UNIVERZA V LJUBLJANI MEDICINSKA FAKULTETA Darja Urlep DOKTORSKA DISERTACIJA PRIMERJAVA UČINKOVITOSTI ZDRAVLJENJA AKTIVNE CROHNOVE BOLEZNI Z ZAČETKOM V OTROŠKI DOBI Z DELNO IN S POPOLNO ENTERALNO PREHRANO Ljubljana, 2022

UNIVERZA V LJUBLJANI MEDICINSKA FAKULTETA

Darja Urlep

DOKTORSKA DISERTACIJA

PRIMERJAVA UČINKOVITOSTI ZDRAVLJENJA AKTIVNE CROHNOVE BOLEZNI Z ZAČETKOM V OTROŠKI DOBI Z DELNO IN S POPOLNO

ENTERALNO PREHRANO

Ljubljana, 2022

UNIVERZA V LJUBLJANI MEDICINSKA FAKULTETA

doktorsko delo

Primerjava učinkovitosti zdravljenja aktivne Crohnove bolezni z začetkom v otroški dobi z delno in s popolno enteralno prehrano

Comparison of partial and exclusive enteral nutrition in the treatment of active childhood-onset Crohn's disease

mag. Darja Urlep, dr. med.

Ljubljana, januar 2022

Darja Urlep

Primerjava učinkovitosti zdravljenja aktivne Crohnove bolezni z začetkom v otroški dobi z delno in s popolno enteralno prehrano

Imenovanje mentorja na seji senata UL dne: 13.9.2016

Imenovanje komisije za spremljanje doktorskega študenta na seji senata UL MF dne: 7.3.2016

Datum zagovora: 12.1.2022

Mentor: prof. dr. Rok Orel, dr. med.

Predsednik komisije: izr. prof. dr. Ivan Ferkolj, dr. med.

Član komisije: prof. dr. Tadej Avčin, dr. med.

Članica komisije: izr. prof. dr. Nada Kozjek, dr. med.

Izjava o avtorstvu

Darja Urlep Žužej izjavljam, da sem avtorica doktorske naloge “Primerjava učinkovitosti zdravljenja aktivne Crohnove bolezni otrok in mladostnikov z delno in popolno enteralno prehrano”. Raziskovalni podatki iz objavljenega članka, ki so vključeni v tej doktorski nalogi (članek z naslovom »Partial enteral nutrition induces clinical and endoscopic remission in active pediatric Crohn’s disease: results of a prospective cohort study«), niso bili uporabljeni v drugih doktorskih nalogah.

Raziskavo je dne 9.2.2016 odobrila Komisija Republike Slovenije za medicinsko etiko (številka 0120-66/2016-2, KME 67/02/16).

Raziskava je bila registrirana v ClinicalTrials.gov identifier: NCT03176875.

Zahvala

Za vso pomoč in podporo se zahvaljujem mentorju prof. dr. Roku Orlu, dr. med. in moji družini.

KAZALO VSEBINE

1 IZHODIŠČA ... 5

1.1 Uvod ... 5

1.2 Etiopatogeneza ... 6

1.2.1 Genetski dejavniki KVČB ... 6

1.2.2 Vloga imunskega sistema... 7

1.2.3 Dejavniki črevesne pregrade ... 7

1.2.4 Dejavniki mikrobiote ... 8

1.2.5 Dejavniki okolja ... 9

1.3 Zdravljenje pediatrične CB ... 9

1.3.1 Zdravljenje akutnih zagonov CB s popolno enteralno prehrano (PEP) ... 9

1.3.2 Mehanizmi delovanja PEP ... 11

2 NAMEN RAZISKAVE IN HIPOTEZE ... 14

2.1 Opis problema in namen raziskave ... 14

2.2 Hipoteze in cilji raziskave ... 14

3 NAČRT DELA IN OPIS METOD ... 17

3.1 Preiskovanci ... 17

3.2 Opis metod ... 18

3.2.1 Uvrščanje bolnikov v skupino z DEP in PEP ... 18

3.2.2 Prehransko zdravljenje ... 18

3.2.3 Vzdrževalno zdravljenje ... 22

3.2.4 Obravnava in sledenje preiskovancev ... 22

3.2.5 Določitev kliničnega kazalca aktivnosti CB ... 23

3.2.6 Endoskopski pregled in določitev SES-CD ... 25

3.2.7 Krvne laboratorijske preiskave ... 26

3.2.8 Fekalni kalprotektin ... 26

3.2.9 Antropometrične meritve ... 26

3.2.10 Preverjanje adherence zdravljenja ... 27

3.2.11 Statistična analiza ... 27

4 REZULTATI ... 28

4.1 Preiskovanci ... 28

4.1.1 Vključitev preiskovancev v raziskavo ... 28

4.1.2 Značilnosti bolnikov ob vključitvi v raziskavo ... 30

4.2 Klinični odziv na zdravljenje z DEP in PEP ... 35

4.3 Endoskopski odziv na zdravljenje z DEP in PEP ... 38

4.4 Spremembe PCDAI tekom 6-tedenskega zdravljenja z DEP in PEP ... 38

4.5 Spremembe SES-CD tekom 6-tedenskega zdravljenja z DEP in PEP ... 40

4.6 Spremembe laboratorijskih parametrov tekom 6-tedenskega zdravljenja z DEP in PEP ... 42

4.6.1 Spremembe laboratorijskih kazalcev vnetja (SR, CRP) tekom 6-tedenskega zdravljenja z DEP in PEP ... 44

4.6.2 Spremembe ostalih laboratorijskih parametrov tekom 6-tedenskega zdravljenja z DEP in PEP ... 46

4.6.3 Spremembe fekalnega kalprotektina tekom 6-tedenskega zdravljenja z DEP in PEP ... 47

4.6.4 Spremembe antropometričnih parametrov tekom 6-tedenskega zdravljenja z DEP in PEP ... 49

4.6.5 Klinična remisija, laboratorijski in antropometrični parametri po 3 mesecih od začetka zdravljenja z DEP in PEP ... 52

5 RAZPRAVLJANJE ... 55

5.1 Klinični odziv na zdravljenje z DEP in PEP ... 55

5.1.1 Primerjava kliničnega odziva med skupinama bolnikov, zdravljenih z DEP in PEP ... 55

5.1.2 Klinični odziv v skupini bolnikov, zdravljenih s PEP ... 56

5.1.3 Klinični odziv v skupini bolnikov, zdravljenih z DEP ... 57

5.2 Endoskopski odziv na zdravljenje z DEP in PEP ... 59

5.3 Spremembe kliničnega in endoskopskega kazalca aktivnosti vnetja po zdravljenju z DEP in PEP ... 60

5.4 Spremembe laboratorijskih kazalcev vnetja tekom zdravljenja z DEP in PEP 60 5.5 Spremembe antropometričnih parametrov tekom zdravljenja z DEP in PEP .. 61

5.6 Klinična remisija, laboratorijski in antropometrični parametri po 3 mesecih od začetka zdravljenja z DEP in PEP ... Napaka! Zaznamek ni definiran. 6 ZAKLJUČKI IN POTRDITEV HIPOTEZ ... 65

7 LITERATURA ... 67

KAZALO TABEL

Tabela 1. Sestava enteralne formule Alicalm (Alicalm, Nutricia, Nizozemska). ... 19

Tabela 2. Prikaz izračuna volumna enteralne formule pri bolniku z aktivno CB. ... 20

Tabela 3. Pediatrični klinični kazalec aktivnosti CB. ... 24

Tabela 4. Endoskopski kazalec aktivnosti CB. ... 25

Tabela 5. Osnovne značilnosti bolnikov z aktivno CB in Pariška klasifikacija CB pred začetkom zdravljenja v DEP in PEP skupini. ... 31

Tabela 6. Najpomembnejši simptomi, laboratorijski kazalci vnetja ter stopnja klinične (PCDAI) in endoskopske (SES-CD) aktivnosti bolezni pred začetkom zdravljenja pri bolnikih, zdravljenih z DEP in PEP in primerjava med skupinama. ... 33

Tabela 7. Povprečne z-vrednosti (s standardno deviacijo) telesne višine, telesne teže in indeksa telesne mase otrok in mladostnikov v DEP in PEP skupini pred vključitvijo v raziskavo in primerjava med skupinama. ... 34

Tabela 8. Primerjava kliničnega in endoskopskega odziva pri novo-diagnosticiranih (NO) in predhodno diagnosticiranih (PD) bolnikih s CB v DEP in PEP skupini in primerjava med skupinama. ... 37

Tabela 9. Spremembe povprečnih vrednosti (s standardno napako) laboratorijskih parametrov tekom 6-tedenskega zdravljenja z DEP in PEP... 43

Tabela 10. Spremembe PCDAI, SES-CD in fekalnega kalprotektina (FK) pri posameznih bolnikih z aktivno CB po 6-tedenskem zdravljenju z DEP in PEP. ... 48

Tabela 11. Spremembe povprečnih vrednosti (s standardno deviacijo) antropometričnih parametrov tekom 6-tedenskega zdravljenja z DEP in PEP. ... 49

Tabela 12. Z-vrednosti indeksa telesne mase pred in po 6-tedenskem zdravljenju z DEP in PEP pri posameznih bolnikih. ... 50

Tabela 13. Klinični kazalec aktivnosti PCDAI in klinična remisija po 6 tednih prehranskega zdravljenja (ob T6) ter PCDAI in klinična remisija ter vzdrževalno zdravljenje po 3 mesecih (ob M3) od začetka prehranskega zdravljenja. ... 53

