Mekanismer for probiotika og antibiotika-assosiert diaré (OURBIOTIC)

Probiotika er levende mikroorganismer som, når de administreres i tilstrekkelige mengder, gir en helsegevinst for verten. En av de vanligste indikasjonene for probiotisk behandling er forebygging av antibiotika-assosiert diaré (AAD). Dessverre støttes ikke effekten av mange probiotiske produkter som brukes for AAD av streng uavhengig forskning, og ikke-evidensbasert klinisk bruk er vanlig. Data fra flere studier stemmer overens med forestillingen om at antibiotika-indusert forstyrrelse av kommensale bakterier i tykktarmen resulterer i en betydelig reduksjon av kortkjedet fettsyre (SCFA) produksjon og en samtidig reduksjon i Na-avhengig væskeabsorpsjon som resulterer i AAD. Den probiotiske stammen som studeres, Bifidobacterium animalis subsp. lactis BB-12 (BB-12), har vist seg å lindre en rekke gastrointestinale sykdomstilstander og er kjent for å produsere acetat i konsentrasjoner opp til 50 mM in vitro. Derfor antar etterforskerne at administrering av BB-12 samtidig med antibiotikaforbruk vil beskytte mot utvikling av AAD gjennom dens evne til å generere acetat direkte, og også øke andre SCFAer gjennom kryssfôring av visse bakterier i Firmicutes-fylumen, som f.eks. Clostridium, Eubacterium og Roseburia, som bruker acetat til å produsere butyrat.

Det primære målet er å bestemme evnen til BB-12 til å påvirke antibiotika-indusert reduksjon i SCFA som reflektert av nivåene av acetat, den mest tallrike primære kolon SCFA, og vurdere tidsmessige intervaller for probiotisk administrering. Den primære hypotesen er at antibiotika vil resultere i en reduksjon i fekal SCFA, men BB-12-tilskudd vil beskytte mot antibiotika-indusert SCFA-reduksjon og/eller være assosiert med en raskere tilbakevending til baseline SCFA-nivåer sammenlignet med kontroller. Antibiotika resulterer også i en reduksjon i totalt antall mikrobielle og mangfold i tarmmikrobiotaen, forstyrrer homeostasen i tarmøkosystemet og tillater kolonisering av patogener. Vi antar at samtidig administrering av probiotika og antibiotika ikke er nødvendig for den probiotiske innvirkningen på SCFA.

Det sekundære målet vil være å bestemme evnen til BB-12 til å påvirke antibiotika-indusert forstyrrelse av tarmmikrobiotaen med 16S ribosomal ribonukleinsyre (rRNA) profilering, og vurdere tidsmessige intervaller for probiotisk administrering. Den sekundære hypotesen er at antibiotika vil resultere i en reduksjon i det totale antallet og mangfoldet av bakteriearter som er tilstede i fecal mikrobiota, og ytterligere BB-12-tilskudd vil beskytte mot antibiotika-induserte endringer i mikrobiotaen og/eller vil være assosiert med en raskere tilbake til en basislinjemikrobiotasammensetning sammenlignet med kontroller. Vi antar at samtidig administrering av probiotika og antibiotika ikke er nødvendig for den probiotiske effekten på sammensetningen av tarmmikrobiotaen.

Det tertiære målet er å karakterisere tarmmikrobiotaen i lengderetningen med metatranskriptomikk med høy gjennomstrømning for å generere komplementær informasjon om effekten av antibiotika pluss og minus BB-12 på den generelle mikrobiomfunksjonen. Vi antar at acetat produsert av BB-12 in situ vil kryssfôre butyratprodusenter i Firmicutes-fylumet, noe som resulterer i en oppregulering av butyratbiosyntetiske veier.

Det langsiktige målet er å bestemme virkningen av BB-12 på en rekke gastrointestinale sykdomstilstander og aldre, gjennom uavhengig forskning på høyt nivå. Denne mekanismebelysningen er viktig for å styre fremtidig translasjons- og effektivitetsforskning.