Ocena skuteczności i bezpieczeństwa probiotyków

StatSoft Polska, tel. 12 428 43 00, 601 41 41 51, [email protected], www.StatSoft.pl
OCENA SKUTECZNOŚCI I BEZPIECZEŃSTWA PROBIOTYKÓW
(METAANALIZA)
Marta Kasińska, Uniwersytet Medyczny w Łodzi, Klinika Chorób Wewnętrznych,
Diabetologii i Farmakologii Klinicznej
Stosowanie probiotyków budzi wiele kontrowersji. Większość z nas zapewne kojarzy filmy
reklamowe produktów firmy Danone. Firma, reklamując swoje produkty zawierające
bakterie probiotyczne, mówi, że „70% odporności pochodzi z brzucha” oraz że „radość
bierze się z wnętrza brzucha”, a produkty Danone miałyby działać dobroczynnie na problemy trawienne oraz poprawiać odporność organizmu. Stwierdzenia te budzą wśród opinii
publicznej sprzeczne poglądy. Kilka lat temu aż 39 stanów USA wniosło do sądu oskarżenie przeciwko Danone. Stwierdzenia, jakoby produkty probiotyczne Danone miały
wspomagać czynność układu trawiennego oraz podnosić odporność organizmu, uznano za
wprowadzanie konsumenta w błąd. Według Federalnej Komisji Handlu (FTC) nie było
wystarczających dowodów naukowych na potwierdzenie tych haseł. Ponadto Amerykańska
Agencja ds. Żywności i Leków (FDA) nie potwierdziła dobroczynnych właściwości reklamowanych produktów. Firma zdecydowała się wypłacić rekompensatę w wysokości 21
milionów dolarów, ustanawiając przy tym rekord w wysokości ugody w USA.
Ale czy rzeczywiście możemy tu mówić o wprowadzeniu klienta w błąd? Czy powiedzenie
półprawdy (w tym wypadku podkreślenie znaczenia dobroczynnych bakterii dla ogólnego
stanu zdrowia) może być uznane za kłamstwo? I wreszcie: czy można w wiarygodny
sposób ocenić skuteczność i bezpieczeństwo bakterii probiotycznych?
Dobroczynne bakterie
W każdym z nas egzystuje olbrzymi zespół mikroorganizmów, liczący dziesiątki trylionów
(!) symbiotycznych drobnoustrojów, stanowiących florę jelitową. Mechanizmy, dzięki
którym przyczyniają się one do utrzymania lub poprawy zdrowia, to przede wszystkim
fermentacja niewykorzystanych substratów energetycznych, zapobieganie wzrostowi bakterii chorobotwórczych oraz wspomaganie układu odpornościowego gospodarza. Nieprawidłowości i zaburzenia mikroflory jelitowej mogą prowadzić do rozwoju poważnych
chorób. Sugeruje się, że jednym ze sposobów utrzymania zdrowej flory jelit może być
zażywanie probiotyków.
Copyright © StatSoft Polska 2014
www.statsoft.pl/czytelnia.html
121
StatSoft Polska, tel. 12 428 43 00, 601 41 41 51, [email protected], www.StatSoft.pl
Według definicji FAO/WHO probiotyki to „żywe drobnoustroje, które podane w odpowiedniej ilości wywierają korzystny wpływ na zdrowie gospodarza” [1]. Mechanizm
działania probiotyków jest bardzo złożony. Probiotyki wpływają modulująco na mikroflorę
jelitową oraz zapobiegają wzrostowi patogenów, poprzez indukowanie produkcji betadefensyn oraz IgA. Ponadto, wzmacniają barierę jelitową, poprzez utrzymywanie ścisłych
połączeń między komórkami błony i indukowanie produkcji mucyny. Probiotyki są zaangażowane w immunomodulację, poprzez zależną od ścieżek sygnałowych NFkB i MAPKs
produkcję cytokin, co może również wpływać na proliferację i różnicowanie komórek
odpornościowych (limfocyty T, komórki nabłonkowe). Probiotyki mogą również wpływać
na motorykę przewodu pokarmowego i czucie bólu [2].