Tabela 14. Spremembe povprečnih vrednosti (s standardno napako) PCDAI, laboratorijskih in antropometričnih parametrov po 3 mesecih od začetka DEP in PEP zdravljenja. ... 54

KAZALO SLIK

Slika 1. Diagram poteka raziskave. ... 29 Slika 2. Klinični odgovor (padec PCDAI za ≥ 15) in klinična remisija (PCDAI < 10) po »per protocol« in »intention to treat« analizi po 6-tedenskem zdravljenju z delno (DEP) in popolno (PEP) enteralno prehrano pri otrocih in mladostnikih z aktivno CB. ... 36 Slika 3. Endoskopski odgovor (padec SES-CD za vsaj 50% od začetne vrednosti), endoskopska remisija (SES-CD ≤ 2 ) in sluznična remisija (SES–CD = 0) po 6-tedenskem zdravljenju z delno (DEP) in popolno (PEP) enteralno prehrano pri otrocih in mladostnikih z aktivno CB. ... 38 Slika 4. Povprečne vrednosti PCDAI (s standardno napako) ob začetku zdravljenja (v času T0), po 3 tednih (T3) in po zaključenem 6-tedenskem zdravljenju (T6) z DEP in PEP. ... 39 Slika 5. Spremembe PCDAI tekom zdravljenja pri posameznih bolnikih, zdravljenih z DEP.

... 39 Slika 6. Spremembe vrednosti PCDAI tekom zdravljenja pri posameznih bolnikih, zdravljenih s PEP. ... 40 Slika 7. Povprečne vrednosti SES-CD (s standardno napako) ob začetku zdravljenja (v času T0) in po zaključenem 6-tedenskem zdravljenju (T6) z DEP in PEP. ... 41 Slika 8. Spremembe vrednosti SES-CD kazalca tekom zdravljenja pri posameznih bolnikih v DEP skupini. ... 41 Slika 9. Spremembe vrednosti SES-CD kazalca tekom zdravljenja pri posameznih bolnikih v PEP skupini. ... 42 Slika 10. Spremembe povprečne vrednosti (s standardno napako) sedimentacije eritrocitov (mm/h) v DEP in PEP skupini. ... 44 Slika 11. Spremembe vrednosti sedimentacije eritrocitov (mm/h) pri posameznih bolnikih tekom zdravljenja z DEP. ... 44 Slika 12. Spremembe vrednosti sedimentacije eritrocitov (mm/h) pri posameznih bolnikih tekom zdravljenja s PEP. ... 45 Slika 13. Spremembe povprečne vrednosti (s standardno napako) C-reaktivnega proteina (mg/L) tekom zdravljenja z DEP in PEP. ... 45 Slika 14. Spremembe povprečne vrednosti (s standardno napako) trombocitov (10⁹/L) tekom zdravljenja z DEP in PEP. ... 46 Slika 15. Spremembe povprečne vrednosti (s standardno napako) serumskega albumina (g/L) tekom zdravljenja z DEP in PEP. ... 46

Slika 16. Spremembe povprečne vrednosti (s standardno napako) hemoglobina (g/L) tekom zdravljenja z DEP in PEP. ... 47 Slika 17. Povprečne vrednosti (s standardno napako) fekalnega kalprotektina (mg/L) ob začetku (T0) in koncu zdravljenja (T6) z DEP in PEP. ... 47 Slika 18. Spremembe z-vrednosti ITM od začetka do konca zdravljenja z DEP. ... 51 Slika 19. Spremembe z-vrednosti ITM od začetka do konca zdravljenja s PEP. ... 51

SEZNAM KRAJŠAV IN KRATIC

KVČB – kronična vnetna črevesna bolezen CB - Crohnova bolezen

EP - enteralna prehrana

PEP - popolna enteralna prehrana DEP - delna enteralna prehrana PVD - protivnetna dieta

CDED - Crohn’s Disease Exclusion Diet

ESPGHAN - European Society of Pediatric Gastroenterology, Hepatology and Nutrition ECCO - European Crohn's Colitis Organization

PCDAI - klinični kazalec aktivnosti pediatrične CB (angl. »Pediatric Crohn’s Disease Activity Indeks«)

SES-CD - endoskopski kazalec aktivnosti CB (angl. »Simple Endoscopic Score-for Crohn’s Disease«)

ITT - »intention to treat« analiza PP - »per protocol« analiza

RCT - randomizirana kontrolirana raziskava (angl. «randomized controlled trial«)

MEN - vzdrževalno zdravljenje z enteralno prehrano (angl. »maintenance enteral nutrition«) SD - standardni odklon

SE - standardna napaka IQR - interkvartilni razmik ITM – indeks telesne mase

TNF alfa - dejavnik tumorske nekroze alfa (angl. «tumor necrosis factor α«) IL-1β - interlevkin-1 beta

IL-6 - interlevkin-6 IL-8 - interlevkin-8 IFN-γ - interferon gama

TGF-β1 - transforming growth factor beta 1 MCT – medium-chain-triglycerides

KLJUČNE BESEDE

Crohnova bolezen, otroci, popolna enteralna prehrana, delna enetralna prehrana

1

IZVLEČEK

Kljub temu, da so številne raziskave in metaanalize pokazale, da je zdravljenje otrok in mladostnikov z aktivno Crohnovo boleznijo (CB) s popolno enteralno prehrano (PEP) primerljivo učinkovito s kortikosteroidi (KS) in bolj uspešno v vzpostavitvi sluznične remisije ter ima po smernicah Evropskega združenja za pediatrično gastroenterologijo, hepatologijo in prehrano ESPGHAN-a prednost pred zdravljenjem s KS, se v klinični praksi še vedno premalo uporablja. Najpomembnejši vzrok je v nesodelovanju bolnikov, za katere je vzdrževanje zahtevnega protokola zdravljenja, brez uživanja običajne hrane, težka naloga. Zato je vse bolj aktualno raziskovanje učinkovitosti zdravljenja z delno enteralno prehrano (DEP), kjer lahko bolniki poleg enteralne formule zaužijejo tudi nekaj običajne hrane. Dosedanje raziskave zdravljenja z DEP so ocenjevale le klinični odziv na zdravljenje, nobena raziskava do sedaj še ni raziskala učinka DEP na sluznično vnetje. Zato je bil primarni namen naše raziskave oceniti ne le klinični, temveč tudi endoskopski odziv na 6-tedensko zdravljenje z novim protokolom zdravljenja z DEP in ga primerjati s standardnim zdravljenjem s PEP. Nov protokol zdravljenja smo zasnovali z namenom izboljšanja sodelovanja bolnikov in dovoljuje, da bolniki poleg enteralne formule (75% energijskega vnosa) zaužijejo en obrok hrane dnevno s protivnetno dieto.

Od začetka junija 2017 do konca februarja 2021 smo na Kliničnem oddelku za gastroenterologijo, hepatologijo in nutricionistiko (KOGHN) obravnavali 54 otrok in mladostnikov s klinično in endoskopsko potrjeno aktivno CB, ki so bili kandidati za zdravljenje z enteralno prehrano. Petnajst bolnikov smo izključili na podlagi izključitvenih kriterijev, 3 so odklonili prehransko zdravljenje in so bili zdravljeni s KS, 3 so bili zdravljeni z drugo vrsto enteralne formule, ker jim ni ustrezal okus formule, ki smo jo zaradi lastnosti in uradne registracije, da je namenjena za zdravljenje CB, izbrali kot testno. V »intention to treat« (ITT) analizo smo vključili 33 bolnikov z aktivno CB, 14 bolnikov v skupino z zdravljenjem z DEP in 19 v skupino s PEP. V skupini bolnikov z DEP je 13 bolnikov in v skupini s PEP 16 bolnikov zaključilo 6-tedensko prehransko zdravljenje in so bili vključeni v »per protocol« (PP) analizo.

V PEP skupini so bili bolniki zdravljeni s polimerično enteralno formulo (Alicalm, Nutricia, Nizozemska) po standardnem protokolu s 100% energijskim vnosom, v DEP skupini pa s 75%

energijskim vnosom v obliki iste enteralne formule v kombinaciji z enim obrokom dnevno s protivnetno dieto. Protivnetno dieto (PVD) smo zasnovali na podlagi CDED (angl. »Crohn’s Disease Exclusion Diet«), ki smo jo prilagodili slovenskim razmeram. CDED temelji na

2 hipotezi, da je najpomembnejši mehanizem delovanja PEP v izključitvi določenih sestavin hrane, ki negativno vplivajo na vnetje črevesa, predvsem na črevesno pregrado in mikrobioto.

Naša PVD se od CDED razlikuje po tem, da vključuje uživanje lokalno pridelane zelenjave in sadja. CDED dovoljuje uživanje riža in krompirja, naša PVD dodatno tudi ajde in prosa. PVD za razliko od CDED izključuje ocvrte jedi ter vzpodbuja uživanje zdravih rastlinskih olj, predvsem olivnega olja.

