Synbiotica en geconditioneerde fecale microbiota transplantatie om niet alcoholische steatohepatitis te behandelen.

De prevalentie van non-alcoholic fatty liver disease (NAFLD) wereldwijd is
20-30%, en blijft stijgen ten gevolge van het toenemend prevalentie van de twee
hoofdzakelijke risicofactoren; obesitas en diabetes mellitus type 2 (T2DM). In
patienten met diabetes mellitus is dit zelfs 60-80%. NAFLD kan overgaan in
non-alcoholic steatohepatitis (NASH), met als gevolg leverfibrose, levercirrose
en uiteindelijk in een klein deel hepatocellulair carcinoom. Zo is NASH sinds
2018 na alcohol-geassocieerde leverschade de meest frequente reden voor een
levertransplantatie. Bovendien is fibrotische NASH sterk geassocieerd met
atherosclerotische cardiovasculaire ziekten en lever-gerelateerde en algemene
mortaliteit.

Hoewel NAFLD en de progressie naar NASH een complexe pathogenese heeft met
meerdere 'pathways', lijkt insuline resistentie hierin centraal te staan. Dit
leidt tot perifere lipolyse, met als gevolg een toegenomen aanvoer hepatopetale
flow van vrije vetzuren (FFAs). Dit zorgt voor lipotoxiciteit in de lever, wat
NASH trigger, necro-inflammatie induceert en uiteindelijk d.m.v. activatie van
stellaatcellen leidt tot leverfibrose.

Tot dusver is er nog geen behandeling voor NAFLD en NASH. Studies in dieren en
observationele studies in mensen laten zien dat het intestinale microbioom een
grote invloed heeft op het ontwikkelen van NASH. Veranderde compositie van het
intestinale microboom, vaak met butyraat-producerende bacteriën, verminderde
diversiteit, bacteriële overgroei en tekenen van toegenomen intestinale
permeabiliteit, is geassocieerd met de ontwikkeling van NASH.

In een onderpowerde pilot studie van onze groep zagen we reeds dat fecale
microbiota transplantatie (FMT) van veganistische donoren een anti-inflammatoir
effect had, zich uitend in een positief effect op histopathologische
necro-inflammatie. Daarbij zagen we dat met name één bacterie, Anaerobutyricum
soehngenii, buitenproportioneel veel voorkwam in het microbioom na behandeling
met FMT. Bovendien toonde een andere studie in obese muizen reeds aan dat A.
soehngenii insuline gevoeligheid verhoogde en de intrahepatische hoeveelheid
triglyceriden verlaagde. A. soehngenii zet onder andere lactaat en acetaat
intraluminaal om in butyraat. Butyraat, een 'korte keten vrij vetzuur' (SCFA)
lijkt (ook in andere studies) een positief effect te hebben op NAFLD/NASH.
Butyraat lijkt de inflammatie in NASH te remmen door te zorgen voor een toename
van regulatoire T-cellen in de lever, de migratie van neutrofiele granulocyten
naar de lever te verminderen en in de darm de intestinale barrièrefunctie te
verbeteren. Ook zet A. soehngenii lactaat, wat toegenomen is bij patienten met
T2DM, om in butyraat. We verwachten dat dit ook een voordelig effect op NASH
zal hebben.

Daarbij is het goed om het uitgebreid onderzochte probioticum Bifidobacterium
animalis subsp. lactis in beschouwing te nemen. B. animalis subsp. lactis heeft
als producten van fermentatie (van bijvoorbeeld fructo-oligosacchariden)
lactaat en acetaat. Door B. animalis subsp. lactis te combineren met A.
soehngenii, wordt er een trofische keten gecreëerd waarmee via de twee genoemde
bacteriën uiteindelijk butyraat wordt gevormd. In een model van de dunne darm
werd reeds aangetoond dat de combinatie van de twee bacteriën zorgt voor een
forse toename van butyraatproductie. Tot slot heeft B. animalis subsp. lactis
op zichzelf staand anti-inflammatoire effecten en verbetert het klachten van
intestinale discomfort.