Probiotyki w prewencji i leczeniu chorób
Wielokierunkowy mechanizm działania probiotyków znajduje odzwierciedlenie w szeregu
jednostek chorobowych, w których są one stosowane lub zasadność ich stosowania jest
dopiero przedmiotem eksperymentów naukowych. Wydaje się, że stosowanie probiotyków
może dawać korzyści w przypadku takich chorób jak: biegunka, alergie, choroby zapalne
i zespół jelita drażliwego, zakażenia Helicobacter pylori, nowotwory, zaparcia, choroby
sercowo-naczyniowe, zaburzenia układu moczowo-płciowego, zakażenia dróg moczowych, bakteryjne i drożdżakowe zakażenia pochwy. Niemniej jednak wiele badań daje
sprzeczne informacje o efektywności probiotyków, w zależności od użytego szczepu czy
też jednostki chorobowej, w której prewencji lub leczeniu miałyby być wykorzystywane.
Ponadto nie stwierdzono jednoznacznie ich bezpieczeństwa.
W jaki sposób można zatem ocenić w sposób wiarygodny skuteczność i bezpieczeństwo
bakterii probiotycznych? Możliwość odpowiedzi na to pytanie daje zastosowanie odpowiednich narzędzi statystycznych. Metaanaliza jest szczególnym rodzajem badania, mającym na celu ilościową syntezę wyników pojedynczych, wcześniej przeprowadzonych
eksperymentów. Wynik metaanalizy daje wiarygodną odpowiedź na precyzyjnie postawione pytanie badawcze.
Kiedy wynik metaanalizy jest wiarygodny?
Istnieje kilka warunków przemawiających za wiarygodnością przeglądu systematycznego,
którego część stanowi metaanaliza. Po pierwsze: pytanie kliniczne, na które ma odpowiedzieć, powinno być racjonalne oraz sformułowane precyzyjnie. Przed przystąpieniem do
gromadzenia danych, badacz powinien przede wszystkim przemyśleć zasadność łączenia
populacji i interwencji w analizie. Wskazane jest, aby precyzyjnie postawione pytanie
badawcze dało odzwierciedlenie w sposobie przeszukiwania baz literaturowych, a także
selekcji badań pierwotnych. Ponadto należałoby ocenić jakość wyszukanych danych.
Sposób selekcji i oceny badań włączonych do analizy powinien być powtarzalny [3].
122 www.statsoft.pl/czytelnia.html
Copyright © StatSoft Polska 2014
StatSoft Polska, tel. 12 428 43 00, 601 41 41 51, [email protected], www.StatSoft.pl
Formułowanie celu badania
Z uwagi na potrzebę sformułowania precyzyjnego pytania badawczego za cel analizy
przyjęto ocenę skuteczności i bezpieczeństwa probiotyków w trzech jednostkach chorobowych: ostrej biegunce (ang. acute diarrhoea, AD), biegunce związanej z antybiotykoterapią (ang. antibiotic-associated diarrhoea, AAD) oraz atopowym zapaleniu skóry
(ang. atopic dermatitis, AD).
Przeszukanie baz danych oraz selekcja badań pierwotnych
Baza PubMed została przeszukana przy zastosowaniu terminów „acute diarrhoea AND
probiotics”, „antibiotic-associated diarrhoea AND probiotics”, „atopic dermatitis AND
probiotics”. Ostatnie przeszukanie bazy odbyło się w kwietniu 2013 r. Łącznie wyszukano
750 rekordów (ostra biegunka: 249 badań, biegunka związana z antybiotykoterapą: 280
badań, atopowe zapalenie skóry: 221 badań). Dalsza selekcja obejmowała randomizowane
badania kliniczne, w których porównywano skuteczność probiotyku względem placebo lub
względem braku interwencji w leczeniu ostrej biegunki, w prewencji i leczeniu biegunki
związanej z antybiotykoterapią oraz w prewencji i leczeniu atopowego zapalenia skóry. Do
metaanalizy włączonych zostało 60 badań, spośród których 21 włączono do analizy skuteczności probiotyków w ostrej biegunce, 22 do analizy skuteczności probiotyków w biegunce związanej z antybiotykoterapią oraz 17 do analizy skuteczności probiotyków w atopowym zapaleniu skóry. Do analizy bezpieczeństwa probiotyków włączonych zostało 13
badań klinicznych.