Klinično remisijo, opredeljeno s kliničnim kazalcem aktivnosti CB (angl. »Pediatric CD Activity Index« (PCDAI)) < 10, je imelo v DEP skupini po ITT analizi 78,5% in v PEP skupini 68,4% bolnikov, med skupinama ni bilo statistično pomembne razlike (p = 0,698). Po PP analizi je bilo po končanem 6-tedenskem zdravljenju z DEP protokolom 84,6% bolnikov v klinični remisiji in v PEP skupini 81,3% (p = 0,999). Endoskopsko remisijo, opredeljeno z endoskopskim kazalcem aktivnosti CB (angl. »Simple Endoscopic Score-for Crohn’s Disease«

(SES-CD)) ≤ 2, je po 6-tedenskem zdravljenju doseglo 53,8% bolnikov v DEP in 50,0% v PEP skupini (p = 0,999). Sluznično remisijo (SES-CD = 0) smo po končanem zdravljenju ugotovili pri 38,5% bolnikov v DEP in pri 43,8% v PEP skupini (p = 0,999).

Povprečne vrednosti PCDAI in SES-CD so od začetka do konca 6-tedenskega zdravljenja statistično pomembno upadle v obeh skupinah, med skupinama ni bilo statistično značilne razlike v upadu PCDAI (p = 0,881) in SES-CD (p = 0,750). Od laboratorijskih izvidov so se tekom zdravljenja v obeh skupinah statistično pomembno znižale povprečne vrednosti sedimentacije eritrocitov, CRP, povprečne vrednosti trombocitov in povprečne koncentracije fekalnega kalprotektina. Med skupinama bolnikov, zdravljenih z DEP in s PEP, ni bilo statistično pomembnih razlik v upadu omenjenih laboratorijskih parametrov. Po 6-tedenskem zdravljenju pa nismo ugotovili pomembnega povišanja povprečnih vrednosti koncentracije hemoglobina v krvi in povprečnih vrednosti antropometričnih parametrov v nobeni od skupin.

Rezultati naše raziskave so pokazali, da je bilo zdravljenje z novim protokolom zdravljenja z DEP primerljivo učinkovito v vzpostavitvi klinične in endoskopske remisije v primerjavi s standardnim zdravljenjem s PEP. Nov protokol zdravljenja je enostaven in dovoljuje bolnikom, da poleg enteralne formule dnevno zaužijejo en obrok hrane z manjšimi prehranskimi omejitvami, kar doprinese k boljši kakovosti življenja.

Raziskovalno delo kot prispevek k znanosti vključuje zasnovo novega protokola zdravljenja z DEP s 75% energijskim vnosom z enteralno formulo in enim obrokom dnevno s protivnetno dieto. Naša raziskava je do sedaj prva in edina, ki je ugotavljala ne le klinični, temveč tudi endoskopski odziv na zdravljenje z DEP.

3

ABSTRACT

Numerous clinical studies and meta-analysis have confirmed that exclusive enteral nutrition (EEN) is as effective as corticosteroids (CS) for induction of remission in active pediatric Crohn’s disease (CD). Moreover, EEN was shown to be more effective than CS in achieving mucosal healing (MH), therefore consensus guidelines of the European Society of Pediatric Gastroenterology, Hepatology and Nutrition (ESPGHAN) recommend EEN as a first-line therapy in children with active CD. Despite the numerous benefits of EEN, this treatment strategy is still underused in clinical practice. The most important barrier, preventing widespread use of EEN, is patient compliance. Adhering to the EEN regimen is difficult for most patients as they are only allowed to consume liquid enteral formula during the 6–8-week treatment period. Recently, partial enteral nutrition (PEN) has come into the forefront of pediatric CD treatment research, as it allows patients to consume some solid food alongside the enteral formula, improving the quality of life and patient compliance. So far, all previous studies on PEN have only evaluated the clinical response to PEN treatment, furthermore, no study has evaluated the effect of PEN on mucosal healing in CD. Therefore, the primary goal of our study was to evaluate not only the clinical outcomes of PEN, but the endoscopic remission and mucosal healing rates after a 6-week treatment course with PEN, as well as to compare the outcomes of PEN treatment to the standard EEN treatment protocol.

At our Department of Pediatric Gastroenterology, Hepatology and Nutrition, from June 2017 until the end of February 2021, 54 children and adolescents with clinically and endoscopically confirmed active CD were screened for inclusion into our study. Fifteen patients were excluded based on the exclusion criteria. Additionally, three patients were excluded as they chose CS over nutritional treatment and another 3 patients due to being treated with a different enteral nutrition formula which wasn’t part of the treatment protocol. Finally, 33 patients were included into our study on intention to treat (ITT) analysis. Nineteen patients were included into the EEN and 14 into the PEN group. Thirteen patients in the PEN group and 16 patients in the EEN group concluded 6 weeks of nutritional treatment and were therefore included into per protocol (PP) analysis. All patients in the EEN group were treated with the same polymeric enteral formula (Alicalm, Nutricia, Nehterlands) in accordance with the standard treatment protocol, where 100% of daily energy requirements are covered with an enteral formula. In the PEN group, 75% of daily energy requirements were supplied by an enteral formula, while children were allowed one meal per day from an anti-inflammatory diet (AID). The AID was based on

4 the CD Exclusion Diet (CDED), which was modified to fit the Slovenian dietary habits. CDED is grounded on recent scientific findings and excludes dietary components that negatively affect either intestinal permeability or the microbiome. Our AID differs from CDED in that it allows patients to consume locally sourced fruit and vegetables. CDED permits the consumption of rice and potatoes, our AID additionally allows buckwheat and millet, but excludes fried foods and promotes the use of healthy vegetables oils, especially olive oil.

On ITT analysis, clinical remission (Pediatric CD Activity Index < 10) was achieved in 78.5%

of patients in the PEN and 68.4% of patients in the EEN group (p=0.698), respectively. On per protocol analysis 84.6% of patients in the PEN and 81.3% of patients in the EEN group achieved clinical disease remission (p = 0.999). Endoscopic remission, defined as Simple Endoscopic Score for CD (SES-CD) ≤ 2, was observed in 53.8% of patients in the PEN and in 50.0% of patients in the EEN group (p = 0.999) and mucosal healing (SES-CD = 0) was found in 38.5%

of patients in the PEN and in 43.8% of patients in the EEN group (p = 0.999). Mean PCDAI and SES-CD index values significantly decreased in both groups and no difference between groups was observed (p = 0.881 for PCDAI; p = 0.750 for SES-CD). Furthermore, a statistically significant decrease in mean erythrocyte sedimentation rate, C-reactive protein, mean thrombocyte count and fecal calprotectin was found in both groups with no significant differences between the two groups in the change of the abovementioned parameters during a 6-week treatment course. During the treatment period, no statistically significant increases in the patients’ mean blood hemoglobin levels or anthropometric parameters were observed for either group.

In our study, our novel PEN treatment protocol, allowing one meal per day from an anti- inflammatory diet, was comparable in effectiveness to standard EEN treatment in inducing clinical and endoscopic remission in pediatric patients with active CD. Our PEN protocol allows patients to consume one meal per day alongside the enteral nutrition formula, which positively impacts the patients’ quality of life.

Our research project contributes to scientific research with the development of a novel nutritional treatment protocol, which combines 75% of daily required energy intake from an enteral formula with one allowed meal per day from an anti-inflammatory diet.

Furthermore, our study is the first to assess not only clinical but also endoscopic remission and mucosal healing rates in the treatment of CD with partial enteral nutrition.

5

1 IZHODIŠČA

Naslednje leto bo preteklo devetdeset let, odkar je Crohn s sodelavci prvič opredelil regionalni ileitis kot novo patološko in klinično entiteto, ki so jo poimenovali Crohnova bolezen (CB) (1).

Z ulceroznim kolitisom (UK) predstavljata dve podobni, a hkrati svojstveni bolezni, ki ju uvrščamo v skupino kroničnih vnetnih črevesnih bolezni (KVČB), v katero sodi tudi neklasificirani kolitis (NK), ki združuje značilnosti CB in UK in ga ne moremo opredeliti kot eno ali drugo bolezen (2). Pri UK je vnetje omejeno le na debelo črevo in sluznico debelega črevesa, medtem ko je lahko vnetje pri CB umeščeno v kateri koli del prebavne cevi (od ust do anusa) in lahko prodira v globlje plasti stene črevesa (transmuralno) in skozi črevesno steno, kar lahko vodi v nastanek fistul in abscesov (2).

Bolezen lahko poteka z značilnimi bolezenskimi znaki (bolečine v trebuhu, driska, pojav krvi med blatom, hujšanje), lahko pa so v ospredju neznačilni bolezenski znaki kot so občasno povišana temperatura, nočno znojenje in občutek utrujenosti. Pri nekaterih otrocih se lahko bolezen kaže le s podhranjenostjo in zaostankom v rasti.

Diagnoza temelji na endoskopskih preiskavah zgornjih in spodnjih prebavil z odvzemom vzorcev za patohistološko potrditev CB. V diagnostičnem procesu poleg ileokolonoskopije vedno opravimo tudi ezofagogastroduodenoskopijo ter potrdimo morebitno vnetje v področju tankega črevesa s pomočjo magnetno resonančne (MR) enterografije in/ali kapsulne endoskopije (3). Že ob postavitvi diagnoze pri posameznem bolniku opredelimo CB s pomočjo Pariške klasifikacije (4), ki vključuje starost bolnika (A-age), umeščenost oziroma lokacijo vnetja (L-location), morebitni zaostanek v rasti (G-growth) in obliko CB (B-behaviour). Oblika CB je lahko vnetna (B1), stenozirajoča (B2) in/ali fistulizirajoča (B3). V kolikor ostane bolezen nezdravljena ali nezadostno zdravljena, vnetna oblika praviloma prehaja v stenozirajočo in/ali fistulizirajočo, kar potrjujejo številne raziskave (5,6).

