Nyfött spädbarn till en mamma med fetma - Fekal mikrobiomtransplantation, RCT (SISU-FMT)

1. BAKGRUND

   Under de senaste decennierna har förekomsten av fetma hos barn ökat dramatiskt över hela världen. Överviktiga barn och ungdomar löper cirka fem gånger större risk att bli överviktiga i vuxen ålder än de som inte är överviktiga. Även om barnfetma är ett komplext och multifaktoriellt resultat, verkar det som om överviktiga barn har olika tarmmikrobiom redan vid födseln. Många av de tidigare studierna lyfter fram moderns riskfaktorer såsom högre moderns BMI före graviditet, överdriven viktökning i graviditeten, graviditetsdiabetes (GDM) och kejsarsnitt som en riskfaktor för övervikt eller fetma hos barn. Perinatala faktorer, särskilt födseln genom kejsarsnitt samt perinatala antibiotika, har också identifierats som en avgörande faktor för tidig mikrobiotas sammansättning och utveckling. Mekanismerna är dock inte tydliga.

   Mödrar med fetma och/eller graviditetsdiabetes har rapporterats ha fetma-associerad tarmmikrobiota. Förändringarna i mikrobiota kan överföras till barnet under vaginal födsel. Tidigare har metagenomsekvensering framgångsrikt använts för att jämföra huvudkällan till kolonisering hos spädbarn och vertikal överföring av tarmmikrobiota och visat att >70 % av mikrobiotan överförs vertikalt från modern till det nyfödda barnet under vaginal förlossning.

   I Finland har andelen kejsarsnitt ökat från 16-17 % till 19,6 % av alla födslar. De uppskattade globala medelvärdena är liknande, men kejsarsnittsfrekvensen förväntas öka från nuvarande 21,1 % till 28,5 %. Det hypnotiseras att kejsarsnittet stör den vertikala överföringen av nyttiga mikrober från modern till barnet under ett kritiskt utvecklingsfönster. Förutom risken för fetma ökar kejsarsnittet risken för infektionssjukdomar och kroniska sjukdomar som autoimmuna sjukdomar, astma och även vissa cancerformer.

   Olika terapeutiska metoder har föreslagits och testats för restaurering av neonatal mikrobiom i kejsarsnitt hos spädbarn. Tarmmikrober och maternala tarmstammar bidrar med den mest ihållande andelen av den neonatala tarmmikrobiotan efter födseln, medan vaginalbakterier och moderns vaginalstammar endast utgör en liten och övergående del. I två studier har fekal mikrobiotakompositioner hos spädbarn födda genom kejsarsnitt lyckats återställa störd överföring av Bacteroides-stammar i tarmen genom vaginal sådd, medan oral administrering av moderns vaginala mikrobiota till spädbarn i kejsarsnitt inte hade någon märkbar effekt på mikrobiotans sammansättning. I en tidigare studie har fekal transplantation från mamman, med ett publicerat protokoll, visat sig modifiera utvecklingen av spädbarns tarmmikrobiota framgångsrikt och säkert.

   Eftersom det finns bevis för att det är möjligt att modifiera spädbarns tarmmikrobiota under ett kritiskt utvecklingsfönster, är de metabola konsekvenserna och den kliniska betydelsen av dessa interventioner okända. Dessutom är det inte känt vilken typ av mikrobiota och från vem som skulle vara bäst för barnets hälsa på lång sikt.

   Utredarna antar att fetma kan vara en vertikalt överförd sjukdom eftersom ett nyfött barn får fetmarelaterad mikrobiota från modern. Dessutom är källan till kolonisering en modifierbar faktor och kan ändras genom att använda en tidig fekal mikrobiotatransplantation.

