Utvärdering av intestinal mikrobiotamanipulation för att behandla resistent hypertoni (VALORIS)

Mag-tarmkanalen börjar sin kolonisering kort efter förlossningen. Under de två första levnadsåren är mikrobiotan instabil och mindre mångfaldig än i vuxen ålder, när dess komplexitet och mångfald ändras. Det finns mer än 100 biljoner mikroorganismer i tarmen, mestadels som phylae, Bacteroidetes och Firmicutes. Dessa mikroorganismer hjälper till i olika funktioner, och deras balans är av stor betydelse för att kontrollera sjukdomar och metabola störningar. Avsaknaden av homeostas av tarmmikrobiota resulterar i tarmdysbios, känd genom obalansen mellan Firmicutes och Bacteroidetes koncentrationer, men också med närvaron av andra phylae. Hypertoni (HT) kännetecknas av blodtryck (BP) ≥ 140/90 mmHg HT kan visa sig med kronisk eller akut förhöjning av BP. Bland situationerna med kronisk förhöjning av BP finns resistent hypertoni (RH), definierad av BP ≥ 140/90 mmHg, även med användning av tre eller fler antihypertensiva läkemedel i lämpliga doser, företrädesvis inklusive ett diuretikum. Vissa tarmmikrobiella stammar kan spela antingen en patogen eller skyddande roll i utvecklingen av hypertoni. Förändringar i tarmmikrobiota observerades i hypertoni med signifikant minskning av mikrobiell rikedom, mångfald och enhetlighet, förutom ett ökat Firmicutes/Bacteroidetes-förhållande, som kännetecknar intestinal dysbios. Dessa förändringar har åtföljts av minskningar av acetat- och butyratproducerande bakterier.

Således är en av de mekanismer genom vilka tarmmikrobiotan kan störa kontrollen av blodtrycket relaterad till produktionen av metaboliter som produceras genom fermentering av fibrer som resistent stärkelse, kända som kortkedjiga fettsyror (SCFA). Dessa metaboliter har vasodilaterande egenskaper (acetat, butyrat och propionat), vilket kan påverka vaskulär tonus. Acetat och propionat kan minska nivåerna av BP i djurmodeller, och att oberoende modeller av hypertoni (SHR-råttor och Ang II) har mindre SCFA-producerande bakterier än de normotensiva kontrollerna. SCFA-butyratet, bakteriell metabolisk produkt, produceras av kostfibrer av bakterier som finns i lumen och har flera fördelaktiga egenskaper för värden. Studier i djurmodeller visar att kost med hög fiber- och acetattillskott korrigerar tarmdysbios, ökar mängden acetat/butyratproducerande bakterier och är associerad med lägre blodtryck i djurmodeller med högt blodtryck.

De spontant hypertensiva råttor som är benägna att drabbas av stroke (stroke-benägen SHR) visar tarmdysbios och fekal mikrobiotatransplantation av dessa råttor till normotensiva Wistar-Kyoto-råttor ökar blodtrycket hos normotensiva råttor. Å andra sidan är det intima sambandet mellan inflammation och kronisk hypertoni välkänd. Kontrollen av inflammation av det sympatiska nervsystemet spelar en central roll vid hypertoni. Därför får tarmen betydande sympatisk innervation, den är tätt befolkad med ett varierat mikrobiellt ekosystem och innehåller immunceller som orsakar stor inverkan på den totala inflammatoriska homeostasen. Denna påverkan kan påvisas i bakteriefria möss som utsatts för modellen för hypertoni med infusion av Ang II. De visade mildrade inflammatoriska tecken (mindre vaskulär leukocytadhesion, mindre infiltration av neutrofiler och monocyter i artärväggen), såväl som mindre endoteldysfunktion och ökad försvagning av BP som svar på Ang II jämfört med konventionellt uppvuxna möss, vilket tyder på systemiskt skydd av inflammatorisk kardiovaskulär stress. Således spelar tarmmikrobiotan en nyckelroll i immunsystemet och kan också påverka det inflammatoriska svaret genom att förändra endotelfunktionen och följaktligen BP. Hypertoni orsakar en vaskulär endotelskada, vilket utlöser ett inflammatoriskt svar som åtföljs av en ökning av C-reaktivt protein, vilket kan inducera PAI-1.