Pri 15-20 % bolnikov se pojavi CB že v obdobju otroštva in adolescence. Raziskave kažejo, da poteka CB v hujši obliki, v kolikor se pojavi že zgodaj v otroškem obdobju (7). Pri otrocih, ki zbolijo pred 6 letom starosti (zelo zgodnja oblika CB), so bolj verjetne prirojene imunske pomanjkljivosti, katerih diagnostika v zadnjem času hitro napreduje (8,9).

6 V zadnjih desetletjih pojavnost KVČB narašča tako v razvitih kot tudi v razvijajočih se delih sveta (10,11). Porast incidence in prevalence se v zadnjih letih pomika v zgodnejše pediatrično starostno obdobje (12,13). Z našimi epidemiološkimi raziskavami smo ugotovili pomembno naraščanje incidence pediatrične KVČB tudi v Sloveniji. Incidenca pediatrične KVČB v Sloveniji je primerljiva z drugimi zahodno-evropskimi državami (14,15).

Naraščanja incidence CB ne moremo pojasniti zgolj z dedno osnovo bolezni. Porast incidence bolezni se v zadnjem času vse bolj povezuje s sodobnim načinom življenja (11,16).

1.2 Etiopatogeneza

CB je kronična imunsko pogojena bolezen. V razvoj bolezni so vpletene kompleksne interakcije med genetskimi dejavniki, imunskim sistemom, črevesno mikrobioto in dejavniki okolja (17).

Dosedanje raziskave kažejo, da je vnetje pri CB posledica motenih odzivov črevesnega imunskega sistema na sprožitelje v svetlini črevesa (črevesna mikrobiota, infekcijski agensi in drugi mikro-okoljski dejavniki) pri posameznikih z dedno nagnjenostjo (18,19). V zadnjih letih je vse bolj v ospredju raziskovanje dejavnikov okolja, ki pri osebah z dedno nagnjenostjo doprinesejo k porušenemu ravnotežju med gostiteljem in črevesno mikrobioto (16-18).

Kljub boljšemu vpogledu v dedne, imunske, mikrobne in dejavnike okolja, ostaja razumevanje patogeneze CB omejeno. Pomemben razlog je v tem, da ni jasno, kateri segmenti v imunopatogenezi so ključni pri razvoju CB. Številne raziskave vedno znova odkrivajo nove segmente kompleksnih imunskih poti in interakcij med celicami naravne in pridobljene imunosti in ostalimi celicami in sestavinami črevesne sluznice in črevesne svetline, vendar celovite slike vseh dogajanj še ne poznamo (18-19).

1.2.1 Genetski dejavniki KVČB

Z GWAS raziskavami (angl.»genome-wide-association studies«), ki temeljijo na odkrivanju skupnih genskih variant na velikih kohortah bolnikov s CB z dobro definiranimi fenotipi, so odkrili genske variante in mutacije v številnih genskih lokusih, ki so vpleteni v imunske odzive črevesne sluznice na črevesno mikrobioto (20,21). Odkrili so že številne genske variante in mutacije pri bolnikih s CB, ki so povezane z motenim prepoznavanjem bakterijskih sestavin in drugih antigenov črevesne svetline, z motnjami na nivoju citokinskih poti, v procesu avtofagije in s porušenim delovanjem črevesne pregrade (18,20-22). Z novejšo gensko metodo

7 sekvenciranja celotnega eksoma (angl. »whole-exome sequencing«) so dodatno odkrili redke genske variante in mutacije, ki so vpletene v imunske odzive tako naravne kot pridobljene imunosti in v delovanje črevesne pregrade (18,22-24). Čeprav so z genskimi raziskavami do sedaj odkrili le manjši del genetske osnove KVČB, je njihov pomen predvsem v tem, da so odprle nova spoznanja v imunopatogenezi CB. Prav genetske raziskave so osvetlile osrednji pomen homeostaze med mikrobioto in črevesnim imunskim sistemom (angl. «host-microbial interactions«) v patogenezi KVČB (20,21,25).

1.2.2 Vloga imunskega sistema

Imunski sistem črevesa ščiti največjo sluznično površino človeškega organizma pred okužbami in poškodbami, hkrati pa mora ohranjati stanje tolerance proti neškodljivim antigenom črevesne svetline in največji populaciji komenzalnih mikrobov v človeškem organizmu. Za opravljanje te vloge mora biti vzpostavljeno popolno ravnovesje v vseh segmentih delovanja imunskega sistema črevesa, tako v segmentih naravne kot tudi pridobljene imunosti (19). Sprva so ugotavljali pomen neravnotežja med pro-in proti-vnetnimi citokini v sluznici črevesa in Th1 (angl. «T helper cell -1«) posredovanih vnetnih odgovorov (19,21). Kasneje so spoznali pomen naravne imunosti v patogenezi CB, med drugim tudi pomen prepoznavanja mikrobnih molekularnih vzorcev preko receptorjev naravne imunosti kot so TLR (angl. »Toll-like receptorji«) in NLR (angl. »NOD-like receptorji«) (19,24). Šele kasneje so odkrili vpletenost Th17 imunskih odzivov in delovanja T regulatornih celic (Treg) v patogenezi CB (26). Nedavno pa so dokazali, da so T celice »plastične«, saj se prilagajajo mikro-okolju in glede na lastnosti mikro-okolja spreminjajo svoje pro- in proti-vnetne vloge v Th1, Th17 in Treg imunskih odzivih (27). Podobno delujejo tudi celice naravne imunosti kot so dendritične celice in makrofagi, ki spreminjajo svoje pro-in proti vnetne lastnosti glede na dejavnike mikro-okolja (28,29). V zadnjem času je v ospredju raziskovanje genetske osnove zelo zgodnje oblike kronične vnetne črevesne bolezni (angl. »very early onset-inflammatory bowel disease« (VEO- IBD), ki prinaša nova spoznanja s področja imunopatogeneze CB (8,9,22-23).

1.2.3 Dejavniki črevesne pregrade

V patogenezi CB ima pomembno vlogo črevesna pregrada, ki ščiti črevesno sluznico pred prekomernim vdorom antigenov iz svetline črevesa. Prvi segment črevesne pregrade je sluzna plast, ki jo izločajo čašaste celice in jo tvorita notranja gosta sluzna plast, ki je v normalnih

8 okoliščinah sterilna in zunanja sluzna plast, ki je poseljena z mikrobi (30). Drugi segment črevesne pregrade tvori enojna plast enterocitov s tesnimi stiki (angl. »tight junctions«) (31), v tretji segment pa uvrščamo sekrecijo različnih antimikrobnih dejavnikov kot so antimikrobni peptidi (defenzini, lektin), sekretorni IgA in različni citokini (32,33). Že dolgo je znano, da je pri bolnikih z aktivno CB prepustnost črevesne pregrade povečana. Pri bolnikih s CB, ki so v remisiji, je povečana prepustnost črevesne pregrade povezana s tveganjem za zagon bolezni (34).

1.2.4 Dejavniki mikrobiote

Črevesna mikrobiota ima pomembno vlogo v fermentaciji številnih hranilnih snovi, ki jih človeški organizem ne more sam razgraditi in prebaviti. Z vidika patogeneze CB je pomen mikrobiote v njenem vplivu na imunske odzive v črevesni sluznici. Črevesna mikrobiota modulira imunske odzive v smeri pro- ali proti-vnetnih odzivov. Že dolgo je znano, da se vnetje črevesa ne more razviti v pogojih sterilnega črevesa (35) in da je za CB značilna spremenjena črevesna mikrobiota z zmanjšano raznolikostjo bakterijskih vrst (disbioza) (35,36). Zaenkrat niso ugotovili enotnega vzorca spremenjene črevesne mikrobiote, saj se mikrobiota razlikuje med bolniki s CB (37,38). Pri odraslih bolnikih s CB so določene raziskave pokazale zmanjšanje števila koristnih proti-vnetnih bakterij kot je Faecalibacterium prausnitzii (39) in povečanje števila bakterij rodu Enterobacteriaceae, kamor sodi Escherichia coli. Dokazali so razrast njene patogene različice, adherentne-invazivne E. coli (AIEC). AIEC se od ne- invazivne komenzalne E.coli razlikuje po spodobnosti adherence in invazije v črevesni epitel in povečani sposobnosti, da tvori biofilme in da preživi in se pomnožuje znotraj makrofagov (40). Mikrobiota svetline črevesa se razlikuje od sluznične mikrobiote, ki ima pomembnejšo vlogo v modulaciji črevesnih imunskih odzivov, zato so pomembnejši izsledki raziskav, ki preučujejo mikrobioto s pomočjo vzorcev sluznice črevesa v primerjavi z raziskavami, ki analizirajo mikrobioto fekalnih vzorcev (41). Na področju raziskovanja črevesne mikrobiote ostaja več odprtih vprašanj. Odprto ostaja vprašanje ali je disbioza pri CB primarni ali sekundarni fenomen, prav tako tudi vprašanje ali lahko disbioza sama po sebi sproži CB. V zadnjem času raziskujejo metabolne spremembe mikrobiote pri CB, vendar se izsledki raziskav zaenkrat razhajajo (24,37). Na mikrobioto vplivajo prehrana (35,37,38,42), zdravila in drugi dejavniki okolja (35,37,38).

