Oligosacharydy ludzkiego mleka (HMO) i mikroflora jelitowa, układ odpornościowy na Antarktydzie

Celem tego badania jest zbadanie wpływu suplementacji prebiotykami, specyficzną mieszaniną węglowodanów występującą w mleku matki (HMO), jako środka na poprawę flory jelitowej, procesów zapalnych w jelitach, ogólnego stanu odporności, regulacji węglowodanów, tłuszczu oraz metabolizm kości i zmiany neurologiczne na Antarktydzie. Około roczny pobyt na Stacji Concordia (Antarktyda) na wysokości około 3200 m obejmuje długą podróż i następujące po niej ekstremalne warunki środowiskowe oraz odpowiadające im mechanizmy adaptacyjne, dlatego stanowi bardzo dobry model naziemny (model analogowy) do badania zmian podczas przestrzeń zostaje. Długoterminowe (tj. > 6 miesięcy) narażenie na mikrograwitację prowadzi do licznych reakcji fizjologicznych, w tym do upośledzenia tolerancji glukozy, osłabienia funkcji odpornościowych i utraty masy kostnej, co może prowadzić do dość poważnych konsekwencji zdrowotnych. W tym modelu analogowym obserwuje się podobne zmiany, choć mniej dotkliwe, w zakresie układu odpornościowego czy tolerancji glukozy, jak podczas lotu kosmicznego.

Skład diety znacząco wpływa na skład flory jelitowej. W szczególności węglowodany zawarte w diecie stanowią substrat dla niektórych bakterii, które mogą mieć pozytywny wpływ na zdrowie. Prebiotyki definiuje się jako substraty, które są selektywnie wykorzystywane przez mikroorganizmy gospodarza i zapewniają korzyści zdrowotne. Prebiotyki są trawione wyłącznie przez mikroorganizmy jelitowe i stymulują wzrost lub aktywność bakterii w jelitach, które wykazały korzyści zdrowotne lub poprawiły samopoczucie. Głównymi składnikami odżywczymi dla rozwoju bakterii są niestrawne węglowodany, które z definicji nie są trawione przez żywiciela, w tym przypadku człowieka (żywiciela). Do węglowodanów niestrawnych zalicza się na przykład skrobię oporną i dekstryny, polisacharydy nieskrobiowe (NSP) (np. pektyny) i niestrawne oligosacharydy (np. Rafinoza, inulina itp.). Węglowodany te są fermentowane przez bakterie jelitowe do krótkołańcuchowych kwasów tłuszczowych (SCFA), głównie kwasu octowego, kwasu propionowego i kwasu masłowego. Proces ten zachodzi głównie w jelicie grubym, ale także w jelicie cienkim. SCFA są szybko wchłaniane przez błonę śluzową jelita grubego i wywierają wpływ na cały organizm, zaspokajając na przykład potrzeby energetyczne żywiciela lub pośrednicząc w komunikacji jelitowo-mózgowej, co ma duży wpływ na fizjologię i zdrowie żywiciela.

HMO są również prebiotykami i trzecim pod względem ilości składnikiem stałym w mleku matki. Dlatego też większość dotychczas opublikowanych badań na temat wpływu HMO przeprowadzono na niemowlętach. HMO nie są trawione w jelicie i są wykorzystywane głównie w jelicie grubym przez żyjące tam bakterie. U niemowląt wykazano, że HMO nie tylko sprzyjają zdrowemu składowi flory jelitowej, ale także upośledzają rozwój patogenów i modulują ekspresję genów zaangażowanych w stan zapalny. Kilka badań in vitro i in vivo wykazało właściwości przeciwwirusowe HMO przeciwko różnym wirusom, takim jak rotawirus, norowirus, HIV i grypa. HMO odgrywają znaczącą rolę w układzie odpornościowym poprzez wzmocnienie odpowiedzi immunologicznej. Wstępne zastosowania HMO u dorosłych potwierdziły te ustalenia.

