VS002A til behandling af akut vandig diarré hos spædbørn og småbørn

Hypotese der skal testes:

Den aminosyrebaserede ORS "VS002A" vil reducere varigheden af ​​ikke-kolera, vandig diarré hos spædbørn og småbørn sammenlignet med behandling med standard WHO-ORS.

Specifikke mål:

1. At evaluere og sammenligne kliniske responser (varighed af diarré, afføring, ORS-indtag og klinisk succes) hos spædbørn og småbørn, der lider af akut ikke-kolera vandig diarré behandlet med standard Glucose-baseret WHO ORS og aminosyre-baseret ORS "VS002A ".
2. At evaluere og sammenligne elektrolytubalance som mulige komplikationer hos spædbørn og småbørn, der lider af akut ikke-kolera vandig diarré behandlet med standard Glucose-baseret WHO ORS og aminosyre-baseret ORS "VS002A".

Baggrunden for projektet inklusive foreløbige observationer:

Diarrélidelser udgør en førende årsag til sygelighed og dødelighed globalt og er fortsat en stor bekymring, især for udviklingslande (Platts-Mills, 2015; WHO/UNICEF, 2013;Bern, 1992). Skøn viser, at i år 2010 var der globalt set 1,7 milliarder episoder med diarré og 7,6 millioner dødsfald hos børn under 5 år, hovedsageligt i udviklingslandene; 72 % af dødsfaldene skete i de første 2 leveår (Liu, 2012, 2015; Walker, 2013). I den sydøstasiatiske region er diarré ansvarlig for mere end 20 % af de samlede dødsfald blandt spædbørn og småbørn (Liu, 2012, 2015).

Akutte infektiøse diarrésygdomme er forårsaget af en række mikrobielle patogener. De bakterielle patogener omfatter Vibrio cholerae, enterotoksigen Escherichia coli, Shigella, Salmonella og Campylobacter. Rotavirus er det mest fremtrædende virale diarré-patogen og også den førende årsag til infantil diarré, hvorimod Entamoeba histolytica, Giardia lamblia og Cryptosporidia er de vigtige parasitter, der forårsager diarré. Baseret på de patogenetiske mekanismer kan disse organismer bredt opdeles i to grupper - sekretoriske og invasive. V. cholerae er prototypen af ​​patogenet, der forårsager sekretorisk diarré gennem frigivelse af et enterotoksin, som stimulerer intestinal sekretion via intracellulær akkumulering af cyklisk AMP (Fasano, 2002). Der er ubetydelig betændelse eller strukturel ændring i tarmslimhinden, og diarréen er vandig karakter. Tilstrækkeligt tab af væsker og elektrolytter fører til dehydrering, og derfor er grundpillen i behandlingen af ​​patienter med akut infektiøs sekretorisk diarré væskeerstatning. På den anden side invaderer Shigella (prototypen invasiv patogen) tarmslimhinden og inducerer en inflammatorisk reaktion, der producerer en dysenterisk sygdom (Levine, 1982). Mængden af ​​væsketab er minimal, og antibiotika er generelt påkrævet i deres håndtering. I udviklingslandene viser nyere undersøgelser, at de mest almindelige tilskrivelige mikrobielle årsager til moderate til svære diarrésygdomme hos spædbørn og småbørn er: rotavirus, Cryptosporidium, enterotoksigen E. coli, der producerer varmestabilt toksin (ST-ETEC, med eller uden co-ekspression af varmelabilt enetrotoksin) og Shigella (Kotloff, 2013; Liu, 2016).

Den kliniske standardintervention ved akut vandig diarré er brugen af ​​oral rehydreringsopløsning (ORS), fortsat fodring og oral zinktilskud (WHO/UNICEF, 2013; WHO, 1995). Udviklingen af ​​ORS til behandling af dehydrering på grund af diarré er et af de mest betydningsfulde terapeutiske fremskridt i medicinhistorien. Det er baseret på observationerne, at selv i en udskillende tyndtarm er det muligt at opnå en positiv tarmbalance af væske og elektrolytter ved at tilsætte glukose til saltopløsningen (Pierce, 1968; Fordtran, 1975). ORT er nu anerkendt som et stort videnskabeligt fremskridt af yderst praktisk betydning. Den ORT-opløsning, som i øjeblikket anbefales af WHO/UNICEF, indeholder glucose, natriumchlorid, kaliumchlorid og trinatriumcitratdehydrat, som er optimal til rehydrering af patienter i alle aldre med dehydrering fra akut diarré af enhver ætiologi. Det anslås, at ORS alene med succes kan rehydrere 90 % af patienter med dehydrering fra akut diarré, som tidligere ville have krævet intravenøs terapi (Hirschorn, 1991).

