Verslagen

Eindverslag

Samenvatting
Dit item is dichtgeklapt
Dit item is opengeklapt

Antimicrobiële resistentie (AMR) is wereldwijd een snel toenemend probleem waarbij het steeds vaker voorkomt dat een behandeling met antibiotica mislukt. Antibioticadruk kan de samenstelling van het menselijk microbioom verstoren en hierin leiden tot een selectie van AMR genen. Met name het ontwikkelende microbioom van pasgeborenen is kwetsbaar voor verstoringen door antibiotica. Onze hypothese was dat antibioticagebruik bij pasgeborenen zal leiden tot de selectie van AMR genen en tot uitgroei van resistente bacteriën binnen hun microbioom met lange termijn gevolgen voor de samenstelling van het microbioom en het reservoir van AMR genen. Het doel van deze studie was om de korte en lange termijneffecten te onderzoeken van breedspectrum antibioticabehandeling bij pasgeborenen op de samenstelling en ontwikkeling van het microbioom, de AMR gen selectie en AMR gen persistentie. Om dit te onderzoeken, hebben wij een gerandomiseerde prospectieve cohort studie uitgevoerd onder 147 vaginaal of per keizersnede geboren kinderen die antibiotisch behandeld moesten worden vanwege een (verdenking op een) neonatale infectie. Deze kinderen werden gerandomiseerd in 3 groepen, waarbij elke groep een van de drie in Nederland meest voorkomende antibioticabehandelingen kreeg, namelijk: amoxicilline + cefotaxim, Augmentin + gentamicine of penicilline + gentamicine. Een gezonde groep kinderen die geen antibiotica kreeg in de eerste levensweek diende als controle. Ontlasting monsters werden verzameld voor start van de antibiotica, direct na het stoppen van de behandeling en op het moment dat de kinderen 1, 4 en 12 maanden oud waren. Middels 16S rRNA gen sequencing van de bacteriële DNA in de ontlasting monsters werd het darmmicrobioom gekarakteriseerd. De aanwezigheid van een klinisch relevant panel van 31 AMR genen werd gescreend met behulp van microfluidics technologie welke werd gevalideerd middels whole genome shotgun sequencing.

Resultaten
Dit item is dichtgeklapt
Dit item is opengeklapt

Kinderen die in de eerste levensweek werden behandeld met breedspectrum antibiotica hadden in vergelijking met gezonde kinderen een lagere diversiteit (maat voor aantal verschillende bacteriën) van het darmmicrobioom. Het regime Augmentin + gentamicine gaf de grootste vermindering van diversiteit en wel op het meetmoment direct na het staken van de antibioticabehandeling. Dit was ook de enige antibioticacombinatie waarbij de kinderen over hun gehele eerste levensjaar een lagere diversiteit bleven houden in vergelijking met gezonde controles.

Vroege antibioticabehandeling had ook een significante impact op de algehele microbiële samenstelling van de darm en dit effect was zelfs nog zichtbaar bij de leeftijd van 1 jaar. De abundantie van met name Bifidobacterium soorten was sterk verlaagd na een behandeling met elk van de drie onderzochte antibioticaregimes. Bifidobacteriën zijn een belangrijke groep bacteriën voor de zuigeling die de gezondheid van de darm bevorderen en bescherming bieden tegen potentiële ziekteverwekkende bacteriën. Een sterke vermindering van bifidobacteriën kan daarom leiden tot overgroei van pathogenen in de darm. Enterococcus en Klebsiella bacteriën waren meer abundant in de darm van kinderen die behandeld waren met antibiotica dan kinderen die deze behandeling niet hadden gehad. Beide soorten zijn bekende veroorzakers van infecties en vormen een reservoir voor AMR genen.

Een behandeling met amoxicilline + cefotaxim liet de grootste verschuiving zien van de algehele microbiële samenstelling, en van het aantal bacteriën dat daarbij betrokken was. Daarnaast was de ontwikkeling van het darmmicrobioom bij de kinderen behandeld met deze antibioticacombinatie het minst stabiel.