Användning av prebiotika för att behandla hypertoni Epidemiologiska studier tyder på att kostkomponenter, såsom fibrer, kan minska utvecklingen av HT. En fiberrik dietkonsumtion ökar tarmmikrobiotapopulationer som genererar SCFAs som acetat och butyrat. Nyligen har Marques et al. har visat att en fiberrik diet eller kosttillskott med den kortkedjiga fettsyran acetat modulerade tarmmikrobiotan och förhindrade förhöjning av blodtrycket och utvecklingen av kardio-renala komplikationer hos DOCA-salt hypertoniråttor. Författarna validerade dessa fynd i hypertonimodell inducerad av angiotensin II-infusion (Ang II), vilket visade att andra SCFA, butyrat, också minskade BP och åtföljdes av lägre nivåer av inflammatoriska cytokiner i tjocktarmen (data ej publicerade). Hypertensiva försökspersoner visar också en onormal tarmmikrobiota och lägre produktion av acetat och butyrat. Prebiotikamodifierade dieter baserade på majsstärkelse med hög amyloshalt, som frisätter stora mängder SCFA (acetat och butyrat) i tarmen och i perifera vävnader, har förmågan att framgångsrikt minska predispositionen för att utveckla diabetes typ 1 hos möss och förbättra typ II-diabetes mellituskontroll hos människor. Kosttillskott, som producerar höga acetat- och butyratnivåer, har förmågan att positivt ingripa i tarmmikrobiotan och i kroniska metabola sjukdomar som HT och diabetes, och kan användas som en ny strategi för att minska blodtrycket. Därför behöver vi ytterligare undersökningar för att bedöma beteendet hos mikrobiota hos kontrollerade hypertensiva och resistenta hypertensiva individer och visa att modulerad tarmmikrobiota kan ge hälsofördelar.

MOTIVERING Med den höga prevalensen av högt blodtryck i den globaliserade världen och den ökade konsumtionen av industrialiserade livsmedel, snabbmat, ultrabearbetade livsmedel och fysisk inaktivitet, finns det en stark trend mot en exponentiell ökning av kardiovaskulära komplikationer. För över 60 år sedan föreslog Dr. Irvine Page Mosaic Theory of Hypertension, som säger att flera faktorer interdigiterar till blodtryckshöjning. Detta främjade etableringen av cellulära, molekylära och fysiologiska mekanismer förändrade i HT. Men hur dessa olika faktorer integreras för att försämra blodtryckskontrollen är fortfarande en utmaning. Dessutom, varför vissa faktorer är prohypertensiva hos en individ och inte hos en annan, och var prohypertensiva signaler härrör, förblir en gåta. I denna synvinkel kan tarmmikrobiotan vara en saknad länk och ge ett potentiellt förenande koncept, som tar en framträdande plats i mosaikteorin. De senaste bevisen visar inblandningen av tarmmikrobiotan i blodtryckskontrollen och dess inblandning i HT i djur- och människors modeller. Att ta itu med kunskapsluckor för att avgöra om tarmmikrobiotan är relaterad till HT och om förändringen av mikrobiotan kan hjälpa till vid HT-behandling utgör en möjlighet att utveckla nya bevis för att avancera inom detta område, främst i fall av resistent hypertoni. Det skulle vara viktigt att fastställa metabolitersignaturer och mikrobiotan som kan användas för att förutsäga utvecklingen av HT eller biomarkörer för resistent hypertoni. Trots stora framsteg inom läkemedelsbehandlingen fortsätter HT att vara den huvudsakliga modifierbara riskfaktorn för kardiovaskulär sjuklighet och utveckling av dödlighet, på grund av bristande blodtryckskontroll vid resistent hypertoni, vilket motsvarar cirka 10 till 20 % av hypertonipatienter, denna grupp är exponerad till högre kardiovaskulär risk. Således kommer denna studie att bedöma om tarmmikrobiotan är associerad med blodtrycksnivåer hos resistenta hypertensiva individer jämfört med hypertensiva kontrollerade och om mikrobiotaförändringen med prebiotika kan hjälpa blodtryckskontroll och, följaktligen, minska förekomsten av hjärt-kärlsjukdom hos hypertonipatienter. Dessutom jämför denna studie mikrobiotan i två olika globala regioner, Brasilien och Australien, i förhållande till BP. Vår hypotes är att tarmmikrobiotan och dess metaboliter acetat och butyrat spelar en roll för att förebygga hypertoni och att medicinska dieter ("Nutrigenomics") kan användas för att minska blodtrycket. Inledningsvis kommer studien att utvärdera mikrobiotan hos 3 olika grupper: normotensiva, hypertensiva kontrollerade och resistenta hypertensiva individer. I en andra fas av detta projekt föreslår vi upprättandet av en randomiserad, blindad, placebokontrollerad cross-over-studie med användning av ett prebiotikum (kosttillskott). Användningen av Prebiotic är motiverad eftersom det är en billig, säker och enkel terapi, som utgör ett nytt terapeutiskt tillvägagångssätt som kan öka blodtryckskontrollen hos resistenta hypertonipatienter som inte kan kontrollera det med traditionella läkemedel.

