Διατροφή και μικροβίωμα εντέρου στους βαρέως πάσχοντες και διερεύνηση θεραπευτικών παρεμβάσεων

Abstract

Background: The human gut microbiome plays a crucial role in host homeostasis, immune function and the pathophysiology of critical illness. Dysbiosis in the intensive care unit [ICU] is associated with adverse outcomes such as infection, organ dysfunction and prolonged hospitalization. Nutrition and probiotic interventions can restore microbial diversity, modulate inflammation and improve clinical outcomes.Objective: To investigate the effects of probiotic supplementation and type of nutrition [enteral/mixed/none] on gut microbial diversity, fecal calprotectin levels and clinical outcomes in critically ill ICU patients.Methods: This prospective interventional cohort study included 16 mechanically ventilated ICU patients. The patient admission criteria were age>18 years and mechanical ventilation ≥ three days. The exclusion criteria were immunosuppression, coming from another ICU, history of gastrointestinal, autoimmune or liver disease, terminal illness, HIV and drug use. Demographic data, reason for admission, medical history, medication, duration of mechanical ventilation, sedation, ICU stay and outcome upon discharge were collected for 240 patients. A total of 194 patients were excluded based on the exclusion criteria, stool sample collection was not possible in 17 patients due to critical condition and the relatives of 13 patients refused to provide informed consent. Participants were divided into a probiotic group [n=7] receiving VSL#3 for 10 days and a control group [n=9]. Stool samples were collected on days 1 and 10 for 16S rRNA sequencing and calprotectin measurement and a blood test was performed at the same time. Microbial diversity was assessed by Shannon Index, Richness, and Evenness. Clinical data, infections, SOFA/APACHE II scores, nutritional modality and medication use were recorded. Data were analyzed using IBM© SPSS© v29. Results: Probiotic administration led to a statistically significant increase in microbial diversity between day 1 and day 10, as evidenced by both the Shannon index [p = 0.007] and Evenness index [p = 0.019], regardless of the type of nutritional support. This restoration of microbial diversity is particularly important in the ICU setting, where critical illness is known to induce dysbiosis through systemic inflammation, antibiotic exposure, and gut barrier dysfunction. By reintroducing beneficial commensal strains, probiotics may promote microbial resilience, restore ecological balance, and reduce the dominance of opportunistic pathogens. Although differences in fecal calprotectin levels, ICU length of stay, and infection rates [particularly ventilator-associated pneumonia and sepsis] did not reach statistical significance, they showed a favorable trend toward the intervention group. Enteral feeding was also associated with a more balanced microbial profile compared to mixed or absent nutrition. Conclusions: The administration of probiotics led to a significant improvement in microbial diversity [Shannon and Evenness] in critically ill ICU patients, regardless of the nutritional modality. These results support the role of microbiologically targeted interventions in intensive care. Although other parameters such as calprotectin and clinical outcomes did not reach statistical significance, the results emphasize the potential benefit of probiotics in restoring microbial balance in the ICU.