2. STUDIEDESIGN OCH METODER

2.1. Rekrytering och screening av fekala och vaginala prover från modern

Barnmorskorna och läkarna informerar potentiellt deltagande mammor om studien vid besöket och de som är intresserade av att delta kontaktas av studiens sjuksköterska. Efter informerat samtycke testas mammorna för potentiella smittsamma sjukdomar som förklaras nedan, senast 10-14 dagar före planerad CS. Ett fekalt prov på 100 g och ett blodprov på 15 ml tas från modern. Modern delar upp avföringen i de administrerade provrören enligt skriftliga instruktioner. Avföring för transplantationen samlas in i ett tomt rör med en sked i locket. Mamman informerar forskningssköterskan, som levererar de provrör som tagits för screening till laboratoriet så snart som möjligt, där transplantationen förbereds från det färska provet - denna process slutförs med en tidsram på 6 timmar.

Det färska fekala provet screenas för förekomst av parasiter och patogena virus och bakterier. En alikvot (0,125 g) av det färska fekala provet används för att bestämma provets bakteriesammansättning. Vaginala prover kommer att tas under ett besök för bedömning av förlossningssätt om de inte redan tagits på mödravårdsmottagningen som en del av rutinuppföljningen.

Blodprover: Fullständigt blodvärde, erytrocytsedimentationshastighet, C-reaktivt protein, alanintransaminas, alkaliskt fosfatas, gamma-glutamyltransferas, albumin, kreatinin, HIV, hepatit B, C och E, Treponema pallidum, humant T-cellsleukemivirus, CMV och EBV

Vaginal och perineal screening: Grupp B Streptococcus, Meticillin-resistenta Staphylococcus aureus (MRSA), Extended Spectrum Beta Lactamase (ESBL)

Fekal screening: Salmonella spp., Shigella sp., Campylobacter coli/jejuni, Yersinia enterocolitica, Enterohemorragic E. coli (EHEC), Enteroinvasiv E. coli (EIEC), Enterotoxigen E. coli (ETEC), Vibrio sp., Plesiomonas, sh. Clostridium difficile, Cryptosporidium spp., Entamoeba histolytica, Giardia lamblia, Norovirus, Multiläkemedelsresistenta gramnegativa bakterier (MDRGN), Vancomycin Resistent Enterococcus (VRE), Listeria monocytogenes, Helicobacter pylori, Sars-CoV-2.

2.2 Fekal mikrobiotatransplantation

En annan del av det färska fekala provet från modern används som transplantat och för detta ändamål löses 1 g avföring i 15 ml isoton koksaltlösning och 10 % glycerol, homogeniseras, och 0,5 ml alikvoter av transplantatet fryses omedelbart och lagras vid -80°C.

Fekal transplantation från normalviktig, frisk kvinnlig donator (18 till 35 år) från Turku Microbiome Biobank (Åbo universitet och Åbo universitetssjukhus). Donator testas för potentiella smittsamma sjukdomar samtidigt som mamman.

2.3 Uppföljning på moder- och babyenheten

Under sjukhusvistelse tas avföringsprover från livets första avföring och vid två till tre dagars ålder. Efter den första matningen följs den nyfödda upp enligt sjukhusets protokoll på inläggningsavdelningen. I tidigare studier har feber rapporterats i sällsynta fall hos nyfödda som genomgått fekal transplantation. Eventuella biverkningar, såsom ökad peristaltik, diarré, kräkningar, feber och utslag, rapporteras till den elektroniska databasen med patientjournaler och samlas in därifrån av forskarna. Före utskrivning vägs barnet och utskrivningsundersökning utförs av barnläkare eller läkare specialiserad på pediatrik, vanligtvis på postnatal dag 2.

Vid 2 dagars ålder, samtidigt med screeningproverna för SCID och metabola sjukdomar, isoleras perifera mononukleära blodceller (PBMC) från kapillärblodprover (100 µl) som tagits från hälen och lagras vid -140 ℃. Serum separeras och lagras vid -80 ℃. Celler utsätts för analyser, inklusive encells mRNA-sekvensering för att undersöka genuttrycksnivåer och immunfenotypning genom flödescytometri för att undersöka fördelningen av immuncellstyper såväl som funktionella egenskaper, inklusive aktivering och ytreceptorer. De inflammatoriska, immunitets- och fetmarelaterade serumkomponenterna undersöks från serumprover (10 µl) med högmultiplex Olink eller andra immunanalyser.

