VS002A v léčbě akutního vodnatého průjmu u kojenců a malých dětí

Hypotéza k testování:

ORS na bázi aminokyselin "VS002A" zkrátí dobu trvání necholerového, vodnatého průjmu u kojenců a malých dětí ve srovnání s léčbou standardní WHO-ORS.

Specifické cíle:

1. Vyhodnotit a porovnat klinické odpovědi (trvání průjmu, výdej stolice, příjem ORS a klinický úspěch) u kojenců a malých dětí trpících akutním vodnatým průjmem bez cholery léčených standardními ORS na bázi glukózy a ORS na bázi aminokyselin "VS002A ".
2. Vyhodnotit a porovnat nerovnováhu elektrolytů jako možné komplikace u kojenců a malých dětí trpících akutním necholerovým vodnatým průjmem léčených standardním WHO ORS na bázi glukózy a ORS na bázi aminokyselin "VS002A".

Pozadí projektu včetně předběžných postřehů:

Průjmové poruchy představují celosvětově hlavní příčinu nemocnosti a úmrtnosti a nadále jsou hlavním problémem zejména rozvojových zemí (Platts-Mills, 2015; WHO/UNICEF, 2013; Bern, 1992). Odhady ukazují, že v roce 2010 se celosvětově vyskytlo 1,7 miliardy epizod průjmu a 7,6 milionu úmrtí u dětí mladších 5 let, většinou v rozvojovém světě; 72 % úmrtí nastalo v prvních 2 letech života (Liu, 2012, 2015; Walker, 2013). V regionu jihovýchodní Asie je průjem odpovědný za více než 20 % celkových úmrtí mezi kojenci a malými dětmi (Liu, 2012, 2015).

Akutní infekční průjmová onemocnění jsou způsobena řadou mikrobiálních patogenů. Mezi bakteriální patogeny patří Vibrio cholerae, enterotoxigenní Escherichia coli, Shigella, Salmonella a Campylobacter. Rotavirus je nejvýznamnější virový průjmový patogen a také hlavní příčina kojeneckého průjmu, zatímco Entamoeba histolytica, Giardia lamblia a Cryptosporidia jsou důležitými parazity způsobujícími průjem. Na základě patogenetických mechanismů lze tyto organismy obecně rozdělit do dvou skupin – sekreční a invazivní. V. cholerae je prototypem patogenu způsobujícího sekreční průjem prostřednictvím uvolňování enterotoxinu, který stimuluje střevní sekreci prostřednictvím intracelulární akumulace cyklického AMP (Fasano, 2002). Dochází k nevýraznému zánětu nebo strukturální změně střevní sliznice a průjem je vodnatého charakteru. Dostatečná ztráta tekutin a elektrolytů vede k dehydrataci, a proto je základem léčby pacientů s akutním infekčním sekrečním průjmem náhrada tekutin. Na druhé straně Shigella (prototyp invazivního patogenu) napadá střevní sliznici a vyvolává zánětlivou reakci, která způsobuje dysenterické onemocnění (Levine, 1982). Množství ztrát tekutin je minimální a při jejich léčbě jsou obecně vyžadována antibiotika. Nedávné studie v rozvojových zemích ukazují, že nejčastějšími mikrobiálními příčinami středně těžkých až těžkých průjmových onemocnění u kojenců a malých dětí jsou: rotavirus, Cryptosporidium, enterotoxigenní E. coli produkující tepelně stabilní toxin (ST-ETEC, s nebo bez koexprese tepelně labilního enetrotoxinu) a Shigella (Kotloff, 2013; Liu, 2016).

Standardní klinickou intervencí u akutního vodnatého průjmu je použití perorálního rehydratačního roztoku (ORS), nepřetržité krmení a perorální suplementace zinkem (WHO/UNICEF, 2013; WHO, 1995). Vývoj ORS pro léčbu dehydratace v důsledku průjmu je jedním z nejvýznamnějších terapeutických pokroků v historii medicíny. Je založeno na pozorováních, že i v secernujícím tenkém střevě je možné dosáhnout pozitivní střevní rovnováhy tekutin a elektrolytů přidáním glukózy do solného roztoku (Pierce, 1968; Fordtran, 1975). ORT je nyní uznáván jako hlavní vědecký pokrok nanejvýš praktického významu. ORT roztok aktuálně doporučený WHO/UNICEF obsahuje glukózu, chlorid sodný, chlorid draselný a dehydrát citrátu sodného, ​​což je optimální pro rehydrataci pacientů všech věkových kategorií s dehydratací z akutního průjmu jakékoli etiologie. Odhaduje se, že samotný ORS může úspěšně rehydratovat 90 % pacientů s dehydratací z akutního průjmu, kteří by dříve vyžadovali intravenózní terapii (Hirschorn, 1991).