9 1.2.5 Dejavniki okolja

Naraščanja incidence CB v razvitih in razvijajočih se delih sveta si ne moremo pojasniti zgolj z genetskim ozadjem bolezni. Vse več je raziskav, usmerjenih v preučevanje dejavnikov okolja, značilnih za sodobno industrializirano družbo, ki vplivajo na povečanje pojavnosti CB (43).

Med dejavniki okolja je trenutno v ospredju raziskovanje prehranskih dejavnikov, ki vplivajo na vnetje črevesa (44). Dosedanje strategije zdravljenja CB s kortikosteroidi, imunosupresivi in biološkimi zdravili, ki zavirajo imunske odzive, so povezane s številnimi stranskimi učinki.

Zaskrbljujoči so predvsem dolgoročni stranski učinki, med njimi tudi vpliv na povečano tveganje za okužbe in limfoproliferativne bolezni (45). Prav zaradi tega se je v zadnjih letih ponovno obudilo zanimanje za regulacijo črevesnega vnetja s prehrano. Da lahko sprememba prehrane vpliva na vnetje sluznice črevesa, je najboljši primer zdravljenje s popolno enteralno prehrano (PEP).

1.3 Zdravljenje pediatrične CB

Zdravljenje CB vključuje zdravljenje akutnih poslabšanj bolezni in vzdrževalno zdravljenje remisije. Cilj zdravljenja je, da vzpostavimo ne le klinično, temveč tudi sluznično remisijo bolezni. Pomembno je, da skrbimo za ustrezno prehranjenost otrok in mladostnikov s CB, za njihovo normalno rast in spolni razvoj in za dobro kakovost življenja (45-47).

Za zdravljenje akutnih poslabšanj vnetne oblike CB (Pariška klasifikacija B1) pri otrocih in mladostnikih lahko uporabljamo kortikosteroide (KS) ali PEP. Ker je zdravljenje s KS povezano s številnimi stranskimi učinki in neugodno vpliva na rast in kostni metabolizem, ima v pediatriji po smernicah ESPGHAN-a (angl. »European Society of Pediatric Gastroenterology, Hepatology and Nutrition«) in ECCO (angl. «European Crohn's Colitis Organization«) zdravljenje s PEP prednost pred zdravljenjem s KS (45,47).

1.3.1 Zdravljenje akutnih zagonov CB s popolno enteralno prehrano (PEP)

Zdravljenje s PEP pomeni, da bolniki 6-8 tednov uživajo le tekoče pripravke enteralnih formul.

V obdobju zdravljenja ne smejo uživati običajne hrane. Za zdravljenje s PEP uporabljamo enteralne formule, ki zadostijo vsem prehranskim potrebam bolnikov s CB po makro-in mikro hranilih (46,48). Enteralne formule so lahko elementarne, semielementarne ali polimerične.

Elementarne formule so izdelane na osnovi aminokislin, semielementarne na osnovi oligo-

10 peptidov, polimerične pa vsebujejo nespremenjene proteine in imajo zato boljši okus (48).

Meta-analize so pokazale, da med elementarnimi, semielementarnimi in polimeričnimi formulami ni razlike v učinkovitosti v vzpostavitvi remisije CB (46,48,49). Dnevna količina enteralne formule se določi na podlagi ocenjene potrebe posameznika po energiji (48,50-52).

Standardne koncentracije formule so 1 kcal/ml, lahko pa formule tudi bolj koncentriramo tekom zdravljenja s PEP. Pomembno je, da zadostimo energijskim potrebam bolnikov in da bolniki občutijo sitost. Enteralne formule lahko uživajo bolniki per os, v kolikor pa ne dosežejo zadostnega energijskega vnosa in/ali jih per os ne prenašajo, jih prejemajo preko nazogastrične (NG) sonde. Po zaključenem zdravljenju se v treh tednih postopoma uvede običajna zdrava prehrana (48,50). Enteralne formule so zasnovane tako, da zagotavljajo tudi povečane potrebe po beljakovinah tekom zdravljenja aktivne CB (48,50,53). V primerih podhranjenosti bolnikov moramo uvajati PEP počasneje ter skrbno kontrolirati elektrolite v izogib razvoju sindroma vnovičnega hranjenja (48).

1.3.1.1 Učinkovitost in prednosti zdravljenja s PEP

Številne raziskave in meta-analize so potrdile, da je učinkovitost zdravljenja s PEP pri otrocih in mladostnikih primerljiva z zdravljenjem s KS in privede do klinične remisije pri 80-85%

otrok in mladostnikov z aktivno CB (48,54-59).

Pomembna prednost PEP je v tem, da v nasprotju s KS nima resnih stranskih učinkov. Pri nekaterih bolnikih se v prvih dneh zdravljenja s PEP lahko pojavijo slabost, bruhanje in driska, kar običajno izzveni s počasnejšim uvajanjem PEP (60). Zdravljenje s PEP ugodno vpliva na prehranjenost otrok in mladostnikov in odpravi prehranska pomanjkanja ne le makro-, temveč tudi mikrohranil, ki so pogosta pri aktivni CB otrok in mladostnikov (60-63). Zdravljenje s PEP ugodno vpliva na rast in razvoj (64) ter kostni metabolizem (65).

Pomembna prednost zdravljenja s PEP je, da je v primerjavi s KS učinkovitejše pri vzpostavitvi endoskopske in sluznične remisije (48,49,66-69). Sluznična remisija je v sodobnem zdravljenju CB primarni cilj zdravljenja (45,48).

11 1.3.2 Mehanizmi delovanja PEP

Vsi mehanizmi delovanja PEP še niso pojasnjeni in so še vedno predmet raziskovanja. Številne raziskave so dokazale, da ima zdravljenje s PEP protivnetni učinek, da ugodno vpliva na črevesno pregrado in da spremeni črevesno mikrobioto (37,38,70,71).

1.3.2.1 Protivnetno delovanje PEP

Že leta 1998 so Beattie s sodelavci ugotovili, da zdravljenje s PEP zavre pro-vnetne in spodbuja proti-vnetne imunske odzive sluznice črevesa, kar stimulira celjenje epitelija z reepitelizacijo ulkusov (70). Fell s sodelavci so dokazali zmanjšanje IL (angl. »interlevkin«) 1β in IFN-γ (angl.

»interferon γ«) in povišanje TGF-β1(angl. »transforming growth factor β1«) v sluznici ileuma in zmanjšanje IL-1β in IL-8 v sluznici kolona po 8 tednih zdravljenja s PEP (71). Japonski avtorji so ugotovili visoke koncentracije IL-1β, IL-6, IL-8 in TNF- α (angl. «tumor necrosis factor α«) v sluznici ileuma in kolona pri odraslih bolnikih s CB pred uvedbo zdravljenja s PEP ter upad koncentracije vseh omenjenih pro-vnetnih citokinov po 4-tedenskem zdravljenju z elementarno formulo do nivoja, ki so ga imeli zdravi kontrolni preiskovanci (72).

Avstralski raziskovalci so ugotovili, da ima polimerična formula zmožnost neposrednega protivnetnega delovanja na enterocite. Ko so celičnim kulturam enterocitov dodali polimerično formulo, se je značilno zmanjšal IL-8 odziv na pro-vnetni dražljaj (73). Kasneje je ista raziskovalna skupina ugotovila, da polimerična formula v “in vitro” modelih epitelnih celic kolona vpliva na izražanje genov za kodiranje vnetnih citokinov preko transkripcijskega faktorja NF κB (angl. »nuclear factor κB«). Dokazali so zavoro izražanja genov za IL-6 in IL- 8 (74). Želeli so ugotoviti katere sestavine polimerične formule imajo učinek na zavoro NF κB.

Raziskovali so učinek glutamina, arginina, vitamina D3 in α linolenske kisline (angl. »α linoleic acid« (ALA)). Na zmanjšanje IL-8 so vplivali glutamin, arginin in D vitamin, medtem ko podobnega učinka niso našli pri ALA. Glutamin in arginin sta povzročila fosforilacijsko zavoro v NF-κB in P38 poteh in zmanjšanje kinazne aktivnosti. Zaključili so, da imajo glutamin, arginin in vitamin D protivnetni učinek v koncentracijah, ki se uporabljajo v polimeričnih formulah (75). Inkubacija polimerične formule z »in vitro« modelom enterocitov je na njihovi epitelni površini povečala izražanje črevesne alkalne fostataze, ki je marker enterocitne diferenciacije, kar nam posredno potrjuje vlogo PEP v celjenju epitelija (76). Poleg tega je »in vitro« inkubacija polimerične formule z enterociti povzročila tudi povečanje izražanja

12 proteinske adhezijske molekule CEACAM6 (angl. »Carcinoembryonic antigen-related cell adhesion molecule 6«) na površini črevesnih epitelnih celic. Povečanje izražanja in sproščanja topnih CEACAM6 je zmanjšalo prilepljanje AIEC na črevesne celice (77). Zdravljenje s PEP poveča tudi koncentracijo TGF-β1, ki je protivnetni citokin in spodbuja polarizacijo T celic v T regulatorne celice (78). Nemški raziskovalci so ugotovili, da zdravljenje s PEP poveča T reg FOXP3+ (angl. »forkhead box P3«) in zmanjša Th1 citokin IFN-γ, niso pa našli sprememb v Th2 fenotipu (79).

1.3.2.2 Vpliv PEP na črevesno pregrado

Že v osemdesetih letih prejšnjega stoletja so ugotovili zmanjšanje permeabilnosti črevesne pregrade po 6-tednih zdravljenja s PEP z elementarno formulo (80).

