Isoleucin tilsat ORS hos børn med diarré

På verdensplan tegner diarré sig stadig for 1,6 til 2,5 millioner dødsfald årligt, og børn i udviklingslandene oplever i gennemsnit 3 episoder med diarré hvert år. På trods af faldet i diarrédødelighed er det fortsat en førende årsag til børnesygdomme og dødsfald [1]. Forebyggelse af dehydrering ved hjælp af passende hjemmelavede væsker eller ORS-opløsning og korrektion af dehydrering ved hjælp af ORS-opløsning eller intravenøs væske som angivet efterfulgt af vedligeholdelse af hydrering ved hjælp af ORS-opløsning, sammen med fortsættelse af sædvanlig mad, inklusive amning, er de vigtigste elementer i behandlingen af ​​akutte diarré. Antimikrobiel terapi anbefales til behandling af nogle få specifikke ætiologiske diarréer såsom svær kolera, shigellose, invasiv intestinal amoebiasis og symptomatisk giardiasis. Omkostningerne ved terapi og endnu vigtigere fremkomsten af ​​resistenspatogener er de største bekymringer for antimikrobiel terapi for diarré som for andre bakterielle infektioner.

ORS spiller en stor rolle i behandlingen af ​​diarrésygdomme; det reducerer dog hverken sværhedsgraden eller varigheden af ​​diarré, dens væsentligste begrænsninger. Der arbejdes fortsat på at overvinde disse begrænsninger ved at udvikle nyere formuleringer og leveringsmekanismer, f.eks.

1. Ændring/udskiftning af underlag (f.eks. tilsætning af alanin eller glycin til glucose eller erstatning af glucose med multodextrin og rispulver)
2. Reduktion af koncentrationen af ​​glucose og natrium og dermed osmolariteten af ​​ORS opløsning.

Alanin/glycin og rispulver indeholdende ORS viste en vis reduktion i afføringsoutput [2-5]. Men ingen af ​​formuleringerne udviklet og testet indtil dato viste nogen gavnlig effekt på varigheden af ​​diarré. Tilsvarende har reduceret osmolaritet ORS en vis gavnlig effekt på at reducere afføring og opkastning og reducere svigt af ORT hovedsageligt hos børn med non-kolera diarré, men havde ingen effekt på diarrévarigheden [6]. Verdenssundhedsorganisationen (WHO) og FN's Børnefond (UNICEF) har for nylig anbefalet rutinemæssig brug af ORS med reduceret osmolaritet til behandling af diarrésygdomme [7]; der er dog muligheder for at forbedre dens effektivitet yderligere.

Antimikrobielle peptider og medfødt immunitet

Antimikrobielle peptider repræsenterer en vigtig komponent i det medfødte immunforsvar af organismer lige fra planter til insekter til mennesker. De er bredspektrede, overfladeaktive midler, der dræber mikrober ved at danne porer i deres membraner. De fleste har et bredt spektrum af aktiviteter mod bakterier, vira og svampe. Hos pattedyr er to hovedklasser af antimikrobielle peptider blevet beskrevet - defensiner og cathelicidiner (LL-37). Defensinerne er en underklasse af antimikrobielle peptider, og hos pattedyr er de til stede i neutrofile granula, hvor de er nødvendige for ikke-oxidativt drab af fagocyterede mikrober [8]. Det er nu veletableret, at defensiner også produceres på stort set alle epiteloverflader af pattedyr, inklusive dem i huden, luftvejene, tarmene og urogenitale kanaler [9, 10]. Ekspression af nogle epiteliale defensiner er konstitutiv og bidrager til en ikke-inflammatorisk antimikrobiel barriere ved epiteloverfladen. Andre defensiner er inducerbare og udtrykkes stærkt på steder med inflammation eller infektion [9, 11, 12]. Forringelse af defensinfunktioner øger modtageligheden for infektion i luftvejene ved cystisk fibrose [13] og for øget Salmonella-infektion i musens tarmkanal [14]. Ud over deres direkte antimikrobielle aktiviteter er beta-defensiner kemotaktiske for hukommelses-T-celler og dendritiske celler, hvilket tyder på, at de spiller en vigtig rolle i integrationen af ​​de medfødte og erhvervede immunresponser [15].