Miary efektu
Określenie miar efektu stanowi istotny element dalszej analizy danych, stanowiąc m.in.
o racjonalności łączenia wyników. W zależności od punktów końcowych określonych
w badaniach pierwotnych za miary efektu przyjmowano standaryzowaną średnią różnic
(ang. standardized mean difference, SMD) w przypadku skali ciągłej (np. długość trwania
biegunki w grupie z probiotykiem vs. placebo) bądź iloraz szans (ang. odds ratio, OR)
w przypadku miar ekspozycji na zdarzenie (np. wystąpienie efektu niepożądanego w grupie
z probiotykiem vs. w grupie z placebo).
Analiza statystyczna
Metaanaliza została wykonana przy użyciu oprogramowania STATISTICA i dedykowanego
narzędzia Zestaw Medyczny, na bazie licencji Uniwersytetu Medycznego w Łodzi. W przypadku efektów mierzonych w skali ciągłej posłużono się standaryzowaną różnicą średnich
(ang. standardized mean difference), definiowanej w oprogramowaniu jako d Cohena.
Wielkości te zostały obliczone przy użyciu testu t dla różnicy średnich pomiędzy grupami
Copyright © StatSoft Polska 2014
www.statsoft.pl/czytelnia.html
123
StatSoft Polska, tel. 12 428 43 00, 601 41 41 51, [email protected], www.StatSoft.pl
niezależnymi. Posłużono się modelem zmiennym, który zakłada statystyczną niejednorodność wyników badań, oraz przyjęto poziom istotności =0,05. W przypadku obliczania
częstości występowania określonych warunków dane były przypisywane do tabel 2x2,
a następnie obliczano SMD oraz iloraz szans (ang. odds ratio, OR). Niejednorodność analiz obliczano, stosując statystyki Q oraz I2. W przypadku wysokiej niejednorodności badań
przeprowadzano analizę podgrup. Brakujące dane wyliczano zgodnie ze wskazówkami
zawartymi w Cochrane Handbook for Systematic Reviews of Interventions [4]. W przypadku nadmiaru danych dokonywano ich syntezy (o ile było to racjonalne i uzasadnione
metodycznie), zgodnie ze wskazówkami w podręczniku Cochrane’a [4].
Analiza wyników
W oprogramowaniu STATISTICA, oprócz wyliczonych wartości, wyniki są także przedstawiane w postaci wykresu leśnego (ang. forest plot). Jest to wygodny i czytelny sposób
prezentacji rezultatów analizy.
W przypadku skali ciągłej wynik w postaci SMD interpretujemy następująco: 0,2 – mały
efekt, 0,5 – umiarkowany efekt, 0,8 – duży efekt istotny klinicznie. Rozważmy zatem analizę skuteczności stosowania probiotyków w ostrej biegunce.
Duration of acute diarrhoea
Meta-analysis:Cohen's d; Random effect; 95% CI
RCT
Shornikova [26]
Guandalini [27]
Rosenfeldt 1 [28]
Rosenfeldt 2 [29]
Salazar-Lindo [30]
Kurugol [31]
Szymański [32]
Khanna [33]
Billoo [34]
Villarruel [35]
Canani [36]
Henker [37]
Narayanappa [38]
Htw e [39]
Basu [40]
Rerksuppaphol [41]
Ritchie [42]
Dutta [43]
Riaz [44]
Total
Year
1997
2000
2002
2002
2004
2005
2005
2005
2006
2006
2007
2007
2008
2008
2009
2010
2010
2011
2012
d
-0,60
-0,43
-0,45
-0,62
-0,28
-0,28
-0,20
-0,02
-0,68
-0,42
-0,26
-0,32
-0,74
-0,40
-1,73
-0,82
0,01
-0,12
-0,63
-0,47
(CI lower
(-1,23
(-0,66
(-0,93
(-1,24
(-0,67
(-0,56
(-0,62
(-0,43
(-1,08
(-0,85
(-0,48
(-0,69
(-1,19
(-0,79
(-1,93
(-1,35
(-0,48
(-0,44
(-1,05
(-0,73
CI upper)
0,03)
-0,19)
0,03)
-0,01)
0,11)
0,00)
0,23)
0,39)
-0,28)
0,00)
-0,03)
0,05)
-0,29)
0,00)
-1,52)
-0,29)
0,50)
0,20)
-0,20)
-0,22)
p
0,0637
0,0004
0,0665
0,0468
0,1603
0,0499
0,3650
0,9245
0,0010
0,0493
0,0252
0,0907
0,0014
0,0494
0,0000
0,0024
0,9699
0,4674
0,0037
0,0002
Contribution %
4,42%
5,82%
5,01%
4,49%
5,35%
5,70%
5,23%
5,26%
5,30%
5,23%
5,85%
5,41%
5,12%
5,32%
5,89%
4,83%
4,98%
5,57%
5,23%
100,00%
-2,0 -1,0
0,0
1,0
2,0
-1,5 -0,5
0,5
1,5
better: probiotic
better: placebo
Rys. 1. Wykres leśny 19 randomizowanych badań kontrolowanych oceniających
skuteczność probiotyków w redukcji czasu trwania ostrej biegunki.