Nahidi s sodelavci so ugotovili, da je dodatek polimerične formule »in vitro« modelu epitelnih celic kolona vplival na izboljšanje črevesne pregrade preko delovanja na proteine tesnih stikov kot so ocludin, claudin-1 in ZO-1 (81). Podobno so potrdili na živalskih modelih (82). Kasneje so postavili hipotezo, da PEP deluje varovalno na črevesno pregrado, ker ne vsebuje določenih škodljivih sestavin hrane, za katere so ugotovili, da lahko okvarijo integriteto črevesne pregrade (83).

1.3.2.3 Vpliv PEP na črevesno mikrobioto

Že v letu 2005 so Lionetti in sodelavci potrdili, da je verjetni mehanizem delovanja PEP v modulaciji črevesne mikrobiote. Spremembe mikrobiote so si razložili z zmanjšanimi fekalnimi ostanki ob zdravljenju s PEP (84).Leach s sodelavci so ugotovili, da sprememba mikrobiote traja še 4 mesece po zaključenem zdravljenju s PEP (85).

Sprva so ugotavljali, da zdravljenje s PEP poveča raznolikost črevesne mikrobiote (38,86,87).

V nasprotju s pričakovanji pa so kasnejše raziskave pokazale, da se je po zdravljenju s PEP zmanjšala raznolikost mikrobiote (88,89) in celo zmanjšalo število bakterije Faecalibacterium prausnitzii, ki je veljala za koristno komenzalno bakterijo s protivnetnimi učinki (88,90).

Vzroki za zmanjšanje raznolikosti črevesne mikrobiote po zdravljenju s PEP niso pojasnjeni.

Možno je, da PEP ne zagotavlja vseh sestavin, ki jih določeni črevesni mikrobi potrebujejo za njihovo rast in razmnoževanje, saj zdravljenje s PEP spremeni mikrookolje črevesne vsebine, kjer je delovanje določenih mikrobov zavrto ali spremenjeno (37,88).

13 Lewis s sodelavci so ugotovili, da zdravljenje s PEP vpliva tudi na kolonizacijo črevesa z glivami in ne le z bakterijami. Že v izhodišču, pred izbranim zdravljenjem, so imeli bolniki s CB povečano kolonizacijo črevesne mikrobiote z glivami iz vrst Candida, Clavispora, Cyberlindnera in Kluyveromyces v primerjavi z zdravimi preiskovanci. Po zdravljenju s PEP so ugotavljali zmanjšano kolonizacijo z glivami, medtem ko tega učinka v skupini bolnikov, zdravljenih z zaviralci TNF-alfa, niso našli (38).

Raziskave s področja delovanja PEP na spremembo sestave črevesne mikrobiote in na številne črevesne metabolite (kratko-verižne maščobne kisline, žolčne kisline, sulfit, metaboliti aminokislin, sfingolipidov) se nadaljujejo, saj se rezultati dosedanjih raziskav na tem področju še razhajajo (37).

1.3.2.4 Izključitev potencialno škodljivih sestavin hrane

V zadnjem času so izraelski in kanadski raziskovalci postavili novo hipotezo, da je morda najpomembnejši mehanizem delovanja PEP v izključitvi potencialno škodljivih sestavin hrane, za katere se je v raziskavah izkazalo, da lahko okvarijo črevesno pregrado in negativno vplivajo na črevesno mikrobioto in imunske odzive črevesne sluznice (92-94). Na podlagi te hipoteze so kasneje škotski avtorji razvili zdravljenje s trdo hrano »CD-TREAT«, ki posnema sestavine enteralne formule in izključuje sestavine hrane, ki jih v enteralnih formulah ni (94). Enteralne formule ne vsebujejo glutena in laktoze in imajo dodane srednje verižne maščobne kisline (angl.

»medium-chain-triglycerides« (MCT)), vitamine, minerale in elemente v sledovih. Del randomizirane CD-TREAT raziskave je potekal na zdravih prostovoljnih preiskovancih, ki so 1 teden uživali CD-TREAT hrano, nato so imeli 2 tedna običajno hrano in zatem 1 teden PEP.

Po uživanju CD-TREAT in PEP so ugotovili podobne spremembe mikrobiote in črevesnega metaboloma (fekalni ph, kratkoverižne maščobne kisline in celokupni sulfit). S CD-TREAT so zdravili tudi 5 otrok z aktivno CB. Po 8 tednih zdravljenja je imelo 80% (4/5) otrok klinično izboljšanje in 60% (3/5) klinično remisijo (94).

14

2 NAMEN RAZISKAVE IN HIPOTEZE

Kljub temu, da so številne raziskave in metaanalize pokazale, da je zdravljenje s PEP primerljivo učinkovito s KS (45-47,54-60) in bolj uspešno v vzpostavitvi sluznične remisije (66-69) ter ima po smernicah ESPGHAN-a in ECCO prednost pred zdravljenjem s KS (45,47), se v klinični praksi še zmeraj premalo uporablja. Najpomembnejši vzrok je v nesodelovanju bolnikov, za katere je vzdrževanje zahtevnega protokola zdravljenja, brez uživanja običajne hrane, težka naloga (95,96).

Z namenom izboljšanja sodelovanja bolnikov, so že v letu 2006 izvedli prvo randomizirano, kontrolirano raziskavo (angl. »randomized controlled trial« (RCT)), v kateri so bolniki poleg enteralne formule lahko zaužili do 50% dnevnega energijskega vnosa z običajno hrano.

Raziskava ni pokazala želene učinkovitosti (97), zato je v naslednjih letih raziskovalno zanimanje za zdravljenje z delno enteralno prehrano (DEP) usahnilo.

V zadnjih letih postaja raziskovanje DEP ponovno zelo aktualno. Raziskave na tem področju so zaenkrat še skope, vendar nekatere med njimi kažejo boljše uspehe zdravljenja, predvsem kadar je DEP zdravljenje združeno s CDED dieto (angl. »Crohn' Disease Exclusion Diet«) (98- 99). Dosedanje raziskave DEP so ocenjevale le klinični odziv na zdravljenje, nobena raziskava do sedaj še ni raziskala učinka DEP na sluznično vnetje. Zato je bil primarni namen naše raziskave oceniti ne le klinični, temveč predvsem endoskopski odziv na 6-tedensko zdravljenje z novim protokolom DEP, ki poleg uživanja enteralnih napitkov dovoljuje 1 obrok dnevno s protivnetno dieto. Nov protokol smo zasnovali s ciljem, da bi povečali sodelovanje bolnikov in jim olajšali zdravljenje z enteralno prehrano.

2.2 Hipoteze in cilji raziskave

Hipoteza 1: Zdravljenje aktivne CB pri otrocih in mladostnikih z DEP (v kombinaciji z enim obrokom dnevno s protivnetno dieto) bo učinkovito (pri delu tako zdravljenih bolnikov bo prišlo do klinične in endoskopske remisije, pri delu do pomembnega kliničnega in endoskopskega izboljšanja).

15 Hipoteza 2: Učinkovitost 6- tedenskega zdravljenja aktivne CB pri otrocih in mladostnikih z DEP (v kombinaciji z enim obrokom dnevno s protivnetno dieto) bo primerljiva s 6- tedenskim standardnim zdravljenjem s PEP.

Primarni cilji raziskave:

1. Klinična remisija, ki je opredeljena s kliničnim kazalcem aktivnosti pediatrične CB bolezni (angl. »Pediatric Crohn’s Disease Activity Indeks« (PCDAI)) < 10 (100), na podlagi “per protocol” in “intention to treat” analize po 6-tedenskem zdravljenju z DEP in PEP.

2. Endoskopska remisija, ki je opredeljena z endoskopskim kazalcem aktivnosti CB (angl.

»Simple Endoscopic Score-for Crohn’s Disease« ((SES-CD) ≤ 2, po 6-tedenskem zdravljenju z DEP in PEP (101,102).

3. Sluznična remisija, ki je opredeljena kot popolna odsotnost endoskopsko vidnega vnetja (SES-CD = 0), po 6-tedenskem zdravljenju z DEP in PEP (101).

4. Klinični odgovor, ki je opredeljen kot zmanjšanje kliničnega kazalca aktivnosti pediatrične CB bolezni (PCDAI) za ≥ 15, po 6-tedenskem zdravljenju z DEP in PEP (101).

5. Endoskopski odgovor, ki je opredeljen kot padec endoskopskega kazalca aktivnosti CB (SES-CD) za najmanj 50%, po 6-tedenskem zdravljenju z DEP in PEP (101).

Sekundarni cilji raziskave:

1. Zmanjšanje kliničnega kazalca aktivnosti pediatrične CB (PCDAI) tekom 6-tedenskega zdravljenja z DEP in PEP.

2. Zmanjšanje endoskopskega kazalca aktivnosti bolezni (SES-CD) tekom 6-tedenskega zdravljenja z DEP in PEP.

3. Zmanjšanje laboratorijskih kazalcev vnetja (sedimentacija eritrocitov) in C-reaktivnega proteina (CRP) tekom 6-tedenskega zdravljenja z DEP in PEP.

4. Zmanjšanje vrednosti fekalnega kalprotektina (FK) od začetka do konca 6-tedenskega zdravljenja z DEP in PEP.

5. Spremembe v ostalih laboratorijskih parametrih (hemoglobin, trombociti, serumski albumin) tekom 6-tedenskega zdravljenja z DEP in PEP.

16 6. Spremembe v antropometričnih meritvah od začetka do konca 6-tedenskega zdravljenja

z DEP in PEP.