In de ontlasting van antibiotisch behandelde kinderen vonden we gedurende het eerste levensjaar meer verschillende soorten AMR genen dan bij de gezonde controles. Met name aminoglycoside resistentiegenen waren hoger abundant in alle met antibiotica behandelde groepen vergeleken met de controlegroep. Het gen dat het langste significant verschilde in abundantie tussen de twee groepen (>365 dagen) was een beta-lactamase dat hoger abundant was in met antibiotica behandelde kinderen vergeleken met controles. Ook vonden we verschillen in aantal, type en timing van selectie van AMR genen tussen de 3 verschillende antibiotica regimes.

Concluderend, lijkt vroege antibioticabehandeling te selecteren voor potentieel pathogene bacteriën die AMR genen bij zich dragen die coderen voor resistentie tegen veelgebruikte antibiotica. In de toekomst zullen we nog bestuderen wat de consequenties zijn van de gevonden verschillen in het darmmicrobioom en -resistoom op gezondheid op de leeftijd van 5 jaar.

Voortgangsverslag

Samenvatting
Dit item is dichtgeklapt
Dit item is opengeklapt

Multi-resistente bacteriën komen steeds vaker voor, waardoor antibiotische behandelopties van infecties veroorzaakt door deze micro-organismen worden beperkt. Antibioticadruk kan selectie van antimicrobiële resistentie (AMR) genen binnen het menselijk microbioom veroorzaken. Met name het zich ontwikkelende microbioom van pasgeborenen is vatbaar voor verstoringen door antibiotica. Onze hypothese is dat antibioticagebruik bij pasgeborenen zal leiden tot de selectie van AMR genen en tot uitgroei van resistente bacteriën binnen hun microbioom met lange termijn gevolgen voor de microbioomsamenstelling en het reservoir van AMR genen.

 

Het doel van deze studie is om de korte en lange termijn effecten te onderzoeken van breedspectrum antibioticabehandelingen bij pasgeborenen op de microbioomsamenstelling en -ontwikkeling, de AMR gen selectie en AMR gen persistentie.

 

Om dit te onderzoeken, voeren wij een gerandomiseerde prospectieve cohort studie uit bij kinderen die antibiotisch behandeld moeten worden vanwege een (verdenking op een) neonatale infectie. Drie groepen van elk 44 kinderen krijgen één van drie in Nederland meest voorkomende antibioticaregimes voorgeschreven, namelijk pencilline + gentamicine, Augmentin + gentamicine of amoxicilline + cefotaxim. Een controlegroep van 44 kinderen bestaat uit kinderen die geen antibioticabehandeling hebben gekregen in hun eerste levensweek. Fecesmonsters worden verzameld vóór start van de antibiotica, na switch en stop van de behandeling en als de kinderen 1, 4 en 12 maanden oud zijn.

 

We zullen de microbioomcompositie bepalen van alle verzamelde monsters met behulp van 16S microbial profiling. De aanwezigheid van AMR genen zullen we bestuderen door middel van metagenomic sequencing. Hiervoor zullen we de monsters van alle kinderen van twee tijdspunten gebruiken, namelijk de monsters afgenomen voor de start van antibiotica en de monsters van het moment waarbij op basis van de microbial profiling blijkt dat de grootste shift in microbioomcompositie heeft plaatsgevonden. De geïdentificeerde AMR genen worden in alle resterende monsters bestudeerd middels gerichte qPCR om de persistentie van deze genen in de tijd te volgen.

 

We verwachten inzichten te genereren over de omvang en duur van microbiële verstoringen, AMR gen selectie en persistentie na neonatale breedspectrum antibioticabehandeling. Bovendien verwachten we het antibioticaregime te kunnen aanwijzen met de minste impact op microbioomsamenstelling en AMR gen selectie. Dit zal helpen toegespitste therapieën te realiseren waardoor de kans op een gezond microbioom van deze kinderen wordt verbeterd. Daarnaast zullen deze inzichten helpen om de verspreiding van AMR genen binnen onze gemeenschap te verminderen.