ORT se současnou formulací ORS má však určitá omezení – nesnižuje objem, frekvenci ani trvání průjmu (Mahalanabis, 1996). To je omezením pro přijetí ORT jako léčby průjmu, protože matky a poskytovatelé zdravotní péče očekávají dřívější uzdravení a snížení závažnosti onemocnění, což je částečně zodpovědné za rozšířené používání neúčinných (a často škodlivých) antibiotika a další léky proti průjmu. Tato omezení podnítila vývoj konceptu vylepšeného ORS (původně nazývaného „super ORS“) (Mahalanabis, 1986). Koncepčně by vylepšený ORS měl být schopen snížit objem stolice (zlepšením lepší reabsorpce tekutiny vylučované do tenkého střeva), zkrátit trvání průjmu (snížením průtoku ileálního výtoku a stimulací záchrany tlustého střeva) a snížit míru selhání ORT u pacientů s vysokou rychlostí čištění. K vývoji a testování zlepšených ORS bylo použito několik strategií – včetně použití aminokyselin kromě glukózy, nahrazení glukózy polymery glukózy, použití obilovin místo glukózy, přidání nevstřebatelných fermentovatelných produktů do ORS a snížení ORS. -osmolární snížením koncentrace glukózy i sodíku. Nedávno doporučený hypoosmolární ORS je výsledkem intenzivního hledání takto vylepšeného ORS. Ačkoli je nový hypoosmolární ORS účinnější než dříve standardní ORS, trvání průjmu stále není zkráceno a dochází k selháním ORT (Alam, 1999). Existuje tedy prostor pro další vylepšení ORT.

ORS využívá mechanismu intestinálního transportu sodíku spojeného s glukózou přes luminální membránu proteinovým kotransportérem glukosy sodíku 1 (SGLT1). Ačkoli je při průjmu narušena absorpce sodíku nezávislá na živinách přes membránu kartáčkového lemu střevního epitelu, společný transport sodíku a glukózy je zachován. To umožňuje vstřebávání sodíku a tím vody, jak to poskytují perorální rehydratační roztoky (obrázek 1). Klíčem k úspěchu použití ORS k rehydrataci je skutečnost, že tyto fyziologické procesy zůstávají nedotčeny, a to i v případě těžkého průjmu.

Ačkoli však ORS podstatně zvyšuje glukózou stimulovanou absorpci sodíku a korekci dehydratace, významně nesnižuje výdej stolice, což je jeden z hlavních důvodů nedostatečného využití ORS (Greenough, 1993; Wagner, 2015). Ačkoli pro to nebylo stanoveno adekvátní vysvětlení, mohlo by být vysvětleno, zda glukóza také stimulovala sekreci aniontů. Na základě studií in vitro o účinku glukózy na aktivní sekreci chloridů a tekutin v myších buňkách tenkého střeva a v buňkách lidského kolorektálního adenokarcinomu (Caco-2) glukóza nejen zvýšila absorpci sodíku prostřednictvím SGLT1, což je dobře zavedený fenomén, ale také stimuloval aktivní elektrogenní sekreci chloridů prostřednictvím zvýšení intracelulárního Ca2+ (Yin, 2014, AJP Cell). V klinických nebo experimentálních podmínkách se glukózou stimulovaná sekrece chloridu nejpravděpodobněji vyskytuje v oblasti vilózních buněk. Tato pozorování zvyšují možnost, že v těch klinických stavech, ve kterých dochází k poškození klků a zhoršené glukózou stimulovanou absorpcí sodíku, může mít glukóza škodlivé účinky na celkový pohyb tekutin a elektrolytů díky své stimulaci aktivní sekrece chloridů.

U malých dětí s akutním necholerovým vodnatým průjmem se obecně očekává, že míra selhání léčby v důsledku klinicky evidentní intolerance glukózy bude kolem 2 % (Santosham M, 1982). Nicméně 30 % mladých peruánských dětí s akutním průjmem mělo detekovatelnou malabsorpci glukózy vedoucí k selhání léčby u 7 % pacientů (Salazar-Lindo E, 1986). Lze tedy předpokládat, že jednoduché dietní úpravy a/nebo změny ve formulaci ORS, jako je nahrazení glukózy sloučeninami, které nestimulují sekreci chloridů, by mohly významně změnit výsledek procesu onemocnění.