11 badań wskazało na istotną skuteczność probiotyków w redukcji czasu trwania ostrej
biegunki. Przypadkiem, który znacznie wyróżnia się spośród pozostałych jest badanie przeprowadzone przez Basu, et al. Najprawdopodobniej powodem tej sytuacji jest wyższa
124 www.statsoft.pl/czytelnia.html
Copyright © StatSoft Polska 2014
StatSoft Polska, tel. 12 428 43 00, 601 41 41 51, [email protected], www.StatSoft.pl
dawka probiotyku zastosowana w badaniu. Przeprowadzona analiza heterogeniczności
wykazała, że przypadek ten znacznie zaburza jednorodność analizy (Q = 167,37; I2 =
89,25%). Zwykle przyjmuje się, że wartość parametru I2 w przedziale 0-40% prawdopodobnie wskazuje na nieistotną niejednorodność, 30-60%  niejednorodność umiarkowaną
wymagającą dokładniejszego zbadania, 50-90%  oznacza dużą niejednorodność wymagającą zbadania i opisania, zaś 75-100% oznacza sytuację budzącą wątpliwości co do zasadności łączenia badań i interpretacji analizy. Wyłączenie powyższego badania z analizy
spowodowało znaczne zmniejszenie niejednorodności (Q=20,18; I2=15,76%).
Podobnie analiza skuteczności probiotyków w biegunce poantybiotykowej wykazała
istotną niejednorodność badań (Q=34,522; I2=42,07%). Przeprowadzono zatem analizę
w podgrupach, biorąc pod uwagę wiek uczestników badania.
Incidence of AAD
Subgroup analysis: Cohen's d; Random effect, T2 separated; 95% CI
RCT
Vanderhoof [48]
Erdev e [50]
Correa [51]
Kotowska [52]
Szy m ański [60]
Ruszczy ński [58]
Merenstein [62]
children
Year
1999
2004
2005
2005
2008
2008
2009
d
-0,82
-0,74
-0,47
-0,99
-0,43
-0,63
-0,13
-0,61
(CI l.
(-1,31
(-1,09
(-0,89
(-1,60
(-1,77
(-1,37
(-0,62
(-0,82
CI u.)
