Inverkan av mekanisk tarmförberedelse på GI-mikrobiota

Proceduren för mekanisk tarmpreparering (BP), som direkt föregår kolonendoskopi, resulterar i en signifikant minskning av rapporterade symtom för flera tarmsjukdomar (t.ex. irritabel tarmsyndrom (IBS)), men än så länge finns det få forskningsbaserade stödbevis. Detta förslag kommer att använda en robust experimentell design för att utforska både sammansättningen av mikrobiotan, och viktigare, dess metaboliska aktivitet för att bedöma interaktioner med mänskliga värdar efter BP. Syftet med denna pilotstudie är att generera data som visar de destabiliserande effekterna av BP på både sammansättningen och metaboliska aktiviteten hos tarmmikrobiotan.

Om hypotesen bevisas kommer denna studie att visa att BP genererar ett "möjlighetsfönster" där man kan påverka det efterföljande återupprättandet av mikrobiotan. Detta med det slutliga syftet att korrigera dysbios och förhindra utvecklingen av symtomatisk okomplicerad divertikulär sjukdom hos patienter med divertikulos.

Bakgrund Divertikulär sjukdom, kännetecknad av svaghet i den stödjande bindväven i tjocktarmens vägg som leder till bildandet av divertikula1, är något försummad och får inte vetenskaplig uppmärksamhet som andra inflammatoriska tarmsjukdomar har. Trots att detta tillstånd drabbar 50 % av vår åldrande befolkning, varav cirka 1/5 kommer att utveckla försvagande symtomatisk okomplicerad divertikulär sjukdom (SUDD)2, finns det en brist på kunskap inom detta område.

Faktorerna som bestämmer övergången från asymtomatisk divertikulos till SUDD är oklara. Däremot har tarmmikrobiotan varit inblandad i en nyligen genomförd småskalig studie som korrelerade divertikulos med utarmning av Clostridium-kluster IV. Clostridium kluster IX, Fusobacterium och Lactobacillaceae, som alla kan ha en antiinflammatorisk effekt. Patienter som uppvisar ospecifik buksmärta och diarré på vänster sida bedöms med kolonendoskopi. En småskalig studie visade att denna procedur också resulterade i en signifikant minskning av Lactobacillaceae i kontrollpopulationen efter 1 månad (n=10).

BP erhålls 14 och 20 timmar före koloskopi och involverar oral administrering med en mängd olika stimulerande laxermedel (t.ex. Moviprep - polyetylenglykol) vilket resulterar i svår diarré och fullständig eliminering av fekalt material från tarmen. Det är troligt att detta blodtryck är inblandat i någon minskning av rapporterade symtom i motsats till själva endoskopiska proceduren, även om förmodade underliggande mekanismer ännu inte har identifierats.

Hypotes: Tarmförberedelse för endoskopi kommer att destabilisera tarmmikrobiotan hos patienter med divertikulos. Återupprättandet av denna mikrobiota följer en förändrad utvecklingsbana som resulterar i varaktiga förändringar av mikrobiotans sammansättning. Dessutom kommer dessa observerade förändringar att ha funktionella konsekvenser som identifieras genom förändrade metaboliska interaktioner vid mikrob-värdgränssnittet.

Syfte och mål:

1. Kvantifiera ihållande observationsförändringar som inträffar inom de funktionella grupperna i tarmmikrobiotan efter BP (HTP FISHflow-teknologi).
2. Funktionella konsekvenser av sådana förändringar för värdmetabolism, värd-mikrob-sammetabolism och kortkedjig fettsyraproduktion kommer att bedömas (kärnmagnetisk resonansspektroskopi respektive gaskromatografi).
3. Statistiska dataintegreringstekniker kommer att identifiera kopplingar mellan den förändrade mikrobiotan och metabola profiler för att börja bestämma mekanismerna som ligger till grund för inverkan av tarmmikrobiotan vid divertikulos.
4. Resultaten ovan kommer att identifiera om ett "möjlighetsfönster" inträffar efter BP som skulle kunna utnyttjas för att korrigera dysbios som en grund för en senare större studie.

Experimentell design

För att bedöma effekterna av BP på kolonmikrobiotan vid divertikulos, kommer postmenopausala kvinnor med mild ospecifik vänstersidig buksmärta och diarré, som har remitterats till kolorektalenheten vid Royal Berkshire Hospital, att rekryteras av sökande (KT, PC). Patienter som inte har fått antibiotika under de senaste 3 månaderna kommer att fylla i ett frågeformulär för att bedöma gastrointestinala symtom, vilket kommer att baseras på de som använts i våra tidigare försök med humant Irritable Bowel Syndrome (IBS). Urin kommer att samlas in vid t=0 (före BP), t=2d (24h efter BP), t=8d (1 vecka efter BP) och t=3 månader (när återkallad till sjukhuset). Avföring kommer att samlas in vid samma tidpunkter förutom t=2d, istället kommer det första tomrummet efter BP att begäras. Patienterna skickas oralt BP per post eller hämtar dem från endoskopienheten, och vi kommer att utnyttja detta för att leverera fekala provkrukor. Prover kommer att tillhandahållas antingen på sjukhuset och omedelbart frysas, eller så kommer patienterna att bli ombedda att frysa och ta med sig till deras möte. Senare prover (t-8d, t=3 månader), kommer att förvaras frysta hemma och sedan samlas in av University of Readings personal när båda proverna har samlats in. Efter insamling kommer patienterna att förses med frågeformuläret (och självadresserat kuvert) för att möjliggöra jämförelse av deras symtom 2 veckor och 3 månader efter BP med de som rapporterats i förväg (t=0).