Protože některé neutrální aminokyseliny (např. glycin, L-alanin, L-glutamin) jsou také schopny zvýšit absorpci sodných iontů a vody, jeden přístup k vývoji vylepšené ORS formulace byl založen na přidání neutrálních aminokyselin nebo jejich dipeptidů do WHO-ORS (Mahalanabis, 1983) . První studie ORS obsahujících glycin byly neprůkazné; metaanalýza sedmi klinických studií provedených později ukázala, že formulace ORS obsahující glukózu (nebo maltodextrin) a glycin (nebo glycyl-glycin) nebyly klinicky lepší než standardní WHO-ORS (International Study Group on Improved ORS, 1991). Souhrn osmi klinických studií porovnávajících ORS obsahující L-alanin s WHO-ORS také ukázal různé výsledky; obecně nebyly rozdíly u dětí s necholerovým průjmem statisticky významné (Bhan, 1994). Tři klinické studie porovnávající ORS obsahující glutamin s WHO-ORS ukázaly, že nemá žádnou klinickou výhodu u dětí s necholerovým průjmem (Bhan, 1994). Jednou společnou věcí mezi všemi zkouškami je, že všechny experimentální ORS obsahující aminokyseliny také obsahovaly glukózu v různých množstvích (9 g/l až 20 g/l); také většina těchto roztoků měla relativně vysokou osmolaritu (320 - 400 mosmol/l). Jedna studie, která porovnávala ORS s obsahem glutaminu bez glukózy s WHO-ORS, prokázala podobnou účinnost u dětí s akutním necholerovým průjmem (Gutierrez, 2007); je třeba poznamenat, že glutamin se při stimulaci sekrece aniontů chová jako glukóza (Yin, 2014). Ve studii porovnávající L-isoleucinem doplněnou glukózu obsahující ORS s WHO-ORS u malých dětí s akutním průjmem nebyly rozdíly statisticky významné (Alam, 2011). U dospělých pacientů trpících těžkou cholerou však bylo zjištěno, že ORS doplněné L-histidinem je lepší než ORS bez histidinu; jak experimentální, tak kontrolní roztoky byly na bázi rýže a bez glukózy (Rabbani GH, 2005). V jiné studii bylo zjištěno, že ORS bez obsahu glukózy na bázi peptilosy je výhodnější a přijatelnější než WHO-ORS pro léčbu většinou akutního vodnatého průjmu u dětí (Simakachorn, 1993).

Předchozí studie na VS002:

Entrinsic Bioscience, malý podnik založený na duševním vlastnictví Floridské univerzity (UF), vyvinul hydratační léčivou potravinu na bázi aminokyselin, která je stabilní při skladování a neobsahuje cukr, která účinně rehydratuje a zlepšuje bariérovou funkci střev po infekcích zaměřených na gastrointestinální trakt (GI). Patentovaná formulace vybraných aminokyselin VS002 neobsahuje glukózu. Studie na lidech a zvířatech ukazují, že VS002 bez cukru je účinným rehydratačním roztokem za různých okolností.

Ozáření zvyšuje paracelulární permeabilitu ve střevě s přidruženou malabsorpcí živin, nerovnováhou tekutin a bakteriální translokací. Kromě toho ozařování indukuje sekreci aktivních chloridových iontů a ztrátu tekutin a snižuje transport mnoha sacharidů, proteinů a elektrolytů. V sérii studií s radiačně indukovanou enteritidou s asociovanou atrofií klků bylo definováno optimální složení nového ORS na základě pozorování, že zahrnutí specifických aminokyselin způsobilo zpevnění slizniční bariéry a zvrácení příznaků radiací dysfunkce (Yin, 2014). VS002 se tedy skládá pouze z aminokyselin, které zlepšují absorpci elektrolytů a vody a korigují zvýšenou propustnost střeva zaznamenanou po ozáření a infekčním onemocnění.

