Prebiotyki i dieta w celu zmniejszenia „nieszczelnego” jelita u krewnych pierwszego stopnia pacjentów z chorobą Leśniowskiego-Crohna

1. Tło:

   Choroba Leśniowskiego-Crohna (CD) to przewlekłe zapalenie jelit, na które cierpi około 130 000 Kanadyjczyków. Jego częstość występowania i rozpowszechnienie rośnie na całym świecie. Etiologia choroby jest nieznana; jednak uważa się, że w jej patogenezie pośredniczą komensalne bakterie jelitowe, na które wpływają czynniki środowiskowe u genetycznie podatnego gospodarza. Powszechnie wiadomo, że podatność na CD ma silny składnik genetyczny, przy czym do 12% pacjentów ma rodzinną historię nieswoistych zapaleń jelit (IBD). Badania asocjacyjne całego genomu (GWAS) zidentyfikowały ponad 230 polimorfizmów pojedynczych nukleotydów (SNP) związanych z IBD. Jednak SNP związane z ryzykiem wydają się odpowiadać tylko za część obserwowanej dziedziczności IBD, ponieważ wiele zdrowych osób i krewnych pacjentów z chorobą Leśniowskiego-Crohna, którzy są nosicielami tych alleli ryzyka, nigdy nie rozwija choroby.

   Mikrobiom jelitowy, który jest również zaangażowany w patogenezę CD, również ma pewien stopień dziedziczenia. Aż jedna trzecia bakterii jelitowych jest dziedziczna, co zwiększa prawdopodobieństwo, że specyficzne warianty genetyczne gospodarza kształtują indywidualną zmienność profili mikrobiologicznych. Badanie z udziałem 582 zdrowych osób wykazało, że wysokie ryzyko genetyczne IBD było związane ze spadkiem względnej obfitości różyczki wytwarzającej maślan. Dieta niezależnie może wpływać na mikrobiom jelitowy w krótkim i długim okresie. Badania populacyjne dotyczące IBD wskazują na silny związek wysokiego spożycia tłuszczów ogółem, wielonienasyconych kwasów tłuszczowych n-6 (PUFA) i mięsa ze zwiększonym ryzykiem IBD, podczas gdy wysokie spożycie owoców i warzyw zmniejsza to ryzyko. W badaniach na zwierzętach opisano mechanizmy leżące u podstaw patogenezy diet wysokotłuszczowych w zapaleniu jelita grubego, w tym zmniejszoną powierzchnię komórek Panetha i mniejszą produkcję peptydów przeciwdrobnoustrojowych przez komórki Panetha w jelicie cienkim; zmniejszona liczba komórek kubkowych i mniej wydzielanej mucyny przez komórki kubkowe w jelicie cienkim; zmniejszone poziomy białek połączeń ścisłych, takich jak okludyna, w jelicie krętym, dodatkowo zilustrowane zwiększoną przepuszczalnością jelita cienkiego; zwiększone wydzielanie IL-6 w okrężnicy; i ostatecznie zwiększyła się liczebność patobiontów, takich jak Atopobium i Proteobacteria w kale. Dane te sugerują, że dieta wysokotłuszczowa (jako przykład diety zachodniej) ma istotny wpływ na odporność jelit i funkcję barierową wraz z indukcją dysbiozy i ekspansji patobiontów, które ostatecznie mogą predysponować do rozwoju nieswoistych zapaleń jelit.

   N-6 PUFA zostały zidentyfikowane jako czynnik ryzyka IBD. Kanadyjczycy obecnie spożywają 5-10% energii z diety z PUFA n-6, ze względu na zwiększone spożycie olejów roślinnych zalecanych przez Canada's Food Guide. Tymczasem spożycie PUFA n-3 (kwas dokozaheksaenowy i kwas eikozapentaenowy) o działaniu przeciwzapalnym stanowi zaledwie 0,15% energii dietetycznej. Zarówno PUFA n-6, jak i n-3 są prekursorami eikozanoidów, które regulują stany zapalne, ale w sposób polaryzujący. N-6 PUFA promują produkcję prozapalnych prostaglandyn serii 2 (takich jak prostaglandyna E2, PGE2), tromboksanów i leukotrienów serii 4, a także zaostrzają mysie zapalenie jelita grubego w kilku modelach. W przeciwieństwie do tego PUFA n-3 mają właściwości przeciwzapalne, które prowadzą do PGE serii 3, leukotrienów serii 5 i rezolwin, które zmniejszają translokację mediatorów stanu zapalnego do miejsca urazu. Jednak badania kliniczne wykazały sprzeczne wyniki dotyczące stosowania oleju rybnego jako źródła n-3 PUFA w nieswoistym zapaleniu jelit. Wcześniej wykazano, że olej rybi może powodować wzbogacenie w patobiotyki jelitowe i pogorszenie śmiertelności podczas zakaźnego zapalenia jelita grubego u myszy, gdy jest dodawany do diety bogatej w PUFA n-6, ale nie w połączeniu z innymi kwasami tłuszczowymi, co ujawnia znaczenie diety podstawowej. Dlatego proponuje się, aby dieta z obniżoną zawartością PUFA n-6, ale z wyższym spożyciem błonnika, chroniła przed nieswoistym zapaleniem jelit.