-0,32)
-0,39)
-0,05)
-0,38)
0,92)
0,10)
0,35)
-0,40)
p
0,0012
0,0000
0,0299
0,0013
0,5350
0,0903
0,5919
0,0000
Contribution %
15,61%
27,05%
20,28%
10,93%
2,41%
7,68%
16,03%
100,00%
Can [53]
Hickson [54]
Beausoleil [55]
Conway [56]
W enus [57]
Saf dar [61]
Koning [59]
Lonnerm ark [64]
Sam palis [65]
Song [66]
Gao [63]
Cim perm an [67]
adults
2006
2007
2007
2007
2008
2008
2008
2010
2010
2010
2010
2011
-1,08
-0,72
-0,59
-0,29
-1,00
-0,58
-0,79
0,13
-0,22
-0,36
-0,82
-1,37
-0,51
(-2,25
(-1,25
(-1,15
(-0,67
(-1,90
(-1,39
(-1,57
(-0,55
(-0,46
(-1,04
(-1,22
(-2,69
(-0,71
0,09)
-0,18)
-0,03)
0,08)
-0,09)
0,24)
0,00)
0,81)
0,02)
0,32)
-0,42)
-0,05)
-0,31)
0,0701
0,0083
0,0383
0,1218
0,0312
0,1651
0,0495
0,7078
0,0678
0,2983
0,0001
0,0413
0,0000
2,72%
9,60%
9,01%
14,49%
4,26%
5,08%
5,41%
6,81%
20,26%
6,79%
13,37%
2,20%
100,00%
1998
2004
0,28
0,00
0,08
(-0,41
(-0,45
(-0,29
0,98)
0,45)
0,46)
0,4256
1,0000
0,6669
29,18%
70,82%
100,00%
-0,47
(-0,61
-0,34)
0,0000
Lewis [47]
Plum m er [49]
elderly
Total
-3
-2
-1
0
1
2
better:probiotic
3
better:placebo
Rys. 2. Wykres leśny 21 RCTs opisujących skuteczność probiotyków w prewencji AAD
– analiza w podgrupach w zależności od wieku uczestników badania.
Porównanie grup z wykorzystaniem statystyki Q wskazało na istotną niejednorodność między grupami (Q=10,167; p=0,0062). Stosowanie probiotyków skutkowało redukcją występowania biegunki poantybiotykowej w przypadku dzieci i dorosłych. U osób starszych nie
zaobserwowano istotnego związku między stosowaniem probiotyku a redukcją wystąpienia
biegunki związanej z antybiotykoterapią. Jednakże, jak wynika z wykresu, łączny wynik
jest istotny statystycznie. Powyższy wykres jest również przykładem możliwości przedstawienia danych dotyczących ekspozycji na zdarzenie w postaci SMD. Wartość ta jest
wyznaczana na podstawie wzoru:
lnOR =
Copyright © StatSoft Polska 2014
π
3
SMD
www.statsoft.pl/czytelnia.html
125
StatSoft Polska, tel. 12 428 43 00, 601 41 41 51, [email protected], www.StatSoft.pl
Metaanaliza wykazała wątpliwą skuteczność probiotyków w zapobieganiu i leczeniu
atopowego zapalenia skóry. Aby ocenić, czy sposób zaprojektowania badania wpływa na
efekt kliniczny, przeprowadzono analizę w podgrupach w zależności od startu i przebiegu
interwencji (prenatalnie i kontynuowano w okresie postnatalnym vs. tylko okres postnatalny).
AD incidence
Subgroup analysis: Cohen's d; Random effect, T2 separated; 95% CI
RCT
Year
d
(CI l.
CI u.)
p
Contribution %
Kim [74]
2010
-0,61
(-1,22
0,01)
0,0531
14,44%
Dotterud [75]
2010
-0,29
(-0,62
0,04)
0,0873
37,53%
Kopp [72]
2008
0,02
(-0,48
0,52)
0,9373
20,46%
Kalliomaki 1 [69]
2001
-0,56
(-0,97
-0,14)
0,0085
27,57%
-0,35
(-0,60
-0,10)
0,0068
100,00%
pre- & postnatally
Soh [73]
2009
-0,09
(-0,42
0,23)
0,5762
39,38%
Prescott [71]
2008
0,21
(-0,15
0,58)
0,2556
31,36%
Taylor [70]
2007
0,09
(-0,29
0,47)
0,6291
29,27%
0,06
(-0,15
0,26)
0,5843
100,00%
-0,10
(-0,26
0,05)
0,1947
only postnatally
1,4
1,0
0,6
0,2
-0,2
-0,6
-1,0
-1,4
Total
better:probiotic
better:placebo
Rys. 3 Wykres leśny 7 RCTs dotyczących skuteczności probiotyków w prewencji
atopowego zapalenia skóry – analiza w podgrupach w zależności od sposobu
zaprojektowania badania i interwencji.
Analiza podgrup wskazała na ich niejednorodność (Q=5,95; p = 0,0147). Podawanie probiotyków już w okresie prenatalnym i kontynuowane w okresie postnatalnym wiązało się
ze zmniejszeniem częstości występowania AD. Z kolei administrowanie probiotyków ograniczone do okresu postnatalnego nie wiąże się z redukcją występowania AD.