Resultaten
Dit item is dichtgeklapt
Dit item is opengeklapt

In januari 2015 is goedkeuring verkregen van de METC Noord-Holland om met de studie te starten. In eerste instantie is er gestart met includeren in één ziekenhuis, het Spaarne Gasthuis Hoofddorp (voormalig Spaarneziekenhuis) en later is dit uitgebreid naar het Spaarne Gasthuis Haarlem Zuid (voormalig Kennemer Gasthuis). Vanwege het geringe aantal opnames op de neonatologieafdeling van met name locatie Hoofddorp aan het begin van 2015 heeft de inclusieprocedure vertraging opgelopen. Na goedkeuring van de METC Noord-Holland is het onderzoek uitgebreid naar twee aanvullende centra, het Diakonessenhuis in Utrecht en het Tergooiziekenhuis in Blaricum. Daarmee verloopt de inclusiesnelheid nu volgens de verwachte lijn. Momenteel zijn er 107 van de 132 beoogde deelnemers geïncludeerd. Daarvan zijn van 89 deelnemers de monsters en gegevens verzameld tot 1 maand, van 69 tot 4 maanden en 8 deelnemers hebben het onderzoek afgerond. Wanneer de monsters van alle kinderen tot 4 maanden zijn verzameld, zal de microbial profiling worden uitgevoerd. Dit zal naar verwachting in oktober/november 2016 plaatsvinden.

Samenvatting van de aanvraag

Samenvatting
Dit item is dichtgeklapt
Dit item is opengeklapt

Multidrug-resistant bacteria are becoming more prevalent and hamper antibiotic treatment options. Antibiotic pressure has shown to induce selection of antimicrobial resistance (AMR) genes within the human microbiome. Especially the developing microbiome of neonates is prone to antibiotic perturbation. Therefore, we hypothesize that antibiotic use in neonates will cause significant selection of AMR genes and outgrowth of resistant microbes within the human microbiome with long-term consequences for microbiome composition and the reservoir of AMR genes within the child’s microbiome.

 

The aim of this study is to investigate the short-term and long-term effects of treatment with broad-spectrum antibiotics in neonates on microbiome composition and development, AMR gene selection and AMR gene persistence.

 

To study this, we will execute a randomised prospective cohort study with 4 groups of 40 children each to study the effects of antibiotic treatment on microbiome composition and development, AMR gene selection and AMR gene persistence. Three groups of 40 children represent infants treated with each of three commonly used antibiotic regimens for suspected neonatal infections (amoxicillin/gentamicin, augmentin/gentamicin and amoxicillin/cefotaxime) and 1 control group of infants without antibiotic treatment within the first week of life.

 

We will determine microbiome composition by 16S-based microbial profiling in all consecutive samples of all children obtained before, during and following antibiotic treatment until the children are 5 years of age. Moreover, we will study the microbial gene reservoir including AMR genes by metagenomic sequencing in all children at two timepoints, i.e. before and directly following antibiotic treatment. The identified AMR genes will be studied in all children at all remaining timepoints by targeted qPCR, to follow the duration and persistence of these genes over time.

 

We expect to generate insights into extend and duration of microbial perturbations, AMR gene selection and persistence upon neonatal broad-spectrum antibiotic treatment. Moreover, we expect to identify the antibiotic regimen with least impact on microbiome perturbation and AMR gene selection.

 

Since suspected neonatal infections requiring broad-spectrum antibiotic treatment are very common (approx. 10% of all newborns), and do not make any distinction between gender, race or socio-economic status, potential side-effects on microbiome development and AMR gene selection and persistence will have significant impact on society in general. Better insight into those side effects will directly help us to tailor therapy to reduce those side effects in early life and optimize chances for a healthy microbiome development for those children over time. Because of the extend of antibiotic use in early life, tailoring therapy to reduce AMR gene selection and persistence may have major effects on community-wide spread of AMR genes as well. Therefore, the potential impact of this study is expected to be high.

Naar boven
Direct naar: InhoudDirect naar: NavigatieDirect naar: Onderkant website