   Zwiększona przepuszczalność jelita cienkiego lub tak zwane „nieszczelne jelito” jest związane z wieloma chorobami przewlekłymi, takimi jak otyłość, cukrzyca typu 2 i IBD. Zwiększona przepuszczalność jelit jest również jednym z potencjalnych patogenetycznych czynników ryzyka CD, zidentyfikowanych u nawet 20% populacji naszych 10-letnich badań podłużnych zdrowych krewnych pierwszego stopnia (FDR) pacjentów z chorobą Leśniowskiego-Crohna. Ponadto niektóre diety, takie jak dieta wysokotłuszczowa, wysokoglukozowa lub wysokofruktozowa, mogą również powodować dysfunkcję bariery i zwiększać przepuszczalność jelit, zwiększając w ten sposób ryzyko rozwoju endotoksemii metabolicznej i przewlekłego zapalenia jelit. W przeciwieństwie do tego, zmniejszenie przepuszczalności jelita cienkiego osłabia eksperymentalne zapalenie okrężnicy. Odkrycia te sugerują, że zmniejszenie przepuszczalności jelita może zmniejszyć czynniki ryzyka prowadzące do rozwoju CD w FDR pacjentów z CD.

   Badania przeprowadzone na modelach zwierzęcych i zdrowych ochotnikach wykazały zmniejszenie przepuszczalności jelit po spożyciu β-fruktanów. Jednak skuteczność prebiotyków w eksperymentalnym NZJ zależy również od składu diety podstawowej. Niedawno odkryliśmy, że działanie ochronne β-fruktanów w zapaleniu jelita grubego szczura HLA-B27 jest modulowane przez spożycie PUFA n-6 i n-3. Dane te podkreślają, że prebiotyki typu β-fruktanów są korzystne, ale sugerują również, że skład lipidów w diecie może modulować wyniki kliniczne. Ponieważ większość Kanadyjczyków spożywa dietę bogatą w n-6 / ubogą w n-3 PUFA, proponujemy, aby połączenie kwasów tłuszczowych zawierających n-3 PUFA pokonało wpływ n-6 PUFA na β-fruktany i (dalej) poprawiło odpowiedź kliniczną.

2. Hipoteza badawcza i cele:

W oparciu o skuteczność β-fruktanów w zmniejszaniu przepuszczalności jelit i regulowaniu odporności jelit wykazaną w modelach eksperymentalnych i badaniach klinicznych z udziałem zdrowych uczestników, a także wpływ diety na mikrobiom jelitowy, rozwój zapalenia okrężnicy i aktywność prebiotyków, stawiamy hipotezę, że β-fruktany w połączeniu dieta bogata w n-3 PUFA/niska n-6 PUFA (podobna do diety śródziemnomorskiej) może zmniejszać przepuszczalność jelita cienkiego i zapobiegać przewlekłym stanom zapalnym jelit u pacjentów z FDR z CD, co wiąże się z poprawą metabolizmu mikroflory jelitowej.

Dla spełnienia tej hipotezy proponuje się następujące cele:

1. Ocena, czy doustne podawanie β-fruktanów i zmiany w diecie mogą poprawić przepuszczalność jelita cienkiego (mierzoną na podstawie laktulozy i mannitolu wydalanych z moczem) u tych FDR z nieprawidłową przepuszczalnością.
2. Aby ocenić, które mechanizmy ochronne są związane ze zmianami przepuszczalności, takimi jak zmiany krążącej zonuliny, peptydu podobnego do glukagonu 2 (GLP-2) i endotoksyny osocza, a także zmiany składu mikroflory jelitowej i produkcji krótkołańcuchowych kwasów tłuszczowych.
3. Projekt badania:

Uczestnicy (krewni pierwszego stopnia pacjentów z CD; w sumie 40) zostaną losowo przydzieleni do grupy otrzymującej β-fruktany (12 gramów dziennej dawki Prebiotyny®, inuliny wzbogaconej oligofruktozą w stosunku 1:1, co odpowiada Orafti®Synergy1, dostarczanej przez Jackson GI Medyczne) lub placebo (strawna maltodekstryna, dawka 5 gramów dziennie, izokalorycznie do 12 g/d Prebiotin®) oraz interwencja dietetyczna. W celu kontrolowania spożycia WNKT z grupy n-3 i n-6, uczestnicy otrzymają porady żywieniowe prowadzone przez zarejestrowanego dietetyka. Śródziemnomorska dieta (MDP) (zwana także poniżej „dietą o niskiej zawartości PUFA n-6”) ze zwiększonym spożyciem n-3 PUFA, nasyconych kwasów tłuszczowych (SFA) i jednonienasyconych kwasów tłuszczowych (MUFA) oraz zmniejszonym spożyciem n-6 PUFA będzie przyjęta jako odpowiednia dieta o niskiej zawartości PUFA n-6. Uczestnicy, którzy nie zostaną przydzieleni do „diety o niskiej zawartości PUFA n-6”, zostaną poinformowani o przestrzeganiu zaleceń Kanadyjskiego przewodnika żywieniowego („dieta kontrolna”). Zatem to kontrolowane placebo badanie obejmie 2 grupy interwencyjne po 20 uczestników w każdym ramieniu: 1) Prebiotyna + „Dieta o niskiej zawartości n-6 PUFA”; 2) Placebo + dieta kontrolna