Dlatego też niniejsze badanie ma na celu zbadanie, w jaki sposób codzienne podawanie 5,5 g mieszaniny HMO podczas hibernacji na Stacji Concordia na Antarktydzie wpływa na:

• tolerancja glukozy
• procesy zapalne
• funkcja immunologiczna
• metabolizm tłuszczów i kości oraz
• Dobre samopoczucie

Procedura badania Jest to tak zwane randomizowane badanie interwencyjne kontrolowane placebo, prowadzone w układzie równoległym. Oznacza to, że badani zostaną losowo wybrani do otrzymywania codziennie mieszaniny HMO lub placebo. Czas trwania badania osoby testowanej wynosi ok. 20 miesięcy. Podzielony jest na fazę badawczą przed wyjazdem na Antarktydę, mniej więcej we wrześniu danego roku, sześć faz podczas zimowania na Antarktydzie i jedną fazę około 6 miesięcy po powrocie.

Każda pojedyncza faza jest identyczna, jeden przykład pokazano na rysunku 1.

Dzień 1 (dzień weekendowy) Dzień 2 Dzień 3 Dzień 4 Dzień 5 Pobranie krwi na czczo X Doustny test tolerancji glukozy X Próbka śliny X Próbka kału X X X (X) Dziennik diety X X X Suplementacja HMO Codziennie, początek po pierwszej sesji w Concordii

Rysunek 1: Reprezentacja każdej fazy (U jak na rysunku 1) testowania

Interwencja Interwencja, czyli środek leczniczy zastosowany w tym badaniu, w jednej grupie polega na codziennym podawaniu 5,5 g mieszanki węglowodanów analogicznej do mleka kobiecego, ale wytwarzanej przez bakterie. Ilość ta posiada certyfikat Europejskiego Urzędu Kontroli jako bezpieczna do spożycia przez ludzi. Druga grupa otrzymuje odpowiednie placebo, maltozę.

Metoda pomiaru Badanie krwi i dostęp żylny Pobieranie krwi z żyły obwodowej wiąże się ze zwykłym ryzykiem wkłucia żyły. Są to krwiaki lub infekcje w miejscu nakłucia. W przypadku założenia dostępu żylnego obwodowego, w rzadkich przypadkach może dojść do uszkodzenia żyły (skleroterapia) i nerwów obwodowych. Pobieranie krwi i dostęp żylny wykonuje doświadczony lekarz, co minimalizuje ryzyko.

Pobieranie krwi na czczo Próbki krwi na czczo do analizy różnych parametrów krwi pobiera się tego samego dnia, co doustny test tolerancji glukozy (OGTT) (patrz ryc. 1). Ponieważ do OGTT pobiera się kilka próbek krwi, również po wypiciu napoju, w okolicy przedramienia zostanie założony dostęp żylny w postaci kaniuli żylnej (mała plastikowa rurka), aby uniknąć wielokrotnego nakłuwania żyły ramion.

Tolerancja glukozy za pomocą doustnego testu tolerancji glukozy Tak zwany doustny test tolerancji glukozy (OGTT) można zastosować do określenia różnic w metabolizmie glukozy (metabolizmie cukru) pomiędzy fazą interwencji i fazą kontrolną. Mniej więcej trzeciego dnia każdej fazy badania rano na czczo będzie spożywany napój przygotowany z 75 g glukozy (proszek Medicalfox Gluko 75) i 300 ml wody pitnej. Krew pobiera się co 15 minut w pierwszej godzinie od podania napoju i co 30 minut w drugiej godzinie.

Próbka śliny Próbki śliny zostaną pobrane w celu zbadania niektórych hormonów, które odzwierciedlają poziom stresu, a także reaktywność niektórych wirusów (wirus opryszczki, rotawirus). W tym celu mały wałek z przygotowanego pojemnika (salivetę) żuje się w ustach przez kilka minut i jednokrotnie w fazie badania zawraca do probówki zbierającej. Uzyskaną ślinę zamraża się, a następnie analizuje w laboratorium.

Pobieranie kału W celu zbadania zmian w florze jelitowej w każdej fazie pobiera się próbki kału przez 3 kolejne dni. W tym celu nad toaletą umieszcza się tzw. „łapacz odchodów”, który lepiej zbiera odchody. Następnie z tych kału pobiera się trzy próbki do 3 różnych probówek. Małą łyżeczkę w każdej probówce napełnia się kałem, wkłada z powrotem do probówki, zamyka i zamraża.

Dokumentacja diety Aby móc ocenić wpływ składu pożywienia na florę jelitową, spożywany pokarm dokumentuje się w ciągu 2 dni roboczych i jednego dnia weekendowego. Odbywa się to w ramach przygotowanego dziennika dietetycznego.