Analiza bezpieczeństwa probiotyków wykazała, iż stosowanie probiotyków nie było związane ze zwiększonym ryzykiem wystąpienia efektów ubocznych.
Dokładniejsze analizy, uwzględniające inne punkty końcowe (m.in. poprawa jakości życia,
redukcja czasu hospitalizacji, redukcja indeksu SCORAD stosowanego do oceny ciężkości
atopowego zapalenia skóry) przedstawiono w pracy magisterskiej.
126 www.statsoft.pl/czytelnia.html
Copyright © StatSoft Polska 2014
StatSoft Polska, tel. 12 428 43 00, 601 41 41 51, [email protected], www.StatSoft.pl
Adverse events
Subgroup analysis: OR (odds ratio); Random effect, T2 separated; 95% CI
RCT
Kurugol [31]
Rosenfeldt [29]
Henker [37]
acute diarrhoea
OR
0,33
2,49
1,06
0,98
(CI l.
(0,01
(0,10
(0,14
(0,22
CI u.)
8,20)
64,62)
7,77)
4,42)
p
0,4988
0,5831
0,9569
0,9822
Contribution %
21,91%
21,32%
56,77%
100,00%
Beausoleil [55]
Safdar [61]
Merenstein [62]
Lonnermark [64]
Sampalis [65]
Song [66]
Gao [63]
Koning [59]
antibiotic-associated diarrhoea
1,14
0,21
1,05
1,04
0,95
4,44
0,48
0,44
0,93
(0,50
(0,03
(0,06
(0,20
(0,64
(0,49
(0,04
(0,07
(0,67
2,63)
1,26)
17,17)
5,31)
1,42)
40,44)
5,42)
2,76)
1,30)
0,7561
0,0879
0,9727
0,9634
0,8156
0,1855
0,5548
0,3818
0,6823
15,47%
3,34%
1,38%
4,05%
68,52%
2,21%
1,84%
3,20%
100,00%
Gerasimov [78]
Gruber [85]
atopic dermatitis
1,47
1,45
1,46
(0,63
(0,57
(0,78
3,39)
3,73)
2,73)
0,3707
0,4376
0,2361
55,92%
44,08%
100,00%
1,03
(0,77
1,37)
0,8574
Total
0,01 0,05 0,2
1
0,02 0,1
0,5
2
5
20
10
100
50
better:probiotic
better:placebo
Rys. 4 Wykres leśny 13 RCTs dotyczących skutków ubocznych probiotyków.
Wnioski
Metaanaliza wykazała zróżnicowaną skuteczność probiotyków w różnych jednostkach
chorobowych oraz ich ogólne bezpieczeństwo. Przeprowadzenie metaanalizy w programie
STATISTICA Zestaw Medyczny jest wygodną i wiarygodną metodą oceny skuteczności
i bezpieczeństwa probiotyków w różnych jednostkach chorobowych. Niemniej jednak, do
jeszcze większego „uwiarygodnienia” analizy, konieczne jest przeprowadzenie kolejnych,
dużych randomizowanych badań klinicznych.
Literatura
1. FAO/WHO (2001). Health and Nutritional Properties of Probiotics in Food including
Powder Milk with Live Lactic Acid Bacteria.
2. Hemarajata P, Versalovic J. Effects of probiotics on gut microbiota: mechanisms of
intestinal immunomodulation and neuromodulation. Therap Adv Gastroenterol. 2013
Jan;6(1):39-51.
3. Leśniak W, Bała M, Mrukowicz J, Brożek J, Jaeschke R, Gajewski P. Przegląd
systematyczny i metaanaliza. [w:] Podstawy EBM, czyli medycyny opartej na danych
naukowych dla lekarzy i studentów medycyny, pod red. P. Gajewskiego, R. Jaeschke
i J. Brożka, Medycyna Praktyczna, Kraków 2008.
4. Cochrane Handbook for Systematic Reviews of Interventions. Version 5.1.0 updated
March 2011. Access on 05-20-2013. Available at: http://handbook.cochrane.org/.
Copyright © StatSoft Polska 2014
www.statsoft.pl/czytelnia.html
127