Isoleucin s přidaným ORS u dětí s průjmem

Celosvětově průjem stále způsobuje 1,6 až 2,5 milionu úmrtí ročně a děti v rozvojovém světě zažívají v průměru 3 epizody průjmu každý rok. Navzdory poklesu průjmové mortality zůstává hlavní příčinou dětské morbidity a úmrtí [1]. Prevence dehydratace pomocí vhodných podomácku vyrobených tekutin nebo ORS roztoku a korekce dehydratace pomocí ORS roztoku nebo intravenózní tekutiny dle indikace následovaná udržováním hydratace pomocí ORS roztoku spolu s pokračováním obvyklé stravy včetně kojení jsou nejdůležitějšími prvky zvládání akutních onemocnění. průjem. Antimikrobiální terapie se doporučuje při léčbě několika specifických etiologických průjmů, jako je těžká cholera, shigelóza, invazivní střevní amébóza a symptomatická giardiáza. Cena terapie a co je důležitější výskyt rezistentních patogenů jsou hlavními obavami pro antimikrobiální terapii průjmu, stejně jako pro jiné bakteriální infekce.

ORS hraje hlavní roli v léčbě průjmových onemocnění; nesnižuje však závažnost ani trvání průjmu, což jsou jeho hlavní omezení. Pokračují snahy překonat tato omezení vývojem novějších formulací a mechanismů podávání, např.

1. Výměna/výměna substrátů (např. přidání alaninu nebo glycinu ke glukóze nebo nahrazení glukózy mutodextrinem a rýžovým práškem)
2. Snížení koncentrace glukózy a sodíku a tím i osmolarity roztoku ORS.

Alanin/glycin a rýžový prášek obsahující ORS prokázaly určité snížení produkce stolice [2–5]. Žádná z dosud vyvinutých a testovaných formulací však neprokázala žádný příznivý účinek na dobu trvání průjmu. Podobně snížená osmolarita ORS má určitý příznivý vliv na snížení výdeje stolice a zvracení a snížení selhání ORT zejména u dětí s necholerovým průjmem, ale neměla žádný vliv na dobu trvání průjmu [6]. Světová zdravotnická organizace (WHO) a Dětský fond OSN (UNICEF) nedávno doporučily rutinní používání ORS se sníženou osmolaritou při léčbě průjmových onemocnění [7]; existují však možnosti pro další zlepšení jeho účinnosti.

Antimikrobiální peptidy a vrozená imunita

Antimikrobiální peptidy představují důležitou součást přirozené imunitní obrany organismů od rostlin přes hmyz až po člověka. Jsou to širokospektrální povrchově aktivní látky, které zabíjejí mikroby vytvářením pórů v jejich membránách. Většina z nich má široké spektrum aktivit proti bakteriím, virům a houbám. U savců byly popsány dvě hlavní třídy antimikrobiálních peptidů – defensiny a katelicidiny (LL-37). Defensiny jsou podtřídou antimikrobiálních peptidů a u savců jsou přítomny v neutrofilních granulích, kde jsou nezbytné pro neoxidační zabíjení fagocytovaných mikrobů [8]. Nyní je dobře známo, že defensiny jsou také produkovány prakticky na všech epiteliálních površích savců, včetně povrchu kůže, dýchacích cest, střeva a urogenitálního traktu [9, 10]. Exprese některých epiteliálních defensinů je konstitutivní a přispívá k nezánětlivé antimikrobiální bariéře na povrchu epitelu. Jiné defensiny jsou indukovatelné a vysoce exprimované v místech zánětu nebo infekce [9, 11, 12]. Porucha funkcí defensinu zvyšuje náchylnost k infekci dýchacích cest při cystické fibróze [13] a ke zvýšené infekci salmonelou ve střevním traktu myší [14]. Kromě svých přímých antimikrobiálních aktivit jsou beta-defensiny chemotaktické pro paměťové T buňky a dendritické buňky, což naznačuje, že hrají důležitou roli v integraci vrozených a získaných imunitních odpovědí [15].

Molekulární mechanismy, které jsou základem indukce epiteliálních defensinů, zůstávají do značné míry neprozkoumané. Receptory rozpoznávající vzory [16] pravděpodobně hrají v tomto procesu kritickou roli, jak bylo prokázáno v CD-14-zprostředkované indukci beta-defensinů bakteriálním lipopolysacharidem [17]. Celé teplem zabité bakterie a houby indukují lidské beta-defensiny-2 v lidských keratinocytech, ale molekulární základ této odpovědi není znám [11]. Zánětlivé cytokiny jako tumor nekrotizující faktor Alpha (TNF) a IL-10 také indukují beta-defensiny [18, 19]. Protože farmakologická indukce defensinů na epiteliálních bariérách může mít terapeutické využití, hledání nových molekul, které by mohly indukovat produkci epiteliálního defensinu, hodnocené pomocí testů na bázi buněk, již dlouho probíhá. Nedávno bylo pozorováno, že L-isoleucin a jeho analogy jsou vysoce specifické induktory beta-defensinu v epiteliálních buňkách [20]. Bylo také pozorováno, že když je isoleucin podáván zvířatům (kuřecím), střevní flóra se přesouvá k probiotickým druhům, stimuluje Panetovy buňky k vylučování antimikrobiálních peptidů v lidské střevní tkáni a způsobuje posun střevní flóry vedoucí ke zvýšené počet laktobacilů. (Rukopis, Ashida T & M Zasloff et al) v léčbě pacientů s Crohnovou chorobou.

