonii (200 millioner kolonidannende enheter per dag) daglig i 3 måneder i tillegg til standarden for omsorg. Randomisering vil ikke bli blendet. Probiotika ble valgt fordi de er godt studert hos spedbarn og barn, og begge disse artene har vist seg å være mangelfulle hos barn med SBS og dårlig vekst. Placebo ble valgt fordi det er den eneste inaktive ingrediensen som er inkludert i suspensjonen av probiotika, den er luktfri og smakløs, og har ingen kjente bivirkninger. Probiotika og MCT-olje vil bli gitt daglig enten oralt eller gjennom en eksisterende gastrostomisonde. Pasienter som faller ut av studien, eller som trekkes tilbake, vil ikke bli erstattet, og dataene fra disse forsøkspersonene vil inkluderes som en del av analysen på en intensjon-til-behandling måte.

Avføring (omtrent 200 mg per prøve) vil bli samlet inn ved 3 separate tidspunkter for hver pasient (i begynnelsen, midten og slutten av studien). Avføring vil bli hentet enten under et døgnopphold eller ved et poliklinikkbesøk. Hvis en pasient ikke kan gi en avføringsprøve, kan familien hente en hjemme og den kan fryses og bringes inn ved neste klinikkbesøk. En frossen prøve kan brukes til 16S rRNA-sekvensering og metabolomikkanalyse, men ikke for SCFA-konsentrasjon. Mikrobiell gDNA kan gjenvinnes fra avføring som har vært frosset i opptil 6 måneder, med lignende sekvenseringsresultater sammenlignet med nybearbeidet avføring. Hvis en ny prøve leveres, vil en del bli brukt til å bestemme konsentrasjonen av SCFA. Avføring som brukes til 16S rRNA-sekvensering og metabolomikk vil bli holdt frosset til analysen er utført. En engangsavføringssamling vil også bli innhentet fra 10 kontrollpasienter med kort tarmsyndrom som vokser godt og vil bli brukt til 16S rRNA og metabolomikkanalyse.

Avføring brukt til 16S rRNA-sekvensering vil bli holdt frosset til analysetidspunktet. Bakterielt gDNA vil da bli ekstrahert fra fekalt innhold. Amplikoner av de bakterielle 16S rRNA-genene vil bli generert og sekvensert ved bruk av Illumina Hi-Seq 2000 (UTSW Genomics Core). Sekvensavlesninger vil bli filtrert og kvalitetstrimmet og analysert ved hjelp av QIIME-programvarepakken.59 Mikrobiell mangfold vil bli estimert ved å beregne Shannon-diversitetsindeksen og Bray-Curtis-ulikhetsindeksen.

Bakteriell overflod vil bli bestemt ved bruk av standardkurver konstruert med referanse til klonet bakteriell DNA tilsvarende et kort segment av 16S rRNA-genet som ble amplifisert fra bakterielle referansestammer.63 Dr. Koh har også validert qPCR-protokoller for 6 spesifikke bakteriegrupper: 1) Eubakterier (alle bakterier); 2) Lactobacillus (en undergruppe av firmicutes); 3) Bacteroides (en undergruppe av Bacteroidetes); 4) Enterobacteriaceae (ENTERO; pro-inflammatoriske gramnegative som E.coli, Klebsiella spp, etc); 5) CLEPT (en undergruppe av Firmicutes; butyrat som produserer anti-inflammatorisk Clostridia); 6)EREC (en undergruppe av Firmicutes; butyrat som produserer anti-inflammatorisk Clostridia). Bakteriegruppespesifikk qPCR gir kvantifisering av total overflod av spesifikke grupper av bakterier

Konsentrasjoner av SCFA i avføringen vil bli målt på alle tidspunkter da en ny prøve kan gis. Kort fortalt vil ferske fekale prøver veies, suspenderes i vann med 0,5 % fosforsyre og deretter hurtigfryses umiddelbart med flytende nitrogen. Gitt flyktigheten til SCFA-er, vil flash-frysing gi mer nøyaktige målinger. Fekale suspensjoner vil deretter bli tint, homogenisert og ekstrahert med etylacetat. Organiske ekstrakter vil bli tilsatt karbonmerkede SCFA-standarder (for nøyaktig å kvantifisere SCFA-nivåer) og kjøres på GC-MS.

Randomisering: Påmeldte pasienter vil bli randomisert ved hjelp av en sentralisert prosess basert på en tilfeldig tabell. Randomisering vil bli bestemt ved å ringe et sentralt prosjekttelefonnummer som besvares av forskningssykepleieren og be om en fag-ID og en tildeling til enten standardbehandling eller betinget kirurgi. Dette er en åpen studie og pasienter vil bli randomisert på en 1:1 måte til en av to behandlingsarmer.

Behandlingsfase:

Placebopasienter vil motta standard medisinsk og ernæringsmessig behandling for korttarmssyndrom i tillegg til daglig MCT-olje. Alle påmeldte pasienter vil ha detaljert vekstvurdering i løpet av studien. De primære antropometriske målene for vekst vil inkludere vekt, høyde, hodeomkrets (for barn

Klinisk informasjon vil også bli samlet inn fra medisinske journaler for alle registrerte pasienter, inkludert informasjon om alder, kjønn, etnisitet, etiologi av SBS, kvalitet og hyppighet av daglige avføringer, antibiotikabruk i de 4 ukene før registrering og under studien, infeksjoner i løpet av studien, kirurgisk historie, inkludert eventuelle tarmforlengende prosedyrer, lengde og anatomi av tynntarm og tykktarm som er igjen, tilstedeværelsen av en stomi og/eller gastrostomisonde, medisinsk historie, medisiner, detaljert ernæringsinformasjon (kaloriinntak fra parenteral og enteral ernæring), og rutinemessig ernæringsmessig blodarbeid. Trinnvis logistisk regresjonsanalyse av disse kliniske egenskapene vil bli utført for å modellere de uavhengige prediktorene for dårlig vekst, ved å bruke et signifikansnivå på p

Probiotic Group - hvor de vil motta en kombinasjon av Lactobacillus rhamnosus (5 milliarder kolonidannende enheter per dag) og Lactobacillus johnsonii (200 millioner kolonidannende enheter per dag) daglig i 3 måneder i tillegg til standarden for omsorg.

Avføringsprøver vil bli samlet inn av begge grupper ved 3 separate tidspunkter for hver pasient, ved første innmelding, midtpunktet og slutten av studien). Prøvene vil bli samlet inn ved et standardbesøk på klinikken, under et døgnopphold eller hjemme av omsorgspersonen og fryses ned. Omsorgspersoner vil få instruksjoner og avføringssett.