Добавки бутирата у детей с расстройством аутистического спектра (РАС) и функциональными желудочно-кишечными расстройствами (b(AUT)yrate)

РАС — это гетерогенная группа нарушений нервного развития со сложной многофакторной этиологией, требующая персонализированных, своевременных и научно обоснованных вмешательств для улучшения жизни детей и их семей. Сопутствующие заболевания часто встречаются при РАС и включают ФГИР — нарушения, возникающие в результате сочетания симптомов, влияющих на моторику, гиперчувствительность и другие функции, не обусловленные анатомическим или органическим происхождением. ФГИР часто связаны со сном и поведенческими проблемами, оказывающими негативное влияние на клиническое функционирование детей с РАС. Рекомендуются фармакологические агенты, которые могут быть нацелены на ФГИР у детей с РАС. Изменения иммунной системы, эпигенетики, кишечного микробиома, митохондриального метаболизма и изменений оси кишечник-мозг вовлечены в этиологию РАС и ФГИР и могут представлять собой потенциальные цели вмешательства. Термин «постбиотики» можно рассматривать как общий термин для всех синонимов и родственных терминов компонентов микробной ферментации, включая множество различных компонентов, таких как короткоцепочечные жирные кислоты, фракции микробных клеток, функциональные белки, внеклеточные полисахариды, клеточные лизаты, тейхоевая кислота, пептидогликан. -производные муропептидов и структуры типа пилей. Новые данные показывают, что постбиотики могут оказывать прямое иммуномодулирующее и клинически значимое действие. Можно найти доказательства использования постбиотиков у здоровых людей для улучшения общего состояния здоровья и облегчения симптомов различных заболеваний. В частности, постбиотический бутират, короткоцепочечная жирная кислота, полученная из микробиоты кишечника, оказывает защитное действие против ФГИР и РАС посредством широкого спектра действий, включающих микробиоту кишечника, иммунную систему, эпигенетические механизмы и митохондриальную функцию. В совокупности эти данные убедительно подтверждают гипотезу о том, что пероральный прием бутирата может оказывать терапевтическое действие против ФГИР и поведенческих симптомов у детей с РАС. Бутират был предложен для лечения ФГИР, но его многообещающее влияние на РАС ограничено доклиническими данными. Настоящее многоцентровое двойное слепое рандомизированное контролируемое исследование было тщательно разработано для изучения терапевтических эффектов перорального приема бутирата у детей с РАС (идиопатическим или синдромальным) и ФГИР. В соответствии с прецизионной медициной, а также разработкой и улучшением диагностики, терапии и прогнозирования с использованием больших сложных наборов данных, в этом исследовании будут реализованы высокопроизводительные вычисления и искусственный интеллект в многомерных наборах клинических и биологических данных. Большая гетерогенность РАС с точки зрения этиологии и клинических проявлений требует лучшего понимания того, кто с наибольшей вероятностью отреагирует на какие вмешательства, с какой интенсивностью и на какую продолжительность, чтобы их можно было назначать тем, кто с наибольшей вероятностью получит пользу при снижении стоимость лечения Национальной службе здравоохранения. Таким образом, существует необходимость выявления медиаторов ответа на лечение и модераторов (факторов, которые предсказывают большую реакцию на лечение, включая факторы, влияющие на реакцию людей на различные методы лечения), что позволит врачам более тщательно адаптировать ранние вмешательства. С этой целью медиаторы и модераторы, участвующие в влиянии постбиотических добавок на ФГИР, будут изучены с помощью МО, выполняемого на клинических и биологических переменных, собранных на цифровой платформе Research Electronic Data Capture (REDCap). Выявление закономерностей/профилей реакции ребенка на лечение может иметь важное значение для оценки риска на ранней стадии и планирования индивидуального лечения и профилактики РАС посредством модуляции микробиоты.

Все больше данных свидетельствует о том, что кишечный микробиом является одним из ключевых модуляторов связи между кишечником и мозгом при РАС. Ось мозг-кишечник-микробиом стала интересной областью исследований РАС, особенно у детей. Предыдущие исследования показали наличие изменений в структуре и функциях микробиома кишечника у детей с РАС, а также у детей с ФГИР: снижение соотношения Bacteroidetes/Firmicutes (хорошо известные производители бутирата) в образцах фекалий детей с РАС и значительное снижение уровня продукции бутирата кишечным микробиомом. детей с РАС.

Бутират является широко известным ингибитором гистондеацетилазы благодаря своей способности преодолевать гематоэнцефалический барьер. Предыдущие исследования показали, что лечение пероральным бутиратом натрия улучшило поведенческие нарушения у мышей BTBR, одной из наиболее надежных животных моделей РАС. Анализ экспрессии генов лобной коры показал, что влияние бутирата на поведение объясняется положительной модуляцией генов, участвующих в балансе возбуждения/торможения и активации нейронов. В частности, бутират натрия подавлял гены-маркеры активации нейронов и повышал активность генов тормозных нейротрансмиттеров. Кроме того, недавно было проведено двойное слепое исследование с участием детей 3-8 лет с РАС для оценки влияния добавок L. Reuteri (6 месяцев) на социальный дефицит, симптомы желудочно-кишечного тракта (ЖКТ) и иммунный ответ. Неопубликованные результаты показали, что Л. Реутери значительно увеличил показатели социальных поддоменов системы адаптивной оценки поведения и снизил общий балл по шкале социальной реакции и желудочно-кишечных симптомов через 6 месяцев. Поведенческие результаты, основанные на стратификации коэффициента интеллекта (IQ), также выявили эффективность L. Reuteri в социальной и желудочно-кишечной сферах у детей с РАС с нормальным диапазоном IQ. Эти исследования подчеркивают многообещающую роль пробиотиков и постбиотиков у детей с РАС.

