Effekt av bekkenstrålebehandling på tarmmikrobiomet og metabolomet (EPRIMM)

Bakgrunn 80 % av pasientene utvikler GI-toksisitet under bekkenstrålebehandling og halvparten utvikler kronisk GI-toksisitet. Dette viser seg som diaré, smerte, blødning og inkontinens. I motsetning til mange sykdommer er den utløsende hendelsen, det vil si strålebehandling, kjent, noe som muliggjør identifisering av spesifikke patofysiologiske endringer. Den metabolomiske og mikrobiomiske profilen til pasienter som gjennomgår bekkenstrålebehandling og sammenhengen med GI-toksisitet er ikke fullt ut utforsket. Studier tyder på at stråling endrer tarmmikrobiomet og endrer mikrobielt mangfold. Høyere pre-strålebehandlingsdiversitet har blitt sett hos de uten GI-symptomer med reduserende mangfold ettersom GI-toksisiteten øker og en assosiasjon mellom lavt mikrobiell mangfold og alvorlighetsgraden av kronisk GI-toksisitet. Kostholdsendring kan endre mikrobiell sammensetning. Fekale VOC er kjemikalier som eksisterer i gassfasen ved romtemperatur og danner det fekale metabolomet, resultatet av interaksjonen mellom tarmmikrobiota og cellemetabolisme. VOC kan identifiseres ved hjelp av etablerte teknikker og unike VOC-mønstre er identifisert i spesifikke GI-sykdommer. Tidlige data tyder på forskjeller i VOC mellom pasienter med høye og lave nivåer av GI-toksisitet. Metabolomisk og mikrobiologisk profilering og manipulering har potensial til å fremme forståelsen av sykdomsrelaterte veier for å forutsi, forebygge og behandle GI-toksisitet.

Begrunnelse GI-toksisitet er en betydelig årsak til sykelighet både under og etter bekkenstrålebehandling i den grad det påvirker livskvaliteten negativt. Det er mangel på forskning på denne tilstanden. Den metabolomiske og mikrobiomiske profilen til pasienter som gjennomgår bekkenstrålebehandling og sammenhengen med GI-toksisitet er ikke fullt ut utforsket. Studier tyder på at stråling endrer tarmmikrobiomet og endrer mikrobielt mangfold. Høyere pre-strålebehandlingsdiversitet har blitt sett hos de uten GI-symptomer med reduserende mangfold ettersom GI-toksisiteten øker og en assosiasjon mellom lavt mikrobiell mangfold og alvorlighetsgraden av kronisk GI-toksisitet. Kostholdsendring kan endre mikrobiell sammensetning. Unike VOC-mønstre er identifisert i spesifikke GI-sykdommer. Tidlige data tyder på forskjeller i VOC mellom pasienter med høye og lave nivåer av GI-toksisitet. Metabolomisk og mikrobiologisk profilering og manipulering har potensial til å fremme forståelsen av sykdomsrelaterte veier for å forutsi, forebygge og behandle GI-toksisitet.

Ved å sammenligne prøver innsamlet før og etter strålebehandling tar etterforskerne sikte på å identifisere potensielle biomarkører. De kommer til å integrere metadata som indikerer en negativ GI-respons på terapien, dvs. GI-toksisitetssymptomer fra validerte spørreskjemaer, med data fra mikrobielle samfunn og VOC-data for å identifisere markører (VOC eller bakterier) som øker med symptomer. De vil også identifisere hvilke arter som gjør pasienter mer utsatt for negative utfall ved å analysere fellesskapets forbehandling.

Tidligere litteratur ved bruk av kulturbaserte metoder viste en økning i E. coli og Staphylococcus spp. og etterforskerne vil avgjøre om de kan bekrefte dette. Når det gjelder VOC vil de se etter markører for betennelse, f.eks. aldehyder. Det har blitt foreslått at det er likheter mellom strålingsindusert GI-toksisitet og IBD, spesielt Crohns sykdom, derfor ville det være interessant å se om det er en lignende dysbiose i det mikrobielle samfunnet og VOC-profilen som den som er observert ved Crohns sykdom, dvs. om redusert artsmangfold, økte Bacteroides-arter og Enterobacteriaceae kombinert med en reduksjon i fekale bakterier også observeres hos pasienter med alvorlige GI-toksisitetssymptomer.

Potensielle inngrep for å modifisere tarmmikrobiomet, f.eks. kosthold, pre/probiotika, syntetisk fekal mikrobiotatransplantasjon, er i bred klinisk forskningsbruk for tiden innen andre relaterte kliniske områder, f.eks. inflammatorisk tarmsykdom, og vil være den typen intervensjoner som kan være indikert av informasjon fra dette arbeidet og den påfølgende definitive studien.

Målene for den påfølgende definitive studien er som følger:

1. Bestem forskjellene i VOC-profil/mikrobiom hos pasienter med den mest alvorlige vs. minst alvorlige GI-toksisiteten etter 4 uker og 6 måneder.
2. Bestem forskjellene i VOC-profil/mikrobiom ved baseline hos pasienter som utvikler den mest alvorlige kontra minst alvorlige GI-toksisitet etter 4 uker og 6 måneder.
3. Karakteriser sykdomsrelaterte veier for GI-toksisitet for å identifisere potensielle terapeutiske mål, inkludert kosthold.