Bylo pozorováno, že určité dráhy na bázi aminokyselin pro transport sodíku se stávají dominantní cestou pro kompenzaci během období stresu. Tyto cesty lze využít k rehydrataci buněk střevního epitelu a obnovení normální funkce střev. Osm specifických aminokyselin si po ozáření zachovalo svou absorpční kapacitu z lumen střeva a současně snížilo paracelulární permeabilitu: lysin, kyselina asparagová, glycin, isoleucin, threonin, tyrosin, valin a serin.

Studie s VS002 ukázaly, že podávání VS002 i) rychle rehydratuje, aby se zvýšila absorpce tekutin a elektrolytů, ii) zpřísňuje slizniční bariéru, čímž se snižuje lokální a systémový zánět, a iii) zvyšuje počet krypt a výšku klků, což vede ke zvětšení povrchu oblast absorpce. S podáváním VS002 není spojena žádná toxicita a výsledky studií na zvířatech a lidech naznačují, že VS002 může sloužit jako vysoce bezpečná a účinná podpůrná péče namísto standardní ORS (Yin, 2014; Cheuvront, 2018; Clarke, 2018; Sollanek, 2018).

Výsledky studií in vivo Ozářené myši: Ozářené myši byly léčeny buď fyziologickým roztokem nebo VS002 po dobu 14 dnů. Léčba pomocí VS002 snížila mortalitu, zachovala tělesnou hmotnost, snížila pica (indikace nevolnosti) a zlepšila absorpci elektrolytů a živin (Yin, 2014; 2017) Myši s rotavirovým enterotoxinem: Myši byly vystaveny rotavirovému enterotoxinu (NSP4) a řezy střeva byly byly testovány na transport in vitro a bylo zjištěno, že transport sodíku spojený s glukózou je významně narušen spolu se zvýšenou sekrecí chloridů v přítomnosti NSP4. Glukóza v přítomnosti NSP4 dále zvyšovala sekreci chloridů (Yin, 2017) Zdraví lidé: Studie u zdravých lidí prokázaly i) bezpečnost VS002; a ii) účinnost rehydratace ve srovnání s řadou komerčních nápojů obsahujících glukózu (sportovní nápoj, ORS). Tyto studie zahrnovaly dospělé s průjmem, zdravé vojáky, mladé vysokoškoláky a starší dospělé (> 60 let). Podání VS002 s použitím osmi aminokyselin ke zvýšení střevní absorpce vody a elektrolytů bylo tedy spojeno s bezpečnou rehydratací. Další podrobnosti o studiu viz níže.

VS002 byl poskytnut > 250 dospělým léčeným pro průjem v Indonésii a na Filipínách. Konzumace VS002 byla všemi subjekty dobře tolerována, bez nežádoucích účinků (Olveda, 2016; Abdulah, 2018).

Studie u zdravých amerických vojáků a civilistů (n = 26, muži a ženy) zkoumala účinek rehydratace prostřednictvím běžného sportovního nápoje nebo VS002 po záchvatu hypertonické nebo izotonické dehydratace (3-4 % tělesné hmotnosti). Rehydratace prostřednictvím VS002 vedla ke zlepšení rehydratace extracelulárního prostoru ve srovnání s běžným sportovním nápojem a také k větší retenci tekutin ve skupině VS002 (p < 0,05). Konzumace VS002 byla všemi subjekty dobře tolerována, bez nežádoucích účinků (Cheuvront, 2018).

Další studie hodnotila schopnost VS002 optimalizovat hydrataci ve srovnání s vodou u zdravých dospělých (n = 40, muži a ženy). Spotřeba VS002 vedla ke zlepšení retence ve srovnání s vodou (p < 0,05). Konzumace VS002 byla všemi subjekty dobře tolerována, bez nežádoucích účinků (Sollanek, 2018).

Schopnost VS002 optimalizovat hydrataci byla také srovnávána u mladších a starších dospělých (n = 24, muži a ženy). Spotřeba VS002 vedla ke zlepšení retence ve srovnání s vodou (p < 0,05). Konzumace VS002 byla všemi subjekty dobře tolerována, bez nežádoucích účinků (Clarke, 2019).

V randomizované, dvojitě zaslepené studii k vyhodnocení účinnosti VS002 dostalo 587 dospělých pacientů buď WHO-ORS nebo VS002 k léčbě průjmu. Výsledky bezpečnosti ukázaly, že žádný pacient užívající VS002 nezaznamenal žádné závažné nežádoucí účinky, zatímco malý počet pacientů užívajících WHO-ORS ano. Údaje o účinnosti pro míru klinického vyléčení nebyly mezi léčebnými skupinami klinicky ani statisticky významné.