Gepasteuriseerde Akkermansia muciniphila, een ander probioticum, verbetert de
immunologische homeostase van de intestinale mucosa, verbetert de intestinale
barrière functie en draagt bij aan metabole gezondheid. Opmerkelijk en goed om
te vermelden is dat een onderzoek in muizen en een onderzoek in mensen
aantoonden dat het pasteuriseren van A. muciniphila de voordelige effecten van
A. muciniphila juist liet toenemen ten opzichte van ongepasteuriseerde A.
municiphila. Een ander onderzoek in mensen met overgewicht en
insulineresistentie toonde dat gepasteuriseerde A. muciniphila leidde tot een
verbetering van metabole parameters (zoals insuline gevoeligheid, de
hoeveelheid insuline in het bloed, totaal plasma cholesterol) en bloedwaardes
van markers voor leverdysfunctie, terwijl de hoeveelheid plasma
lipopolysacchariden (LPS) juist daalde (wat kan worden geïnterpreteerd als een
verbetering van de intestinale barrièrefunctie). Tenslotte toonde een onderzoek
in een NAFLD-muismodel aan dat A. muciniphila NAFLD voorkwam door de regulatie
van genexpressie betrokken bij vetsynthese en inflammatie in de lever. Tot slot
is goed om te vermelden dat alle drie de eerder genoemde probiotica uitgebreid
toxicologisch zijn getest en reeds in een veelvoud van studies in mensen zijn
gebruikt, zonder dat zij daarbij tot (ernstige) bijwerkingen dan wel gevaar
leidden.

Een andere effect van A. soehngenii en A. muciniphila heeft betrekking op
glucagon-like peptide 1 (GLP1). In patiënten met het metabool syndroom (vaak
gelijkend op patienten met NAFLD/NASH; NAFLD is de hepatische uiting van
metabool syndroom) zorgde duodenale infusie met A. soehngenii voor een sterke
toename van GLP-1 productie door de intestinale endocriene L-cellen, met onder
andere minder fluctuaties van glucose over de dag tot gevolg. In een muismodel
had de toediening van A. muciniphila ook toegenomen GLP-1 excretie tot gevolg.
In een fase 2A trial met een GLP-receptor-1-agonist werd naast gewichtsverlies
en verbeterde glycemische regulatie, ook verminderde insulineresistentie
gedreven hepatopetale FFA aanvoer - de grootste bijdragende factor van een
teveel aan hepatisch vet. In een fase 2B trial werden daarnaast na behandeling
met een GLP1-receptor-agonist ook histologische verbetering van NASH en
leverfibrose gezien.

Gezien grote farma-trials die getracht hebben NAFLD te behandelen veelal
uiteindelijk niet een klinisch relevant effect bereikten, wordt er door de
onderzoekers en experts van NAFLD gedacht, dat net zoals bij andere facetten
van het metabool syndroom, zoals dyslipidemie, hypertensie of T2DM, een
combinatietherapie misschien uiteindelijk de oplossing zal bieden. Dit is voor
ons de reden om binnen de behandeling van NASH via het intestinale microbioom,
voor een aanpak met meerdere bacteriële stammen en werkingsmechanismen kiezen.
De FMT zullen wij gelyofyliseerd (='gevriesdroogd') toedienen in de vorm van
capsules. LFMT-capsules te hebben in de literatuur een vergelijkbare
engraftment, gemeten in feces, en werkzaamheid op andere ziekten. Door het
gebruik van LFMT-capsules verminderen we in vergelijking tot FMT per
duodenumsonde niet alleen de belasting op de patienten, maar benaderen we ook
een therapie die een realistische plek in de behandeling van patienten met NASH
kan innemen.

