Mekanismer för probiotika och antibiotikarelaterad diarré (OURBIOTIC)

Probiotika är levande mikroorganismer som, när de administreras i tillräckliga mängder, ger värden en hälsofördel. En av de vanligaste indikationerna för probiotisk behandling är förebyggande av antibiotikaassocierad diarré (AAD). Tyvärr stöds inte effektiviteten av många probiotiska produkter som används för AAD av rigorös oberoende forskning, och icke-evidensbaserad klinisk användning är vanlig. Data från flera studier överensstämmer med uppfattningen att antibiotika-inducerad störning av kommensala bakterier i tjocktarmen resulterar i en signifikant minskning av produktionen av kortkedjiga fettsyror (SCFA) och en åtföljande minskning av Na-beroende vätskeabsorption som resulterar i AAD. Den probiotiska stammen som studeras, Bifidobacterium animalis subsp. lactis BB-12 (BB-12), har visat sig lindra en mängd olika gastrointestinala sjukdomstillstånd och är känd för att producera acetat i koncentrationer upp till 50 mM in vitro. Sålunda antar utredarna att administrering av BB-12 samtidigt som antibiotikakonsumtion kommer att skydda mot utvecklingen av AAD genom dess förmåga att generera acetat direkt, och även öka andra SCFA genom korsmatning av vissa bakterier i Firmicutes phylum, t.ex. Clostridium, Eubacterium och Roseburia, som använder acetat för att producera butyrat.

Det primära syftet är att bestämma förmågan hos BB-12 att påverka antibiotika-inducerad minskning av SCFA som återspeglas av nivåerna av acetat, den vanligaste primära kolon SCFA, och bedöma tidsmässiga intervall av probiotisk administrering. Den primära hypotesen är att antibiotika kommer att resultera i en minskning av fekal SCFA, men BB-12-tillskott kommer att skydda mot antibiotika-inducerad SCFA-reduktion och/eller vara associerad med en snabbare återgång till utgångsnivåer av SCFA jämfört med kontroller. Antibiotika resulterar också i en minskning av det totala antalet mikrobiella och mångfalden i tarmmikrobiotan, vilket stör homeostasen i tarmens ekosystem och tillåter kolonisering av patogener. Vi antar att samtidig administrering av probiotika och antibiotika inte är nödvändig för den probiotiska effekten på SCFA.

Det sekundära målet kommer att vara att bestämma förmågan hos BB-12 att påverka antibiotika-inducerad störning av tarmmikrobiotan med 16S ribosomal ribonukleinsyra (rRNA) profilering, och bedöma tidsmässiga intervall av probiotisk administrering. Den sekundära hypotesen är att antibiotika kommer att resultera i en minskning av det totala antalet och mångfalden av bakteriearter som finns i den fekala mikrobiotan, och ytterligare BB-12-tillskott kommer att skydda mot antibiotika-inducerade förändringar i mikrobiotan och/eller kommer att associeras med en snabbare återgång till en baslinjemikrobiotasammansättning jämfört med kontroller. Vi antar att samtidig administrering av probiotika och antibiotika inte är nödvändig för den probiotiska effekten på sammansättningen av tarmmikrobiotan.

Det tertiära målet är att longitudinellt karakterisera tarmmikrobiotan med metatranskriptomik med hög genomströmning för att generera kompletterande information om effekten av antibiotika plus och minus BB-12 på den övergripande mikrobiomfunktionen. Vi antar att acetat producerat av BB-12 in situ kommer att korsfodra butyratproducenter i Firmicutes phylum vilket resulterar i en uppreglering av butyratbiosyntetiska vägar.

Det långsiktiga målet är att fastställa effekten av BB-12 på en mängd olika gastrointestinala sjukdomstillstånd och åldrar, genom oberoende forskning på hög nivå. Denna mekanismförklaring är viktig för att styra framtida translations- och effektivitetsforskning.