MÅL Allmänt syfte Syftet med denna studie är att utvärdera tarmmikrobiotan hos resistenta hypertensiva patienter, jämfört med normotensiva och hypertensiva, och även att utvärdera tarmmikrobiotans svar på medicinsk intervention (prebiotika) hos resistenta hypertensiva patienter.

Specifika mål

• För att analysera vilka bakterier, kolonisera den resistenta hypertensiva tarmen, jämför dem med mikrobiotabakterier hos normotensiva och hypertensiva kontrollerade patienter;
• Att bedöma patienternas nutritionsstatus studerade och korrelera det med deras mikrobiota;
• Att korrelera metabolisk-biokemiprofil (inklusive inflammatoriska markörer) och perifera och centrala hemodynamiska parametrar för de patienter som kommer att studeras med resultaten av deras mikrobiotautvärdering;
• Att utföra interventionen med Prebiotics-formeln och omvärdera tarmmikrobiotan efter behandlingen av den hypertensiva kontrollerade och den resistenta hypertensiva gruppen.
• För att jämföra mikrobiotan av normotensiva, hypertensiva kontrollerade och resistenta hypertensiva av den brasilianska befolkningen som studerats med australiensare.

MATERIAL OCH METODER Studien ska delas upp i två faser. Den första fasen kommer att vara en beskrivande, observerande tvärsnittsstudie. Insamlingen av material ska utföras på hypertonikliniken vid State Medical School i São José do Rio Preto (FAMERP), i syfte att utvärdera tarmmikrobiotan hos normotensiva, hypertensiva kontrollerade och resistenta hypertonipatienter. Den andra studien kommer att vara en randomiserad, blindad, placebokontrollerad crossover-studie, med prebiotika på resistenta hypertonipatienter under två perioder om 4 veckor med ett uttvättningsintervall på 4 veckor.

Egenskaper hos deltagarna

Patienter som övervakas kommer att bedömas på hypertonikliniken. Studien kommer att bestå av tre grupper av deltagare:

1. 40 normotensiva patienter med systoliskt BP (SBP) < 140 mmHg och diastoliskt BP (DBP) < 90 mmHg på kontoret, utan användning av antihypertensiva läkemedel och utvärderade genom ambulatorisk blodtrycksövervakning (ABPM) för att bekräfta normotension (BP < 130/80) mmHg) och uteslutning av eventuell maskerad hypertoni.
2. 40 kontrollerade hypertonipatienter som använde upp till tre antihypertensiva läkemedel med SBP < 130 mmHg och DBP < 80 mmHg utvärderade genom ambulatorisk blodtrycksövervakning (ABPM).
3. 40 resistenta hypertensiva patienter definierade av ett okontrollerat blodtryck på läkarmottagningen (≥ 140/90 mmHg), trots användning av tre eller fler blodtryckssänkande läkemedel i lämpliga doser, inklusive företrädesvis ett diuretikum, eller användning av fyra eller fler läkemedel med blodtryckskontroll . Patienterna kommer också att utvärderas av ABPM, som bör förekomma i SBP ≥130 mmHg och DBP ≥ 80 mmHg för att betraktas som resistenta hypertensiva, annars kommer de att klassificeras som kontrollerade hypertoni. Resistent hypertoni kommer att definieras efter uteslutning av orsaker till pseudo-resistens, d.v.s. felaktig blodtrycksmätning, vit pälseffekt, icke-terapeutisk vidhäftning, användning av läkemedel som kan öka blodtrycket och sekundära orsaker till arteriell hypertoni.