Výše uvedená pozorování naznačují potenciální roli L-isoleucinu při léčbě infekcí slizničních tkání, včetně těch v gastrointestinálním traktu.

Antimikrobiální peptidy u infekcí Shigella

V roce 2001 vědci z ICDDRB a Karolinska Institute (BA) ohlásili v Nature Medicine snížení regulace LL-37 a lidského beta-defensinu-1 (HBD-1) v epiteliálních buňkách při průjmu způsobeném Shigella dysenteriae typu I a dalšími střevními bakterie [21]. Tato down-regulace by mohla být reprodukována in vitro s použitím buněčných linií U937 monocytového původu a HT-29 původu z epitelu tlustého střeva, když jsou infikovány Shigella nebo plasmidovou DNA odvozenou od Shigella. Down regulace může být důležitým imunitním únikovým mechanismem pro patogeny, aby se vyhnuly silným slizničním efektorovým molekulám, jako jsou antimikrobiální peptidy. Protože antimikrobiální faktory smáčejí povrchy sliznic, je možné, že patogenní bakterie down-regulují přední linii obrany člověka jako součást jejich invazivního procesu. Proto bude novým přístupem blokovat tuto down-regulaci nebo přijmout terapeutický přístup k up-regulaci produkce endogenních antimikrobiálních látek. Nedávné studie ukázaly, že mastné kyseliny s krátkým řetězcem (SCFA) mohou up-regulovat expresi LL-37 v epiteliálních buňkách tlustého střeva, a mezi nimi byl nejlepším induktorem butyrát sodný [22, 23]. Butyrát navíc indukuje diferenciaci buněk tlustého střeva, o které se uvádí, že je klíčovým determinantem exprese LL-37 v lidském epitelu tlustého střeva [22]. Bylo však prokázáno, že na up-regulaci LL-37 butyrátem se podílejí i jiné cesty než ty, které se účastní buněčné diferenciace [23]. Butyrát se vyrábí v tlustém střevě fermentací vlákniny. Existuje tedy souvislost mezi normální střevní flórou a expresí endogenních antibiotik. Navíc bylo prokázáno, že SCFA včetně butyrátu snižují klinické příznaky a mění mikrobiologické a patologické rysy u experimentálních infekcí Shigella na králičích modelech [24]. Je tedy myslitelný vztah mezi závažností infekcí Shigella a hladinami antimikrobiálních peptidů na sliznicích. Perorální podávání butyrátu sodného králíkům infikovaným Shigella prokázalo up-regulaci CAP-18 (králičí homolog LL-37) v epiteliálních buňkách tlustého střeva se současným snížením zatížení shigella ve stolici a klinickým zotavením (Raqib et al, rukopis přijat ). Prevence down-regulace nebo zvýšení exprese antimikrobiálního peptidu by mohla poskytnout alternativní léčbu při ochraně lidí a zvířat proti bakteriálním patogenům. Tyto studie mohou poskytnout základ pro terapeutickou manipulaci s endogenními antimikrobiálními peptidy včetně exprese LL-37 in vivo pomocí dietních látek nebo butyrátu k posílení epiteliální obranné bariéry. Proto jsme zahájili klinickou studii v ICDDRB, abychom vyhodnotili účinnost butyrátového klyzmatu v léčbě shigelózy.

Bylo prokázáno, že butyrát indukuje antimikrobiální peptidy v tlustém střevě; nicméně; nemůže být podáván perorálně jako takový. Navíc většina akutních průjmových onemocnění je způsobena infekcí tenkého střeva. Isoleucin, esenciální aminokyselina, by mohl být rozumnou alternativou pro zvýšení sekrece antimikrobiálních peptidů z Panetových buněk a dalších obranných molekul z horní části tenkého střeva (Manuscript, Ashida T & M Zasloff et al.). To může pomoci odstranit patogeny, posunout střevní flóru k „normálnější“ distribuci komenzálních druhů a zlepšit zotavení z infekčního průjmu. Proto předpokládáme, že použití roztoku ORS doplněného L-isoleucinem indukuje antimikrobiální peptidy a zlepší klinické zotavení dětí s akutním vodnatým průjmem.