7. Klinična remisija (PCDAI < 10), laboratorijski in antropometrični parametri po 3 mesecih od začetka zdravljenja z DEP in PEP.

17

3 NAČRT DELA IN OPIS METOD

V raziskavo smo od začetka junija 2017 dalje prospektivno vključevali vse otroke in mladostnike, ki so bili obravnavani na Kliničnem oddelku za gastroenterologijo, hepatologijo in nutricionistiko (KOGHN) Pediatrične klinike Ljubljana zaradi aktivne CB in so izpolnjevali vključitvene kriterije za zdravljenje z enteralno prehrano. V raziskavo smo vključili otroke in mladostnike z novo-odkrito CB in s poslabšanjem oziroma akutnimi zagoni CB.

Vsi bolniki s CB so imeli postavljeno diagnozo na podlagi revidiranih Porto kriterijev ESPGHAN-a (3).

Vključitveni kriteriji so bili:

• Klinično aktivna CB, definirana s pediatričnim kazalcem aktivnosti PCDAI > 10

• Endoskopsko aktivna CB, definirana z endoskopskim kazalcem aktivnosti bolezni SES- CD ≥ 3

• Starost bolnikov ≤ 18 let

• Bolniki, ki niso imeli sprememb v vzdrževalnem zdravljenju v zadnjih 3 mesecih pred vključitvijo v raziskavo

V raziskavo nismo vključevali otrok in mladostnikov, ki so izpolnjevali naslednje izključitvene kriterije:

• Klinično neaktivna CB, definirana s PCDAI ≤ 10

• Endoskopsko neaktivna CB, definirana s SES-CD < 3

• Penetrantna CB s fistulami in/ali abscesi

• CB z zunaj-črevesnimi znaki

• CB s fibroznimi zožitvami

• Sprememba vzdrževalnega zdravljenja v zadnjih 3 mesecih

• Prejemanje kortikosteroidov v zadnjih 3 mesecih

18 V raziskavo smo vključili le tiste bolnike, ki so se (oz. njihovi skrbniki) prostovoljno strinjali, da se vključijo v raziskavo in podali pisno privolitev za sodelovanje v raziskavi. Pred tem so bili natančno seznanjeni o poteku raziskave.

3.2 Opis metod

3.2.1 Uvrščanje bolnikov v skupino z DEP in PEP

Raziskavo smo zasnovali kot randomizirano, kontrolirano raziskavo, vendar smo naleteli na odpor do randomizacije. Otroci in njihovi starši so hoteli sami izbrati način zdravljenja. Glede na zavezanost etičnim merilom na področju raziskovanja v pediatriji, smo se odločili, da damo prednost etičnim merilom, kljub dejstvu, da bomo s tem povzročili pristranskost v raziskavi.

3.2.2 Prehransko zdravljenje

3.2.2.1 Zdravljenje s popolno enteralno prehrano (PEP)

Otroci in mladostniki v 1. skupini so bili zdravljeni po standardnem protokolu zdravljenja s PEP z isto polimerično enteralno formulo (Alicalm, Nutricia, Nizozemska), ki je bila preizkušena v kliničnih raziskavah (86,103,104) in pokrije vse potrebe po makro- in mikrohranilih tekom zdravljenja aktivne CB pri otrocih vključno s povečano potrebo po vnosu beljakovin v obdobju aktivne bolezni. Sestava Alicalma je razvidna v tabeli 1. V primerjavi z ostalimi polimeričnimi formulami, ki niso posebej izdelane za zdravljenje CB, je Alicalm dodatno obogatena formula z esencialnimi maščobnimi kislinami in ima ugodno razmerje (2:1) med omega-6 in omega-3 maščobnimi kislinami ter vsebuje dodatek MCT. V primerjavi z običajnimi formulami ima prilagojeno vsebnost vitaminov D, C, E in kalcija za potrebe zdravljenja CB (103).

V Sloveniji petindevetdeset odstotkov stroškov za zdravljenje aktivne CB z enteralno formulo pokrije Zavod za zdravstveno zavarovanje Slovenije.

19 Tabela 1. Sestava enteralne formule Alicalm (Alicalm, Nutricia, Nizozemska).

Hranilne vrednosti Enota ALICALM 100 ml

Energija kcal 135

beljakovine g 4,5 (16 %)

inozitol mg 3

maščobe g 5,3 (20 %)

od tega nasičene maščobne kisline g 2,8

polinenasičene maščobne kisline g 0,69

mononenasičene maščobne kisline g 1,5

alfa linolenska mg 80

linolna kislina mg 160

razmerje omega-6/omega3 2:1

MCT g 2,5

ogljikovi hidrati g 17,4 (64 %)

VITAMINI

vitamin A μg RE 93

vitamin D3 IU 42

vitamin E mg α TE 3,6

vitamin K1 μg 5,4

vitamin C mg 21,6

folna kislina μg 40,5

vitamin (tiamin, B1) mg 0,14

vitamin (riboflavin, B2) mg 0,14

vitamin B6 mg 0,2

vitamin B12 μg 0,27

niacin mg NE 2,7

holin mg 40,5

biotin μg 5,4

pantotenska kislina mg 0,57

MINERALI

natrij mg 100

kalij mg 189

klorid mg 162

kalcij mg 129

fosfor mg 102

magnezij mg 25,7

jod μg 10,8

mangan mg 0,14

baker μg 0,14

cink mg 1,9

železo mg 1,2

selen μg 10,8

krom μg 5,4

molibden μg 8,1

OSMOLALNOST / OSMOLARNOST 620 mOsm/L pri 30% koncentraciji

340-730 mOsm/kg

20 3.2.2.2 Izračun energijskega vnosa in volumna enteralne formule

Dnevno količino enteralne formule smo izračunali za vsakega posameznega bolnika posebej na osnovi centralno-evropskih D-A-CH (German (D), Austrian (A), and Swiss (CH); D-A-CH) priporočil za dnevne povprečne potrebe po energijskem vnosu (105). Pri izračunu dnevne količine enteralne formule smo upoštevali starost, spol, zaostanek v rasti in stopnjo prehranjenosti bolnikov (podhranjenost, čezmerna prehranjenost, debelost) (48,50,60). V pediatriji se za oceno prehranjenosti uporabljajo z-vrednosti indeksa telesne mase (ITM) (106,107). Pri blago podhranjenih otrocih in mladostnikih (z vrednost ITM od -1,5 do -1,9) smo dodali 10% energijskega vnosa, pri bolnikih z zmerno in hudo podhranjenostjo (z vrednost ITM

≤ -2) smo dodali 20% energijskega vnosa. Dvajset odstotkov energijskega vnosa smo dodali tudi pri vseh bolnikih z zaostankom v rasti (48,50,60). Pri čezmerno prehranjenih (ITM ≥ 85 in

< 95 P) in debelih bolnikih (ITM ≥ 95 P) smo za izračun namesto dejanske telesne teže (TT) upoštevali “idealno oziroma prilagojeno telesno težo” in sicer TT za 50P za starost in spol.

Izračunana količina formule je bila osnovno vodilo za individualno prilagajanje dnevnega volumna formule pri vsakem posameznem bolniku. Predvsem v prvih dneh zdravljenja smo morali posameznim bolnikom zaradi navajanja slabosti prilagajati število obrokov in količino zaužite formule na obrok. Tekom zdravljenja smo prilagajali količino formule občutku sitosti bolnikov in v drugi polovici zdravljenja tudi njihovi povečani telesni zmogljivosti. Če nismo dosegli zadostnega energijskega vnosa per os, smo uvedli NG sondo.

Raziskave pri otrocih s CB so pokazale, da se potrebe po energiji v mirovanju (angl. »resting energy requirements«) statistično značilno ne spremenijo med aktivno boleznijo (51,52).

Drugače je pri potrebi po vnosu beljakovin. V aktivni fazi bolezni gre za katabolni odziv, zato je potreba po vnosu beljakovin povečana na 1,2 -1,5 g/kg TT ali celo do 2g/kgTT (53).

Enteralne formule za zdravljenje CB so zasnovane tako, da zagotavljajo povečane potrebe po beljakovinah tekom zdravljenja aktivne CB (46-50). Tabela 2 prikazuje primer izračuna volumna enteralne formule pri eni izmed naših bolnic. Z izračunano zaužito količino enteralne formule 1700 ml dnevno je bolnica prejela 1,8 g/kg TT beljakovin/dan. Alicalm zadosti potrebam po vseh makro-in mikrohranilih (86,13,104) (tabela 1), tudi po kalciju. Bolnica je s 1700 ml Alicalma prejela 2193 mg kalcija dnevno. Če bi bila bolnica vključena v 2. skupino in bi prejela 75% energijskega vnosa z Alicalmom, bi prejela 1,35 g/kgTT beljakovin in 1644 g kalcija dnevno že samo z enteralno formulo.

21 Tabela 2. Prikaz izračuna volumna enteralne formule pri bolniku z aktivno CB.

Plan zdravljenja s popolno enteralno prehrano (100% prehrana z Alicalm-om, 6 tednov) Spol: ženski Starost: 13 let 9 mesecev

Meritve: TT: 39,8 kg (9 P); TV:168,8 cm (93 P); ITM 14,1 kg/m2, z vrednost ITM: -2,82

Priporočen energijski vnos glede na starost, spol in antropometrične meritve (+ 20% energijski dodatek za podhranjenost): 39,8 kg x 47 kcal/kg) x 1,2 = 2.100 - 2.200 kcal/dan

Priporočena koncentracija napitka: 30% w/v (teža/volumen) (100 g izdelka, ki mu je potrebno dodati vodo do 330 ml volumna, predstavlja energijsko vrednost 1,35 kcal/ml).