Εισαγωγή: Το εντερικό μικροβίωμα του ανθρώπου διαδραματίζει καθοριστικό ρόλο στην ομοιόσταση του ξενιστή, στη λειτουργία του ανοσοποιητικού και στην παθοφυσιολογία της κρίσιμης νόσου. Η δυσβίωση στη Μονάδα Εντατικής Θεραπείας [ΜΕΘ] συσχετίζεται με δυσμενή έκβαση, όπως λοιμώξεις, οργανική ανεπάρκεια και παρατεταμένη νοσηλεία. Η διατροφή και οι παρεμβάσεις με προβιοτικά μπορούν να αποκαταστήσουν τη μικροβιακή ποικιλομορφία, να τροποποιήσουν τη φλεγμονώδη αντίδραση και να βελτιώσουν τα κλινικά αποτελέσματα. Σκοπός: Η διερεύνηση των επιδράσεων της χορήγησης προβιοτικών και του είδους της διατροφής [εντερική/μικτή/καθόλου] στη μικροβιακή ποικιλομορφία του εντέρου, στα επίπεδα καλπροτεκτίνης στα κόπρανα και στα κλινικά αποτελέσματα σε βαρέως πάσχοντες ασθενείς στη ΜΕΘ. Μέθοδος: Αυτή η προοπτική παρεμβατική μελέτη κοόρτης περιέλαβε 16 ασθενείς σε μηχανικό αερισμό στη ΜΕΘ. Τα κριτήρια εισαγωγής ήταν ηλικία >18 ετών και μηχανικός αερισμός ≥ τριών ημερών. Τα κριτήρια αποκλεισμού περιλάμβαναν ανοσοκαταστολή, προέλευση από άλλη ΜΕΘ, ιστορικό γαστρεντερικής, αυτοάνοσης ή ηπατικής νόσου, τελικού σταδίου νόσο, HIV λοίμωξη και χρήση ουσιών. Συλλέχθηκαν δημογραφικά δεδομένα, αιτία εισαγωγής, ιατρικό ιστορικό, φαρμακευτική αγωγή, διάρκεια μηχανικού αερισμού, καταστολής, παραμονής στη ΜΕΘ και έκβαση κατά την έξοδο για συνολικά 240 ασθενείς. Συνολικά, 194 ασθενείς αποκλείστηκαν βάσει των κριτηρίων αποκλεισμού, η συλλογή κοπράνων δεν ήταν εφικτή σε 17 ασθενείς λόγω κρίσιμης κατάστασης και οι συγγενείς 13 ασθενών αρνήθηκαν να δώσουν συγκατάθεση. Οι συμμετέχοντες χωρίστηκαν σε ομάδα προβιοτικών [n=7], οι οποίοι έλαβαν το σκεύασμα VSL#3 για 10 ημέρες, και ομάδα ελέγχου [n=9]. Δείγματα κοπράνων συλλέχθηκαν την 1η και τη 10η ημέρα για αλληλούχιση 16S rRNA και μέτρηση καλπροτεκτίνης, ενώ πραγματοποιήθηκε και αιμοληψία τις ίδιες ημέρες. Η μικροβιακή ποικιλομορφία εκτιμήθηκε με τους δείκτες Shannon, Richness και Evenness. Καταγράφηκαν κλινικά δεδομένα, λοιμώξεις, δείκτες SOFA/APACHE II, τρόπος σίτισης και χρήση φαρμάκων. Τα δεδομένα αναλύθηκαν με το IBM© SPSS© v29. Αποτελέσματα: Η χορήγηση προβιοτικών οδήγησε σε στατιστικά σημαντική αύξηση της μικροβιακής ποικιλομορφίας μεταξύ της 1ης και της 10ης ημέρας, όπως τεκμηριώνεται τόσο από τον δείκτη Shannon [p = 0.007] όσο και από τον δείκτη Evenness [p = 0.019], ανεξαρτήτως του τρόπου διατροφικής υποστήριξης. Αυτή η αποκατάσταση της μικροβιακής ποικιλομορφίας είναι ιδιαίτερα σημαντική στο περιβάλλον της ΜΕΘ, όπου η κρίσιμη νόσος προκαλεί δυσβίωση μέσω συστηματικής φλεγμονής, έκθεσης σε αντιβιοτικά και δυσλειτουργίας του εντερικού φραγμού. Μέσω της επανεισαγωγής ευεργετικών συμβιωτικών μικροβίων, τα προβιοτικά ενδέχεται να ενισχύσουν την ανθεκτικότητα του μικροβιώματος, να αποκαταστήσουν την οικολογική ισορροπία και να μειώσουν την επικράτηση παθογόνων μικροβίων. Αν και οι διαφορές στα επίπεδα καλπροτεκτίνης, στη διάρκεια παραμονής στη ΜΕΘ και στα ποσοστά λοιμώξεων [ιδίως της πνευμονίας σχετιζόμενης με τον αναπνευστήρα και της σήψης] δεν ήταν στατιστικά σημαντικές, παρουσίασαν ευνοϊκή τάση υπέρ της ομάδας παρέμβασης. Η εντερική σίτιση συσχετίστηκε επίσης με πιο ισορροπημένο μικροβιακό προφίλ σε σύγκριση με τη μικτή ή την απουσία σίτισης. Συμπεράσματα: Η χορήγηση προβιοτικών οδήγησε σε σημαντική βελτίωση της μικροβιακής ποικιλομορφίας [Shannon και Evenness] σε βαρέως πάσχοντες ασθενείς της ΜΕΘ, ανεξαρτήτως του τρόπου σίτισης. Τα αποτελέσματα αυτά υποστηρίζουν τον ρόλο των μικροβιολογικά στοχευμένων παρεμβάσεων στην εντατική θεραπεία. Αν και άλλες παράμετροι όπως η καλπροτεκτίνη και τα κλινικά αποτελέσματα δεν παρουσίασαν στατιστικά σημαντικές διαφορές, τα αποτελέσματα αναδεικνύουν το δυνητικό όφελος των προβιοτικών στην αποκατάσταση της μικροβιακής ισορροπίας στη ΜΕΘ