Fecal microbiota transplantation in the treatment of astrovirus infection in a recipient of an allogeneic hematopoietic stem cell transplant: a clinical case

Cover Page

Cite item

Abstract

Background: Secondary immunodeficiency in recipients after allogeneic hematopoietic stem cell transplantation (allo-HSCT) in the pediatric practice is often accompanied by bacterial and viral infections of the gastrointestinal tract (GIT), resistant to conventional therapy. Fecal microbiota transplantation (FMT) promotes intestinal recolonization and eradication of gastrointestinal symptoms.

Clinical case description: A 2.5-year-old patient underwent allo-HSCT from a haploidentical related donor (father) as a part of the treatment of acute myeloid leukemia. A month after the last procedure, diarrhea (up to 10 times a day) and abdominal pain appeared. The astrovirus RNA and Clostridium difficile toxin A were detected in the feces. The FMT was prescribed. After two FMT procedures, the intestinal syndrome leveled out, and the tests for the astrovirus RNA and clostridial toxins were negative. The content of cholic and, in particular, deoxycholic acids, as well as their conjugates with glycine and taurine, in the feces increased; the acetic acid content increased with a simultaneous decrease in the level of propionic acid, which indicates the restoration of the intestinal microbiota’s functional potential.

Conclusion: FMT contributes to the restoration of the normal intestinal microflora, the elimination of clostridial toxins, enteroinvasive E. coli and astrovirus infection in allo-HSCT recipients, as evidenced by the indicators of the intestinal microbiota activity, and can be used in allo-HSCT recipients with infections refractory to conventional therapy.

About the authors

Julia A. Bespyatykh

Lopukhin Federal Research and Clinical Center of Physical-Chemical Medicine; N.A. Semashko National Research Institute of Public Health; Mendeleev University of Chemical Technology of Russia

Author for correspondence.
Email: JuliaBes@rcpcm.org
ORCID iD: 0000-0002-4408-503X
SPIN-code: 6003-9246

PhD, Associate Professor

Russian Federation, 1a Malaya Pirogovskaya street, 119435 Moscow; Moscow; Moscow

Alina V. Gospodarik

Lopukhin Federal Research and Clinical Center of Physical-Chemical Medicine

Email: alina.gospodaryk@rcpcm.org

PhD, Research Associate

Russian Federation, 1a Malaya Pirogovskaya street, 119435 Moscow

Evgeny A. Zhuravel

Morozov Children's Municipal Clinical Hospital

Email: zhuravel_evgeniy93@yandex.ru

врач

Russian Federation, Moscow

George Z. Seregin

Morozov Children's Municipal Clinical Hospital

Email: jorggg@mail.ru

врач-детский онколог отд. трансплантации костного мозга и гемопоэтических стволовых клеток

Russian Federation, Moscow

Anastacia V. Komarova

Lopukhin Federal Research and Clinical Center of Physical-Chemical Medicine; Mendeleev University of Chemical Technology of Russia

Email: komaanasta@yandex.ru

Junior Research Associate

Russian Federation, 1a Malaya Pirogovskaya street, 119435 Moscow; Moscow

Sulejman S. Esiev

Lopukhin Federal Research and Clinical Center of Physical-Chemical Medicine

Email: kap20081@gmail.com
SPIN-code: 9593-2893
Russian Federation, 1a Malaya Pirogovskaya street, 119435 Moscow