Shema prehranjevanja:

Alicalm prah skupaj v 6-ih tednih = 484,8 g/dan x 42 dni = 20.361,6 g (400 g/škatlo) Skupaj za 6 tednov = 51 škatel s po 400 g Alicalm-a v prahu/škatlo

Pri uvajanju enteralne prehrane smo ocenili tveganje za sindrom vnovičnega hranjena in v primeru povečanega tveganja (bolnik je v zadnjih 5 dneh zelo malo jedel, v zadnjih 3 do 6 mesecih izgubil na TT > 10%, bolnik je podhranjen) uvajali in povečevali volumen enteralne formule počasneje (v 4-7 dneh) in skrbneje spremljali bolnike s kliničnega in laboratorijskega vidika (48).

3.2.2.3 Zdravljenje z delno enteralno prehrano (DEP)

Bolniki v 2. skupini so bili zdravljeni z novim protokolom zdravljenja. Z enteralno formulo (Alicalm, Nutricia, Nizozemska) so prejeli 75% dnevnih energijskih potreb, ostale dnevne energijske potrebe so pokrili z enim obrokom dnevno (kosilo ali večerja) s protivnetno dieto (PVD). Nov protokol zdravljenja smo zasnovali s ciljem, da bi bilo zdravljenje čim bolj enostavno in za bolnike prijazno. Bolnike smo spodbujali, da so v enem obroku s PVD zaužili enako količino hrane, ki so jo bili navajeni pred zdravljenjem. Prejeli so natančna ustna in pisna navodila glede količine enteralne formule in PVD, ki so jih morali strogo upoštevati. Navodila so vsebovala tudi recepte za pripravo obrokov s PVD. V razgovoru pred zdravljenjem sta pediatrični gastroenterolog in klinični dietetik posvetila bolnikom veliko časa za podajanje vseh navodil in za odgovore na vprašanja z namenom, da bi v največji možni meri povečali sodelovanje (adherenco) pri zdravljenju.

Alicalm (g/dan) Voda (ml) Količina napitka (ml /dan) Energija (kcal/dan) Alicalm: g za 6 tednov (42 dni) Št. plastenk za 6 tednov (42 dni)

454,5 1045,4 1.500 2.025 19.089 47,7

484,8 1115,0 1.600 2.160 20.362 50,9

515,1 1184,7 1.700 2.295 21.634 54,1

22 3.2.2.4 Protivnetna dieta (PVD)

Protivnetna dieta (PVD) temelji na CDED (angl. »Crohn’s Disease Exclusion Diet«), ki smo jo prilagodili slovenskim razmeram. CDED so razvili izraelski raziskovalci in postaja v zadnjem času v pediatrični gastroenterologiji v Evropi in tudi Severni Ameriki aktualno raziskovalno področje (98, 99, 108-110). Ker pa zaenkrat še ni na voljo dovolj raziskav na tem področju, se CDED še ne uvršča v smernice zdravljenja pediatrične CB (45,111). CDED temelji na hipotezi, da je najpomembnejši mehanizem delovanja PEP v izključitvi določenih sestavin hrane, ki negativno vplivajo na vnetje črevesa, predvsem na črevesno pregrado in mikrobioto (112-121).

CDED je visoko-beljakovinska prehrana, ki vključuje uživanje pustega belega mesa, jajc in rib.

Iz prehrane izključuje industrijsko predelana živila s konzervansi, umetnimi barvili, emulgatorji in drugimi aditivi in izključuje uživanje glutena in laktoze (54, 98, 99). Ugotovili so namreč, da imajo vse formule za zdravljenje CB skupno lastnost, da ne vsebujejo laktoze in glutena (94). Naša PVD se od CDED razlikuje po tem, da vključuje uživanje lokalno pridelane zelenjave in sadja. CDED dovoljuje uživanje riža in krompirja, naša PVD dodatno tudi ajde in prosa. PVD za razliko od CDED izključuje ocvrte jedi ter vzpodbuja uživanje zdravih rastlinskih olj, predvsem olivnega olja (122,123).

3.2.3 Vzdrževalno zdravljenje

Bolniki, ki so imeli pred vključitvijo v raziskavo vzdrževalno zdravljenje, so v času prehranskega zdravljenja nadaljevali z enakimi odmerki vzdrževalnega zdravljenja kot so jih imeli pred vključitvijo v raziskavo. Pri novo-odkritih bolnikih s CB smo sledili smernicam zdravljenja CB (45) in po 1-3 tednih postopno uvajali imunosupresiv z namenom vzdrževanja remisije po končanem prehranskem zdravljenju. Uvedba tiopurina (azatioprina ali 6- merkaptopurina) ni vplivala na rezultate prehranskega zdravljenja, saj tiopurini učinkujejo kasneje, šele po desetih do štirinajstih tednih po njihovi uvedbi.

3.2.4 Obravnava in sledenje preiskovancev

Preiskovanci so imeli opravljene klinične preglede s strani pediatričnega gastroenterologa in kliničnega dietetika ob vstopu v raziskavo (v času T0), po 1 tednu (T1), po 3 tednih (T3) in ob koncu prehranskega zdravljenja (T6). Ob pregledih smo poleg kliničnega statusa opravili antropometrične meritve, odvzeli kri za osnovne laboratorijske preiskave in ocenili aktivnost bolezni s kliničnim kazalcem aktivnosti bolezni (PCDAI).

23 Pred vključitvijo v raziskavo (T0) in ob zaključenem zdravljenju (T6) so imeli vsi bolniki opravljeno ileokolonoskopijo z izračunom endoskopskega kazalca aktivnosti CB (SES-CD).

Pred začetkom in po koncu zdravljenja so imeli bolniki izmerjeno koncentracijo fekalnega kalprotektina (FK). Po 3 mesecih od začetka prehranskega zdravljenja smo ponovno ocenili PCDAI ter opravili osnovne laboratorijske preiskave in antropometrične meritve.

3.2.5 Določitev kliničnega kazalca aktivnosti CB

Za izračun vrednosti kliničnega kazalca aktivnosti bolezni PCDAI (124) smo potrebovali anamnestične podatke, natančen klinični pregled, osnovne antropometrične meritve ter vrednosti osnovnih laboratorijskih parametrov (tabela 3).

PCDAI vrednosti znašajo od 0 do 100. Vrednosti PCDAI < 10 odražajo klinično remisijo, vrednosti od 10 - 27,5 blago aktivnost, od 30 – 37,5 zmerno aktivnost in nad 40 hudo aktivnost CB (125).

24 Tabela 3. Pediatrični klinični kazalec aktivnosti CB (PCDAI).

Bolečina v trebuhu

- Brez bolečine 0

- Blaga kratkotrajna bolečina, ki ne vpliva na vsakodnevno dejavnost 5 - Zmerna do huda bolečina, ki vpliva na dejavnost in /ali nočna bolečina 10 Odvajanje blata

- 0 - 1 -krat dnevno, blato brez primesi krvi 0

- do 2 -krat dnevno z manjšo primesjo krvi ali 2-5 tekočih odvajanj dnevno 5 - Obilnejša krvavitev iz črevesa in/ali ≥ 6 odvajanj dnevno in/ali nočna driska 10 Splošno počutje v zadnjem tednu

- Dobro počutje, brez omejitev vsakodnevnih dejavnosti 0

- Delna omejitev vsakodnevnih dejavnosti 5

- Slabo počutje, pogoste omejitve vsakodnevnih dejavnosti 10 Laboratorijski parametri: - hematokrit

< 10 let 11-14 let dečki 15-19 let dečki 11-19 let deklice

> 0,33 > 0,35 > 0,37 > 0,34 0

0,28 - 0,32 0,30 – 0,34 0,32 – 0,36 0,29 – 0,33 2,5

< 0,28 > 0,30 < 0,32 < 0,29 5

Sedimentacija (mm/uro)

- < 20 0

- 20-50 2,5

- > 50 5

Albumini v serumu (g/L)

- ≥ 35 0

- 31-34 5

- ≤ 30 10

Telesna teža (TT)

- Primerno pridobivanje TT 0

- Padec TT za 1-9 % 5

- Padec TT ≥ 10 % 10

Telesna višina (TV)

- Padec TV na percentilni krivulji za < 5 P 0

- Padec TV na percentilni krivulji za ≥ 5 P in < 10 P 5

- Padec TV na percentilni krivulji za ≥ 10 P 10

Klinični pregled trebuha

- Trebuh neobčutljiv, brez tipnih rezistenc 0

- Palpatorna občutljivost ali tipna rezistenca brez palpatorne občutljivosti 5 - Palpatorna občutljivost, nehotno napenjanje trebušne stene, tipna rezistenca 10 Perirektalna bolezen

- Ni prisotna 0

- 1-2 neboleči fistuli, pičla drenaža, brez bolečine 5

- Aktivna fistula z drenažo, bolečnost, absces 10

Zunaj-črevesni znaki bolezni (zvišana tel. temperatura > 38.5 st.C v treh dneh v zadnjem tednu, artritis, uveitis, nodozni eritem, pioderma gangrenozum…)

- Brez zunaj-črevesnih znakov 0

- Eden od zunaj-črevesnih znakov 5

- Dva ali več zunaj-črevesnih bolezenskih znakov 10