Effekt av bäckenstrålbehandling på tarmmikrobiomet och metabolomet (EPRIMM)

Bakgrund 80 % av patienterna utvecklar GI-toxicitet under bäckenstrålbehandling och hälften utvecklar kronisk GI-toxicitet. Detta visar sig som diarré, smärta, blödning och inkontinens. Till skillnad från många sjukdomar är den utlösande händelsen, dvs strålbehandling, känd, vilket möjliggör identifiering av specifika patofysiologiska förändringar. Den metabolomiska och mikrobiomiska profilen för patienter som genomgår strålbehandling av bäckenet och sambandet med GI-toxicitet har inte utforskats fullständigt. Studier tyder på att strålning förändrar tarmmikrobiomet och förändrar den mikrobiella mångfalden. Högre diversitet före strålbehandling har setts hos de utan GI-symtom med minskande diversitet när GI-toxiciteten ökar och ett samband mellan låg mikrobiell mångfald och svårighetsgraden av kronisk GI-toxicitet. Kostförändring kan förändra mikrobiell sammansättning. Fekala flyktiga organiska föreningar är kemikalier som finns i gasfasen vid rumstemperatur och bildar den fekala metabolomen, resultatet av interaktionen mellan tarmens mikrobiota och cellmetabolismen. VOC kan identifieras med hjälp av etablerade tekniker och unika VOC-mönster har identifierats i specifika GI-sjukdomar. Tidiga data tyder på skillnader i VOC mellan patienter med höga respektive låga nivåer av GI-toxicitet. Metabolomisk och mikrobiologisk profilering och manipulation har potential att främja förståelsen av sjukdomsrelaterade vägar för att förutsäga, förebygga och behandla GI-toxicitet.

Bakgrund GI-toxicitet är en betydande orsak till sjuklighet både under och efter bäckenstrålbehandling i den utsträckningen att den påverkar livskvaliteten negativt. Det finns en brist på forskning om detta tillstånd. Den metabolomiska och mikrobiomiska profilen för patienter som genomgår strålbehandling av bäckenet och sambandet med GI-toxicitet har inte utforskats fullständigt. Studier tyder på att strålning förändrar tarmmikrobiomet och förändrar den mikrobiella mångfalden. Högre diversitet före strålbehandling har setts hos de utan GI-symtom med minskande diversitet när GI-toxiciteten ökar och ett samband mellan låg mikrobiell mångfald och svårighetsgraden av kronisk GI-toxicitet. Kostförändring kan förändra mikrobiell sammansättning. Unika VOC-mönster har identifierats i specifika GI-sjukdomar. Tidiga data tyder på skillnader i VOC mellan patienter med höga respektive låga nivåer av GI-toxicitet. Metabolomisk och mikrobiologisk profilering och manipulation har potential att främja förståelsen av sjukdomsrelaterade vägar för att förutsäga, förebygga och behandla GI-toxicitet.

Genom att jämföra prover insamlade före och efter strålbehandling försöker forskarna identifiera potentiella biomarkörer. De kommer att integrera metadata som indikerar ett negativt GI-svar på terapin, dvs. GI-toxicitetssymtom från validerade frågeformulär, med data från mikrobiella samhällen och VOC-data för att identifiera markörer (VOC eller bakterier) som ökar med symtom. De kommer också att identifiera vilka arter som gör patienterna mer mottagliga för negativa utfall genom att analysera förbehandlingen i samhället.

Tidigare litteratur med odlingsbaserade metoder visade en ökning av E. coli och Staphylococcus spp. och utredarna kommer att avgöra om de kan bekräfta detta. När det gäller VOC kommer de att leta efter markörer för inflammation, t.ex. aldehyder. Det har föreslagits att det finns likheter mellan strålningsinducerad GI-toxicitet och IBD, särskilt Crohns sjukdom, därför skulle det vara intressant att se om det finns en liknande dysbios av mikrobiella samhället och VOC-profilen som den som observerats vid Crohns sjukdom, dvs. huruvida minskad artdiversitet, ökade Bacteroides-arter och Enterobacteriaceae tillsammans med en minskning av fekala bakterier också observeras hos patienter med allvarliga GI-toxicitetssymtom.

Potentiella ingrepp för att modifiera tarmmikrobiomet, t.ex. kost, pre-/probiotika, syntetisk fekal mikrobiotatransplantation, är i stor klinisk forskningsanvändning för närvarande inom andra relaterade kliniska områden, t.ex. inflammatorisk tarmsjukdom, och skulle vara de typer av ingrepp som kan indikeras av information från detta arbete och den efterföljande definitiva studien.

Målen för den efterföljande definitiva studien är följande:

1. Bestäm skillnaderna i VOC-profil/mikrobiom hos patienter med den allvarligaste kontra minst allvarliga GI-toxiciteten efter 4 veckor och 6 månader.
2. Bestäm skillnaderna i VOC-profil/mikrobiom vid baslinjen hos patienter som utvecklar den mest allvarliga kontra minst allvarliga GI-toxiciteten efter 4 veckor och 6 månader.
3. Karakterisera sjukdomsrelaterade vägar för GI-toxicitet för att identifiera potentiella terapeutiska mål, inklusive diet.