Daarbij zullen wij tot slot deelnemers gelijktijdig suppleren met het
prebioticum fructo-oligosaccharide. De combinatie van pre- en probiotica wordt
synbiotica genoemd. Prebiotica worden niet verteerd door mensen, maar wel
kunnen wel worden gefermenteerd door bacteriën. De fermentatie van
fructo-oligosacchariden is ten eerste een bron van energie voor de bacteriën.
Studies met enkel suppletie van fructo-oligosacchariden laten fors toegenomen
hoeveelheden intestinale Bifidobacterium animalis subspp. lactis en Akkermansia
muciniphila zien. Bovendien zijn fructo-oligosacchariden het substraat voor
deze bacteriën om SCFAs van te produceren. Daarbij toonde een cocktail van
synbiotica in een fibrotische-NASH muismodel histopathologische verbetering. In
patiënten met NAFLD die met synbiotica behandeld werden, daalde het alanine
amino transferase (ALAT) en tumor necrosis factor alpha (TNF-a). In weer een
ander onderzoek daalde het ALAT en de leverstijfheid gemeten met elastografie.
Tot slot laat een kleine studie uit België reeds een positief effect van
fructo-oligosaccharide suppletie op histopathologische uitkomsten zien in
NAFLD/NASH patiënten.

Door onze synbiotische aanpak, denken we in de verschillende complementaire
facetten te voorzien om d.m.v. het intestinale microbioom NASH te behandelen.
Fructo-oligosacchariden voorzien in de energie voor de bacteriën, en levert het
substraat zodat er via B. animalis subspp. lactis en A. soehngenii butyraat
gevormd wordt. Deze twee bacteriën zullen samen met A. muciniphila zorgen voor
verminderde insuline-resistentie, verminderde hepatische influx van FFA's en
een verbeterde intestinale barrièrefunctie. Dit zal leiden tot verminderde
leververvetting, -inflammatie en dientengevolge verminderde leverfibrose.

Primair doel
Onderzoeken hoe goed NASH behandeld kan worden met A. soehngenii,
gepasteuriseerde A. muciniphila, B. animalis subsp. lactis en FOS, met en
zonder LFMT-capsules van voorbehandelde veganistische donoren.


Secundair doel
Onderzoeken via welke mechanismen A. soehngenii, pasteurized A. muciniphila, B.
animalis subsp. lactis en FOS met en zonder LFMT-capsules van voorbehandelde
veganistische donoren invloed hebben op NASH.

Dubbelblind, placebo-gecontroleerde, gerandomiseerd onderzoek in één medisch
centrum.

Deelnemers zullen 3x 21 LFMT-capsules en dagelijks 2 LFMT-capsules of placebo krijgen. Alle deelnemers nemen dagelijks vanaf 3 dagen voor de studie en gedurende 24 weken tijdens de studie 10^9 A. soehngenii CH-106 cellen, 10^10 B. animalis subsp. lactis BLC1, 3x10^10 gepasteuriseerde A. muciniphila cellen, en 5 gram FOS.

Voordelen

NAFLD en NASH kennen een grote en stijgende prevalentie: 20-30% van de
wereldbevolking heeft enige vorm van NAFLD. NAFLD-gerelateerde levercirrose is
steeds vaker een indicatie voor levertransplantatie en ook NASH-gerelateerd
hepatocellulair carcinoom neemt toe. Het is een aandoening met een langzaam
progressief beloop en NASH-leverfibrose sterk geassocieerd is met
atherosclerotische cardiovasculaire aandoeningen en lever-gerelateerde en
algehele mortaliteit. Desondanks is er nog geen bewezen effectieve of
geregistreerde behandeling voor actieve/voortgeschreven stadia van NAFLD-NASH.

Zoals beschreven in de onderzoeksaanvraag, is er een groot aantal onderzoeken
dat het darmmicrobioom associeert met NAFLD-NASH. Toch is er uit deze
onderzoeken nog geen darmmicrobioom-gerichte behandeling ontwikkeld tot nu toe,
en dit wordt in het onderzoeksveld een belangrijke stap geacht. Gebaseerd op
onze eerdere darmmicrobioom-gerichte studie in NAFLD-NASH-patiënten en
onderzoeken met probiotica in NASH, willen wij als onderzoeksgroep deze
ontwikkelstap nu zetten in een studie met een adequate sample size om de
hypothese dat darmmicrobioommanipulatie NASH en leverfibrose kan verminderen op
een gedegen manier te toetsen.

De vraag welke voordelen er van het onderzoek zijn, splitsen wij uit in drie
delen.