2.4 Uppföljning efter utskrivning

Från och med den första postnatalveckan och framåt följs spädbarnet på well-baby-kliniken enligt normala nationella protokoll. Som en del av studien kan föräldrarna ha kontakt med pediatriska akutmottagningen vid Uleåborgs universitetssjukhus.

3 och 12 månader efter födseln ombeds föräldrar att fylla i ett online-frågeformulär om barnets hälsa och samla in och skicka fekala prover från spädbarnet och modern till XXOMNIgeneGUT (DNA genotek, Ontario, Kanada)-rör för mikrobiotaanalys och till OMNImetGUT-rör för metaboliter och tillfälligt förvaras i rumstemperatur innan överföring till Turku Microbiome Biobank per post. 3 månader efter födseln samlas avföringsprovet före den andra oralt givna rotavirusvaccinationen, om möjligt. Fekala prover tas inte under den akuta mag-tarminfektionen.

DNA från mikrobiotaproverna kommer att isoleras med hjälp av Chemagic 360-maskiner och Chemagic Stool 200 H96-kit (PerkinElmer, Åbo, Finland). Proverna kommer att sekvenseras antingen på Åbo universitetssjukhus, klinisk mikrobiologi på en Illumina Nextseq 2000-maskin eller vid Finlands funktionella genomikcenter på en Illumina Novaseq 6000-maskin.

Mikrobiomresultat:

• 16S nästa generations sekvensering
• Metagenomsekvensering och källa till kolonisering
• Mikrobiom-härledda extracellulära vesiklar: proteom, bakteriell 16S
• Mikrobiota producerade metaboliter
• Antimikrobiella resistensgener

Avancerad bioinformatik kommer att användas för mikrobiomanalys. Koloniseringskälla med metagenomsekvensering kommer att bestämmas som rapporterats tidigare.

2.5 Frågeformulär

Data samlas in om familjernas livsstil, miljöexponering och hälsan hos studiens spädbarn och deras föräldrar med hjälp av online-frågeformulär, vilket möjliggör övervakning och dataförfrågningar under datainsamlingen. Frågeformulär fylls i av föräldrarna innan barnets födelse och därefter. Föräldrar uppmanas att fylla i frågeformulär om barns kost, mag-tarmfunktion och vårdpraxis under 3 månader och 12 månaders ålder. Frågorna förändras när barnet växer. Sjukdomar, medicinering och användning av probiotika och andra kosttillskott redovisas i enkäterna. Frågeformulären relaterade till kost, hälsa och bakgrund är i huvudsak liknande som i den pågående HELMi-studien och Secflor-studien. För att öka efterlevnaden av svarsfrekvensen på frågeformuläret får föräldrar automatiska påminnelser via e-post och SMS.

2.6 Patientjournaler

Perinatala data kommer att erhållas från elektroniska leveransjournaldata om nyföddas hypoglykemi, uppföljning av glukosnivåer, behov av intravenös glukosinfusion före utskrivning från sjukhus, ålder vid utskrivning, infektionssymtom, nivåer av infektionsparametrar och användning av antibiotika under sjukhus stanna, kommer att samlas in från sjukhusens patientjournaler. Tillväxtdata upp till tre års ålder mätt under normala besök på well-baby-mottagningen och vaccinationsdata kommer att samlas in från föräldrar eller från well-baby-mottagningar. Användning av antibiotika och andra läkemedel upp till tre års ålder kommer att samlas in via frågeformulär och bekräftas från Kanta-service med skriftligt tillstånd av föräldrarna.

2.7 Effektanalys

Som ett resultat av screeningprocessen förväntas en uteslutningsgrad på 40 % på grund av grupp B streptokocker (GBS) bärartillstånd 24 % av gravida kvinnor i vår region och andra positiva fynd i screeningproverna. Försöket är utformat med ett planerat urval av 150 mödrar, vilket gör att det slutliga antalet försökspersoner med en uppskattad 40%-ig avhopp på grund av screeningpositivitet är 90 (30 i varje interventionsgrupp) med hänsyn till att det är sannolikt att har avhopp under uppföljningsperioden. Mikrobiomdata är flerdimensionella och binära utfall är inte lämpliga för effektanalys.