Цели. Многоцентровое двойное слепое последовательное рандомизированное контролируемое исследование бутирата по сравнению с плацебо будет проведено на 128 детях с РАС (предполагаемый размер выборки) для оценки эффективности постбиотических добавок при функциональных желудочно-кишечных расстройствах у детей с РАС. Вторичная цель состоит в том, чтобы определить, может ли добавление бутирата повлиять на поведенческие и основные симптомы РАС и если да, то в какой степени. Третья цель — выявить клинические и/или биологические детерминанты реакции детей с РАС на постбиотические добавки.

Материалы и методы. Azienda Ospedaliera Universitaria Federico II из Неаполя и больница Policlinico Tor Vergata пригласят родителей детей с РАС в возрасте 3-6 лет принять участие в исследовании. Если они согласятся, будет предоставлена ​​полная информация о протоколе и собрано письменное подписанное информированное согласие. Диагностика, тяжесть и клиническое функционирование РАС будут определяться в соответствии с критериями Диагностического и статистического руководства по психическим расстройствам (DSM-5) и стандартными тестами; Диагноз ФГИР будет проводиться с использованием опросника Римских критериев III и 6-GSI. Пищевые привычки детей будут оцениваться по трехдневному дневнику питания. Клинические центры будут отправлять данные о возрасте, поле и IQ в Istituto Superiore di Sanità для централизованной процедуры рандомизации на платформе REDCap. На исходном уровне (точка времени 0) родители будут приглашены в Azienda Ospedaliera Universitaria Federico II в Неаполе и в больницу Policlinico Tor Vergata для комплексного клинического обследования, включая анамнестический опрос и проведение стандартизированных тестов на аутизм и желудочно-кишечные симптомы, общее развитие, адаптивные и поведенческие расстройства. функционирование. Будут собраны образцы крови и фекалий для генетического и метаболического анализа, а также будет проведена электроэнцефалография.

Родители будут получать добавки бутирата или плацебо в течение 16 недель (4 месяцев) в соответствии с процессом распределения. Лечение будет пронумеровано в соответствии со схемой рандомизации без привязки к групповому распределению, известной только статистику Istituto Superiore di Sanità, который составляет список. Центральная аптечная служба Академической больницы Федерико II в Неаполе подготовит пакетики и неотличимое (одинаковый цвет, запах, вкус) содержимое лекарств. Клинические центры повторят полную оценку в конце периода приема добавок (временной момент 1). В момент времени 2 (через 4 месяца к концу момента времени 1) родителям будет предложено заполнить анкеты для момента времени 1, чтобы оценить долгосрочный эффект - консолидацию - добавок. Во избежание дальнейшего дискомфорта для детей и семей, образцы крови и фекалий не будут собираться в момент времени 2.

Детерминанты ответа на добавку бутирата и биомаркеры, которые отличают тех, кто отвечает на лечение, от тех, кто не отвечает, будут определены путем внедрения высокопроизводительных вычислений и искусственного интеллекта в многомерные наборы клинических и биологических данных, собранных на цифровой платформе, разработанной и управляемой Istituto Superiore di Sanità. Используя подход ML, разновидность искусственного интеллекта, Неаполитанский университет имени Федерико II проанализирует набор данных, чтобы установить взаимосвязи без заранее заданного моделирования. Машинное обучение — это инновационный подход, позволяющий обеспечить надежные прогнозы, преодолевая описательные статистические модели и создавая цифрового двойника рассматриваемых явлений. Клинические, поведенческие, воспалительные и иммунологические факторы изменяются при РАС. Однако из-за большой вариабельности этих проблем среди людей с РАС трудно предсказать, кто, скорее всего, отреагирует на конкретное вмешательство, с какой интенсивностью и в течение какой продолжительности. С этой целью исследователи разработают вероятностную многодоменную модель интеграции данных, состоящую из микробиома кишечника, иммунных и воспалительных биомаркеров в образцах периферической крови и фекалий, а также клинических/поведенческих биомаркеров с использованием ML для улучшения терапии и прогнозирования прогноза РАС. . Клинические и поведенческие переменные, которые будут включены в набор данных, будут собираться с помощью тестов/опросников, описанных в плане эксперимента. Кишечный микробиом, иммунные и воспалительные показатели будут собраны в образцах крови и фекалий в исходном состоянии (временная точка 0) и в конце приема добавок (временная точка 1). Состав кишечного микробиома будет характеризоваться метагеномикой дробовика. Геномы доминантных штаммов также будут реконструированы с помощью недавно утвержденного стандартного конвейера и сравнены, чтобы определить, существуют ли различия в уровне штаммов при обработке бутиратом. Уровни фекальных короткоцепочечных жирных кислот (КЦЖК: ацетат, пропионат и бутират) будут определяться с помощью газовой хроматографической масс-спектрометрии, как описано ранее. Измененный состав кишечного микробиома может изменить кишечный барьер, потенциально допуская транслокацию бактерий и их антигенов, токсинов и метаболитов и приводя к множественным изменениям выработки цитокинов, популяций иммунных клеток, а также маркеров клеточной активации.

Рандомизацию и сокрытие распределения будет осуществлять Istituto Superiore di Sanità. Рандомизация будет генерироваться с использованием процедуры Ralloc в STATA, управляться через платформу RECap после регистрации и предоставляться врачам Istituto Superiore di Sanità. Были определены конкретные стандартные оперативные процедуры (СОП), чтобы гарантировать целостность исследования и испытания. Слепой статистик проанализирует данные с помощью Stata 16.1.