Ten eerste is er een verwacht korte termijn voordeel voor de deelnemers. In ons
onderpowerde pilot onderzoek waarbij we FMT gaven aan patienten met NAFLD, werd
er een trend gezien tot reductie van necro-inflammatie (inflammatie en
ballooning) in het histopathologisch preparaat van de levers met NASH.
Inflammatie en ballooning zijn de meest belangrijke voorspellers voor
progressie naar leverfibrose door NASH, en daarmee naar de secundaire
complicaties van NAFLD-NASH. In de nu ontwikkelde SYNCH-studie zal de helft van
de deelnemers loten voor de LFMT-capsules, waarvan wij verwachten dat ze er
reeds profijt van zullen hebben tijdens de studie. Daarnaast worden alle
deelnemers behandeld met een synbiotische combinatie. Meerdere kleinere trials
bij patiënten met NASH laten een voordelig effect op NASH zien van een
synbiotische behandeling, zonder dat er grote bijwerkingen optraden. We
verwachten dan ook dat de synbiotische behandeling de deelnemers veel extra
voordeel gaat opleveren tav reductie van hun NAFLD-NASH.

Nog belangrijker is dat patiënten zelf nog profijt kunnen hebben van de
ontwikkeling van een behandeling van NASH. NASH is een langzaam progressieve,
chronische ziekte, en heeft op dit moment nog geen erkende behandeling. Wanneer
deze studie leidt tot het ontwikkelen van een behandeling van NASH, zou het
heel goed kunnen dat de deelnemers hier zelf ook nog mee behandeld zullen
worden. Daarnaast helpen deelnemers bij het verder ontwikkelen van inzichten in
de pathofysiologie van NASH en de relatie met het intestinale microbioom, wat
mogelijk weer tot volgende aanknopingspunten leidt en de hoeksteen kan zijn
voor andere toekomstige behandelingen van NASH. En niet alleen kan dit leiden
tot behandeling, ook zou deze interventiestudie en de inzichten die we hieruit
deduceren kunnen leiden tot preventie in de vorm van doelmatige en betrekkelijk
eenvoudig toepasbare lifestyle- en dieet-interventies die gericht zijn op het
darmmicrobioom.

Tot slot is het goed om naar de gezondheidswinst op populatieniveau te kijken.
Zoals gesteld, kennen NAFLD en NASH kennen een enorme, stijgende prevalentie in
navolging van toename van de twee voornaamste risicofactoren: obesitas en
diabetes mellitus type 2. Daarbij is fibrotische NASH sterk geassocieerd is met
atherosclerotische cardiovasculaire aandoeningen en lever-gerelateerde en
algehele mortaliteit.
Wanneer het huidige onderzoek leidt tot een behandeling voor NASH, is er,
gezien de indrukwekkende prevalentie, een enorm grote gezondheidswinst te
behalen. Bovendien geven synbiotica en LFMT-capsules in vergelijking tot
huidige medicamenteuze alternatieven die nu als behandeling voor NASH in fase 2
en 3 trials onderzocht worden, een significante reductie van bijwerkingen en
risico's.


Belasting en risico's

Het studieprotocol is voor deelnemers intensief. De handelingen zijn als volgt:
op de studiedagen (3x) inname van een bulk van 21 LFMT-capsules (dan wel
placebo) en dagelijks inname van 2 LFMT-capsules (dan wel placebo), dagelijkse
inname van pre- en probiotica, 2x een leverbiopsie, 2x een MRI, 4x 7 dagen
continue glucosemeting en 5x een bloedafname. Er zit met name een risico aan de
leverbiopsieën, echter deze zijn wel zeer gering, 2x een kans van ongeveer 1 op
1000. Deze complicaties behelzen met name kleine zelflimiterende nabloeding en
patiënten zullen voor het optreden hiervan nauwlettend door ons worden
geobserveerd. Hieronder zijn de rationales, risico's en de belasting
uitgebreider uiteengezet.