Gleb O. Bronin

Morozov Children's Municipal Clinical Hospital

Email: gbronin@morozdgkb.ru
ORCID iD: 0000-0002-0694-3996
SPIN-code: 6485-2648

MD, PhD

Russian Federation, Moscow

Yaroslab D. Shansky

Lopukhin Federal Research and Clinical Center of Physical-Chemical Medicine

Email: yar.shansky@rcpcm.org
ORCID iD: 0000-0003-4672-2474
SPIN-code: 7640-5940

PhD, Research Associate

Russian Federation, 1a Malaya Pirogovskaya street, 119435 Moscow

References

  1. Abdel‐Rahman ME, Mathew S, Al Thani AA, et al. Clinical manifestations associated with acute viral gastroenteritis pathogens among pediatric patients in Qatar. J Med Virol. 2021;93(8):4794–4804. doi: 10.1002/jmv.26859
  2. Dong N, Li ZR, Qin P, et al. Risk factors for Clostridioides difficile infection in children: A systematic review and meta-analysis. J Hosp Inf. 2022;(130):112–121. doi: 10.1016/j.jhin.2022.09.004
  3. Granado‐Villar D, Sautu CD, Granados A. Acute gastroenteritis. Pediatr Rev. 2012;33(11):487–495. doi: 10.1542/pir.33.11.487
  4. Голощапов О.В., Чухловин А.Б., Бакини Е.А., и др. Трансплантация фекальной микробиоты при реакции “трансплантат против хозяина” у детей и взрослых: методы, клинические эффекты, безопасность // Терапевтический архив. 2020. Т. 92, № 7. С. 43–54. [Goloshchapov OV, Chukhlovin AB, Bakina EA, et al. Fecal microbiota transplantation in the graft-versus-host reaction in children and adults: Methods, clinical effects, safety. Ther Arch. 2020;92(7):43–54. (In Russ).] doi: 10.26442/00403660.2020.07.000773
  5. Razizadeh MH, Pourrostami K, Kachooei A, et al. An annoying enteric virus: A systematic review and meta‐analysis of human astroviruses and gastrointestinal complications in children. Rev Med Virol. 2022;32(6):e2389. doi: 10.1002/rmv.2389
  6. Spindelboeck W, Schulz E, Uhl B, et al. Repeated fecal microbiota transplantations attenuate diarrhea and lead to sustained changes in the fecal microbiota in acute, refractory gastrointestinal graft-versus-host-disease. Haematologica. 2017;102(5):e210-e213. doi: 10.3324/haematol.2016.154351
  7. Mylonakis E, Ryan E, Calderwood S. Clostridium difficileassociated diarrhea. Arch Intern Med. 2001;161(4):525–533. doi: 10.1001/archinte.161.4.525
  8. Шанский Я.Д., Комарова А.В., Беспятых Ю.А. Применение метода высокоэффективной жидкостной хроматографии в сочетании с тандемной масс-спектрометрией для мониторинга содержания желчных кислот и их конъюгатов в организме человека // Материалы научно-практических конференций в рамках VIII Российского конгресса лабораторной медицины (РКЛМ 2022), сентябрь 5–9. Москва, 2022. [Shansky YaD, Komarova AV, Bespyatykh JA. Application of the method of high-performance liquid chromatography in combination with tandem mass spectrometry for monitoring the content of bile acids and their conjugates in the human body. In: Materials of scientific and practical conferences within the framework of the VIII Russian Congress of Laboratory Medicine (RKLM 2022), Sep, 5–9. Moscow; 2022. (In Russ).]
  9. Zhgun ES, Kislun YV, Kalachniuk TN, et al. [Evaluation of the levels of metabolites in feces of patients with inflammatory bowel diseases. (In Russ).] Biomed Khim. 2020;66(3):233–240. doi: 10.18097/PBMC20206603233
  10. Shi N, Li N, Duan X, Niu H. Interaction between the gut microbiome and mucosal immune system. Mil Med Res. 2017; 4:14. doi: 10.1186/s40779-017-0122-9
  11. Kelly CR, Ihunnah C, Fischer M, et al. Fecal microbiota transplant for treatment of clostridium difficile infection in immunocompromised patients. Am J Gastroenterol. 2014; 109:1065–1071. doi: 10.1038/AJG.2014.133
  12. Green JE, Davis JA, Berk M, et al. Efficacy and safety of fecal microbiota transplantation for the treatment of diseases other than Clostridium difficile infection: A systematic review and meta-analysis. Gut Microbes. 2020;12(1):1854640. doi: 10.1080/19490976.2020.1854640
  13. Sebire NJ, Malone M, Shah N, et al. Pathology of astrovirus associated diarrhoea in a paediatric bone marrow transplant recipient. J Clin Pathology. 2004;57(9):1001–1003. doi: 10.1136/jcp.2004.017178
  14. Serrano-Villar S, Talavera-Rodríguez A, Gosalbes MJ, et al. Fecal microbiota transplantation in HIV: A pilot placebo-controlled study. Nat Commun 2021;12:1139. doi: 10.1038/s41467-021-21472-1
  15. Pereira G, Gomes L, Santos I. Fecal microbiota transplantation in puppies with canine parvovirus infection. J Veterinary Int Med. 2018;32(2):707–711. doi: 10.1111/JVIM.15072
  16. Wunderli W, Meerbach A, Guengoer T, et al. Astrovirus infection in hospitalized infants with severe combined immunodeficiency after allogeneic hematopoietic stem cell transplantation. PLoS One. 2011;6(11):e27483. doi: 10.1371/journal.pone.0027483
  17. Kamp KJ, Cain KC, Utleget A, et al. Bile acids and microbiome among individuals with irritable bowel syndrome and healthy volunteers. Biol Res Nurs. 2021;23(1):65–74. doi: 10.1177/1099800420941255
  18. Perino A, Demagny H, Velazquez-Villegas L, Schoonjans K. Molecular physiology of bile acid signaling in health, disease, and aging. Physiol Rev. 2021;101(2):683–731. doi: 10.1152/physrev.00049.2019
  19. Foley MH, O’Flaherty S, Barrangou R, Theriot CM. Bile salt hydrolases: Gatekeepers of bile acid metabolism and host-microbiome crosstalk in the gastrointestinal tract. PLoS Pathog. 2019;15(3):e1007581. doi: 10.1371/journal.ppat.1007581
  20. Mirzaei R, Afaghi A, Babakhani S, et al. Role of microbiota-derived short-chain fatty acids in cancer development and prevention. Biomed Pharmacother. 2021;139:111619. doi: 10.1016/j.biopha.2021.111619
  21. Parada Venegas D, de la Fuente MK, Landskron G, et al. Short-chain fatty acids (SCFAs)-mediated gut epithelial and immune regulation and its relevance for inflammatory bowel diseases. Front Immunol. 2019;10:277. doi: 10.3389/fimmu.2019.00277

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2023 Bespyatykh J.A., Gospodarik A.V., Zhuravel E.A., Seregin G.Z., Komarova A.V., Esiev S.S., Bronin G.O., Shansky Y.D.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».