De molekylære mekanismer, der ligger til grund for induktion af epitheliale defensiner, forbliver stort set uudforskede. Mønstergenkendelsesreceptorer [16] spiller sandsynligvis en kritisk rolle i denne proces, som det er blevet vist i CD-14-medieret induktion af Beta-defensiner af bakterielt lipopolysaccharid [17]. Hele varmedræbte bakterier og svampe inducerer humane Beta-defensiner-2 i humane keratinocytter, men det molekylære grundlag for dette respons er ikke forstået [11]. Inflammatoriske cytokiner såsom tumornekrosefaktor Alpha (TNF) og IL-10 inducerer også Beta-defensiner [18, 19]. Fordi farmakologisk induktion af defensiner ved epitelbarrierer kan have terapeutisk nytte, har en søgning efter nye molekyler, der kunne inducere produktion af epitelial defensin, vurderet ved hjælp af cellebaserede assays, længe været i gang. Det er for nylig blevet observeret, at L-isoleucin og dets analoger er meget specifikke Beta-defensin-inducere i epitelceller [20]. Det er også blevet observeret, at når isoleucin administreres til dyr (kylling), skifter tarmfloraen til de probiotiske arter, det stimulerer panethceller til at udskille antimikrobielle peptider i humant tarmvæv, og det forårsager et skift i tarmfloraen, hvilket fører til en øget tarmflora. antal laktobaciller. (Manuskript, Ashida T & M Zasloff et al) i behandling af patienter med Crohns sygdom.

Ovenstående observationer antyder en potentiel rolle for L-isoleucin i håndteringen af ​​infektioner i slimhindevæv, herunder dem i mave-tarmkanalen.

Antimikrobielle peptider i Shigella-infektioner

I 2001 rapporterede forskere fra ICDDRB og Karolinska Institute (BA) i Nature Medicine en nedregulering af LL-37 og humant Beta-defensin-1 (HBD-1) i epitelcellerne i diarré forårsaget af Shigella dysenteriae type I og andre enteriske bakterier [21]. Denne nedregulering kunne reproduceres in vitro ved at bruge cellelinjerne U937 af monocyt-oprindelse og HT-29 af colon-epitel-oprindelse, når de er inficeret med Shigella eller plasmid-DNA afledt fra Shigella. Nedreguleringen kan være en vigtig immunflugtsmekanisme for patogener for at undgå potente slimhindeeffektormolekyler såsom antimikrobielle peptider. Da antimikrobielle faktorer gennemvæder slimhindernes overflader, er det tænkeligt, at patogene bakterier nedregulerer frontlinjeforsvaret hos mennesker som en del af deres invasive proces. Derfor vil en ny tilgang være at blokere denne nedregulering eller at tage en terapeutisk tilgang til at opregulere produktionen af ​​endogene antimikrobielle stoffer. Nylige undersøgelser har vist, at kortkædede fedtsyrer (SCFA) kan opregulere ekspression af LL-37 i colonepitelceller, og blandt dem var natriumbutyrat den bedste inducer [22, 23]. Desuden inducerer butyrat coloncelledifferentiering, der er blevet rapporteret at være en nøgledeterminant for LL-37-ekspression i humant tyktarmsepitel [22]. Det blev imidlertid vist, at andre veje end dem, der er involveret i celledifferentiering, er involveret i opreguleringen af ​​LL-37 med butyrat [23]. Butyrat produceres i tyktarmen ved gæring af kostfibre. Der er således en sammenhæng mellem den normale tarmflora og ekspressionen af ​​endogene antibiotika. Derudover har SCFA'er inklusive butyrat vist sig at reducere kliniske symptomer og ændre mikrobiologiske og patologiske træk ved eksperimentelle Shigella-infektioner i kaninmodeller [24]. En sammenhæng mellem sværhedsgraden af ​​Shigella-infektioner og slimhindeniveauer af antimikrobielle peptider er således tænkelig. Oral administration af natriumbutyrat til kaniner inficeret med Shigella viste opregulering af CAP-18 (kaninhomolog af LL-37) i tyktarmsepitelcellerne med en samtidig reduktion i shigella-belastning i afføring og klinisk restitution (Raqib et al., manuskript accepteret ). Forebyggelse af nedregulering eller forbedring af antimikrobiel peptidekspression kunne give en alternativ behandling til beskyttelse af mennesker og dyr mod bakterielle patogener. Disse undersøgelser kan danne grundlag for terapeutisk manipulation af endogene antimikrobielle peptider, herunder LL-37-ekspression in vivo ved anvendelse af diætstoffer eller butyrat for at styrke epitelforsvarsbarrieren. Derfor har vi påbegyndt et klinisk studie i ICDDRB for at evaluere effekten af ​​butyrat lavement i behandlingen af ​​shigellose.

Butyrat har vist sig at inducere antimikrobielle peptider i tyktarmen; imidlertid; det kan ikke administreres oralt som sådan. Desuden er de fleste af de akutte diarrésygdomme forårsaget af infektion i tyndtarmen. Isoleucin, en essentiel aminosyre, kan være et rimeligt alternativ til at øge udskillelsen af ​​antimikrobielle peptider fra panethcellerne og andre forsvarsmolekyler fra den øvre tyndtarm (Manuscript, Ashida T & M Zasloff et al.). Dette kan hjælpe med at fjerne patogenerne, skifte tarmflora til en mere "normal" kommensal artsfordeling og forbedre restitutionen fra infektiøs diarré. Derfor antager vi, at brugen af ​​L-isoleucin suppleret ORS-opløsning vil inducere antimikrobielle peptider og forbedre den kliniske restitution af børn med akut vandig diarré.