Przepuszczalność jelitowa zostanie oceniona przy użyciu stosunku laktuloza/mannitol (w tygodniach 0 i 6), jak również markerów przepuszczalności jelitowej w surowicy/osoczu, w tym zonuliny, glukagonopodobnego peptydu 2 (GLP-2) i lipopolisacharydów (LPS) (tygodnie 0 i 6). Zbadamy również wpływ produktu prebiotycznego i diety na skład i aktywność mikroflory kałowej (jako krótkołańcuchowe kwasy tłuszczowe i kwasy żółciowe) (tygodnie 0 i 6). Uwaga zostanie również zwrócona na bezpieczeństwo i tolerancję tych prebiotyków w FDR za pomocą kwestionariuszy dotyczących zdarzeń niepożądanych/niestrawności i nawyków żołądkowo-jelitowych (tygodnie 0, 3 i 6).

Ponieważ dieta jest również częścią badania interwencyjnego i uważa się, że odgrywa rolę w przepuszczalności jelit i aktywności prebiotycznej, wszyscy uczestnicy otrzymają poradę dietetyczną i będą zobowiązani do przestrzegania zalecanej diety. Długoterminowe spożycie w diecie koreluje z taksonami bakterii u danej osoby, dlatego ważne jest, aby określić to ilościowo przed interwencją dietetyczną. Uczestnicy wypełnią internetową wersję Kanadyjskiego Kwestionariusza Historii Diety II (C-DHQ II), który jest kwestionariuszem dotyczącym częstotliwości spożywania posiłków w celu oceny ich diety przed badaniem (nawykowej diety) w ciągu ostatniego roku. W celu oceny zgodności z dietami uczestnicy wypełnią kanadyjską adaptację 24-godzinnej automatycznej samodzielnej administracji (ASA24-Kanada-2016), która jest zatwierdzonym 24-godzinnym przypomnieniem diety. Dietetyk prowadzący badania dokona przeglądu przypomnień i przekaże uczestnikom informacje zwrotne na podstawie wyników – w celu wsparcia zmian w diecie. Dodatkowo uczestnicy wypełnią Śródziemnomorską Dietary Serving Score (MDSS). MDSS jest zatwierdzonym narzędziem służącym do pomiaru przestrzegania MDP na podstawie spożycia porcji żywności i grup żywności. ASA-24 i MDSS zostaną zakończone w 0, 3 i 6 tygodniu badania.

Badanie będzie trwało 6 tygodni od punktu początkowego, podczas którego uczestnicy otrzymają leczenie prebiotykami lub placebo (maltodekstryna) oprócz poradnictwa dietetycznego i interwencji.

Doustne przyjmowanie inuliny wzbogaconej oligofruktozą w szczurzym modelu zapalenia jelita grubego, a także u pacjentów z wrzodziejącym zapaleniem jelita grubego (UC) było w stanie zwiększyć bifidobakterie w kale i zwiększyć potencjalnie ochronne bakterie wytwarzające maślan i ich produkcję maślanu w okrężnicy oraz zmienić produkcję cytokin w okrężnicy okrężnicy, aby faworyzować bardziej przeciwzapalny profil. W obecnie proponowanym badaniu ocenimy, czy takie zmiany mikrobiomu wywołane prebiotykami i dietą będą również związane ze zmniejszeniem przepuszczalności jelita cienkiego w zdrowej populacji zagrożonej rozwojem CD. W związku z tym będziemy mierzyć przepuszczalność jelita cienkiego na początku i na końcu badania, a także pobierać próbki stolca, krwi/surowicy i moczu przez cały czas trwania badania.

Zwiększona przepuszczalność jelita cienkiego może być również spowodowana niektórymi szeroko stosowanymi lekami, takimi jak niesteroidowe leki przeciwzapalne (NLPZ), w tym aspiryna i ibuprofen. Praktycznie wszystkie badania zgadzają się, że wszystkie konwencjonalne NLPZ zwiększają przepuszczalność jelit u ludzi w ciągu 24 godzin od spożycia i że jest to równie oczywiste, gdy są przyjmowane długoterminowo. Aby kontrolować ten zakłócający czynnik, wykluczymy osoby, które codziennie przyjmują NLPZ. Ponadto poprosimy uczestników o zaprzestanie przyjmowania NLPZ na 1 tydzień przed przesiewowym testem przepuszczalności.