LFMT-capsules en inname van pre- en probiotica
In de literatuur en in ons centrum, waar uitgebreide ervaring is met FMT, is
FMT niet geassocieerd met (ernstige) bijwerkingen. In de literatuur die zich
richt op de behandeling met LFMT-capsules, is het risico op bijwerkingen minder
in vergelijking met het inlopen van verse FMT via een duodenumsonde. De meest
voorkomende is milde kortdurende buikpijn, verder komen ook misselijkheid,
diarree en flatulentie voor. De frequentie van de bijwerkingen is voor
LFMT-capsules vergelijkbaar met verse FMT, en in placebo gecontroleerde studies
zelfs gelijk aan de frequentie in de placebogroep.
Met betrekking tot enig infectierisico dat transplantatie van feces zou
behelsen, worden donoren van de FMT uitgebreid gescreend op pathogenen om zo
het risico van overgebrachte infecties te minimaliseren. Deze screening wordt
herhaald nog voordat de LFMT-capsules aan de deelnemers worden toegediend.
Immuundeficiënte personen worden geëxcludeerd in deze studie.
De belasting van het innemen van de LFMT-capsules zal bestaan uit 3x een bulk
van 21 capsules op de studiedagen, en dagelijks 2 capsules. Bij de inname van
21 capsules op 1 dag zullen de capsules per 3 verspreid over de dag ingenomen
worden zodat de theoretische mogelijkheid dat ze in de maag aan elkaar plakken
wordt voorkomen. We zullen capsules gebruiken die pas in het duodenum openen,
zodat de inhoud van de capsules niet in de maag of hoger in het maagdarmstelsel
zal komen.
Dagelijkse inname van 3 bacterie stammen (3 capsules) en 5 gram
fructo-oligosacchariden (zoetig poeder dat is op te lossen). Bijwerkingen zijn
met name toegenomen flatus en een onprettig gevoel in de buik.

Leverbiopsie
Tot op heden is leverbiopsie nog steeds de gouden standard in het beoordeling
van progressie of reductie van NASH, en er is geen vervangende modaliteit voor,
al helpen wij met dit onderzoek wel aan verdere ontwikkeling en validatie
hiervan door ook multiparametrische MRI scans van de lever mee te nemen in het
onderzoeksonderwerp. Bij therapieontwikkeling stelt bijvoorbeeld de Amerikaanse
FDA leverbiopsie als vereiste voor clinical trials.
De echogeleide leverbiopsieën zullen worden uitgevoerd door een ervaren
interventieradioloog. Echogeleide leverbiopsie is een relatief veilige methode
met een complicatierisico van ongeveer 1 per 1000 personen. Deelnemers zullen
worden gescreend op stollingsstoornissen, trombocyten-aggregatieremmer- en
anticoagulantiagebruik). Meestal betreft de complicatie een kleine,
zelflimiterende bloeding van de biopsieplek. Patiënten kunnen dan worden
geobserveerd in het ziekenhuis wanneer nodig. Met name de verdovingsprik(ken)
voorafgaand van het leverbiopt kunnen pijnlijk zijn.

MRI en fibroscan
De MRI en fibroscan zijn secundaire uitkomstmaten die complementair zijn aan
het biopt, en bij sampling error van het leverbiopt belangrijk zijn om het
effect in breder perspectief te kunnen beoordelen.
De fibroscan is snel en oppervlakkig (te vergelijken met echografisch
onderzoek). De MRI duurt ongeveer 45 minuten. Mensen met claustrofobie zullen
worden uitgesloten van MRI.

Continue glucosemeting
Een continue glucose monitoring kan ons nog meer vertellen over de rol van
GLP1. De deelnemers zullen deelnemers 4 keer 7 dagen een continue glucosemeting
krijgen (middels Freestyle libre). Dit wordt doorgaans door diabetespatiënten,
die dit chronisch hebben, goed verdragen, maar het kleine prikje bij het
installeren kan kortdurend pijnlijk en vervelend zijn.

Bloedafname
De bloedafnames zullen niet alleen doelen om andere effecten te onderzoeken,
maar ook om confounders op te sporen en de veiligheid van de deelnemrs te
waarborgen. Bloedafname kan leiden tot een (sub)cutane, zelflimiterende
bloeding cq. blauwe plek. Ook is de prik mild pijnlijk.

Schriftelijk
Patienten moeten dagelijks een dagboek van hun voedselinname bijhouden. Op twee
momenten moeten ze twee kwaliteit van leven vragenlijsten invullen.