Proto se předpokládá, že VS002 bude také lepší než WHO-ORS v léčbě akutního vodnatého necholerového průjmu u kojenců a malých dětí.

Pokročilé ORS na bázi aminokyselin: VS002A Tradiční perorální rehydratační roztoky (ORS) obsahují cukry, které stimulují střevní absorpci sodíku a vody prostřednictvím různých mechanismů. Bylo však nedoceněno, že tradiční ORS nemají žádné protiprůjmové funkce a mohou zhoršit infekční průjmovou sekreci (Yin et al., 2017).

Bezpečnostní údaje pokročilého ORS na bázi aminokyselin: VS002A

Aminokyseliny potravinářských přídatných látek lze bezpečně používat jako živiny přidávané do potravin jako jednotlivé aminokyseliny ve volné, hydratované nebo bezvodé formě nebo jako hydrochloridové, sodné nebo draselné soli:

(1) L-alanin; (2) L-arginin; (3) L-asparagin; (4) kyselina L-asparagová; (5) L-cystein; (6) L-cystin; (7) kyselina L-glutamová; (8) L-Glutamin; (9) Aminooctová kyselina (glycin); (10) L-histidin; (11) LIsoleucin; (12) L-leucin; (13) L-lysin; (14) DL-methionin (ne pro kojeneckou výživu); (15) LMethionin; (16) L-fenylalanin; (17) L-prolin; (18) L-serin; (19) L-threonin; (20) LTryptofan; (21) L-tyrosin; (22) L-Valin.

Aminokyselinové receptury EBS jsou plně v souladu s požadavky FDA 21 CFR.

Biomarkery zdraví střev Přestože perorální rehydratační terapie výrazně snížila úmrtnost související s průjmem, stále přetrvává zátěž průjmovým onemocněním u dětí do 5 let, které žijí v nehygienických podmínkách a s omezenými zdroji veřejného zdraví. To přispívá ke 43 % opožděného růstu a narušeného kognitivního vývoje, což postihuje jednu pětinu dětí na celém světě a jednu třetinu dětí v zemích s nízkými a středními příjmy (LMIC) (Guerrant, 2013; Kosek, 2013). Začarovaný kruh střevní infekce a podvýživy často vede k enteropatii po delší dobu u malých dětí, když chybí adekvátní voda a hygiena (Guerrant, 2013; Owino, 2016). Tento typ enteropatie je známý jako environmentální enterická dysfunkce (EED).

EED, dříve známá jako tropická enteropatie nebo environmentální enteropatie, je subakutní zánětlivý stav sliznice tenkého střeva neznámé etiologie (Ramakrishna, 2006). Je charakterizována strukturálními změnami v tenkém střevě včetně atrofie klků a hyperplazie krypt ohrožující absorpci živin a patogenní bariéru (zvýšená permeabilita a zánětlivé buňky), zhoršená imunitní funkce střev, malabsorpce, zpomalení růstu a obecně asymptomatické, na rozdíl od průjmových onemocnění ( Owino, 2016; Sullivan, 1991).

Údaje o zánětlivých a patologických změnách ve střevní stěně, jako je EED u dětí s průjmem, jsou omezené z LMIC včetně Bangladéše. V této studii budeme studovat plazmatickou koncentraci citrulinu (CIT) jako potenciální marker funkční hmoty enterocytů a absorpčních funkcí střeva a poměr tryptofan-kyanurenin (KT) jako marker střevního zánětu.

CIT je aminokyselina produkovaná buňkami střevního epitelu a nachází se nižší u pacientů s enteropatií. Jedna studie na zvířatech uváděla nižší plazmatickou hladinu CIT u novorozených telat s průjmem ve srovnání se zdravou kontrolou (Gultekin, 2019). Tryptofan (TRP), esenciální aminokyselina (EAA) rostlinného původu, je potřebná k podpoře růstu a zdraví u lidí. V reakci na infekci je TRP většinou katabolizován enzymem indoleamin 2,3-dioxygenázou (IDO) na toxický metabolit kynurenin (KYN). Bylo zjištěno, že nízká hladina TRP v plazmě, vysoký KYN a zvýšený poměr KT jsou spojeny s infekcemi (např. pacienti se zánětlivým onemocněním střev trpí průjmem) a chronickou aktivací imunity (Kosek, 2016).