ORT med den nuværende ORS-formulering har dog visse begrænsninger - det reducerer ikke volumen, hyppigheden eller varigheden af ​​diarré (Mahalanabis, 1996). Dette er en begrænsning for accepten af ​​ORT som en behandling af diarré, da mødrene og sundhedspersonalet forventer tidligere helbredelse og en reduceret sværhedsgrad af sygdommen, hvilket delvist er ansvarligt for den udbredte brug af ineffektive (og ofte skadelige) antibiotika og andre midler mod diarré. Disse begrænsninger foranledigede udviklingen af ​​konceptet for forbedret ORS (oprindeligt betegnet 'super ORS') (Mahalanabis, 1986). Konceptuelt bør en forbedret ORS være i stand til at reducere afføringsvolumen (ved at forbedre bedre reabsorption af væske, der udskilles i tyndtarmen), forkorte varigheden af ​​diarré (ved at reducere ileal effluent flow og stimulere colon redning) og reducere fejlfrekvensen af ​​ORT hos patienter med høj udrensningshastighed. Adskillige strategier blev brugt til at udvikle og teste forbedret ORS - herunder brugen af ​​aminosyrer ud over glucose, erstatning af glucose med glucose-polymerer, brug af korn i stedet for glucose, tilføjelse af ikke-absorberbare fermenterbare produkter til ORS og gøre ORS hypoglykæmi -osmolær ved at reducere både glukose- og natriumkoncentrationer. Den nyligt anbefalede hypo-osmolære ORS er resultatet af intens søgen efter en sådan forbedret ORS. Selvom den nye hypo-osmolære ORS er mere effektiv end den tidligere standard ORS, er varigheden af ​​diarré stadig ikke forkortet, og der er fejl med ORT (Alam, 1999). Der er således plads til yderligere forbedringer af ORT.

ORS drager fordel af den glukosekoblede intestinale natriumtransportmekanisme over den luminale membran af proteinet natriumglucose co-transporter 1 (SGLT1). Selvom næringsstofuafhængig natriumabsorption over den intestinale epiteliale børstes randmembran er svækket ved diarré, bevares samtidig transport af natrium og glucose. Dette tillader absorption af natrium og dermed vand som leveret af orale rehydreringsopløsninger (figur 1). Nøglen til succesen med brugen af ​​ORS til rehydrering er det faktum, at disse fysiologiske processer forbliver intakte, selv i forbindelse med alvorlig diarré.

Men selvom ORS væsentligt forbedrer glukose-stimuleret natriumabsorption og korrektion af dehydrering, reducerer det ikke signifikant afføringsproduktion, hvilket er en af ​​hovedårsagerne til underudnyttelse af ORS (Greenough, 1993; Wagner, 2015). Selvom der ikke er etableret en tilstrækkelig forklaring på dette, kunne det forklares, hvis glucose også stimulerede anionsekretion. Faktisk, baseret på in vitro undersøgelser af virkningen af ​​glucose på aktivt klorid og væskesekretion i musens tyndtarmsceller og humane kolorektale adenokarcinom (Caco-2) celler, øgede glucose ikke kun natriumabsorption via SGLT1, et veletableret fænomen, men stimulerede også aktiv elektrogen chloridsekretion via en stigning i intracellulær Ca2+ (Yin, 2014, AJP Cell). Under kliniske eller eksperimentelle forhold er det mest sandsynligt, at glucose-stimuleret chloridsekretion forekommer i villøse celleregionen. Disse observationer rejser muligheden for, at glucose under de kliniske tilstande, hvor der er villøs skade og svækket glucose-stimuleret natriumabsorption, kan have skadelige virkninger på den samlede væske- og elektrolytbevægelse i kraft af sin stimulering af aktiv chloridsekretion.

Hos små børn med akut ikke-kolera vandig diarré forventes hyppigheden af ​​behandlingssvigt på grund af klinisk tydelig glucoseintolerance generelt at være omkring 2% (Santosham M, 1982). Imidlertid havde 30 % af unge peruvianske børn med akut diarré påviselig glucosemalabsorption, hvilket førte til behandlingssvigt hos 7 % af patienterne (Salazar-Lindo E, 1986). Det kan således antages, at simple kostmodifikationer og/eller ændringer i ORS-formuleringen, således at glucose erstattes med forbindelser, der ikke stimulerer chloridsekretion, kunne ændre resultatet af sygdomsprocessen signifikant.

Da visse neutrale aminosyrer (f.eks. glycin, L-alanin, L-glutamin) er også i stand til at øge absorptionen af ​​natriumioner og vand, en tilgang til at udvikle en forbedret ORS-formulering var baseret på at tilføje neutrale aminosyrer eller deres dipeptider til WHO-ORS (Mahalanabis, 1983) . De første undersøgelser af glycinholdige ORS var inkonklusive; en meta-analyse af syv kliniske forsøg udført senere viste, at ORS-formuleringerne indeholdende glucose (eller maltodextrin) og glycin (eller glycyl-glycin) ikke var klinisk overlegne i forhold til standard WHO-ORS (International Study Group on Improved ORS, 1991). Et resumé af de otte kliniske forsøg, der sammenlignede L-alanin indeholdende ORS med WHO-ORS viste også variable resultater; generelt var forskellene hos børn med non-kolera diarré ikke statistisk signifikante (Bhan, 1994). Tre kliniske forsøg, der sammenlignede glutaminholdige ORS med WHO-ORS viste, at det ikke har nogen klinisk fordel hos børn med ikke-kolera diarré (Bhan, 1994). En fælles ting blandt alle forsøgene er, at alle de eksperimentelle aminosyreholdige ORS'er også indeholdt glucose i variable mængder (9 g/L til 20 g/L); også de fleste af disse opløsninger havde relativt høj osmolaritet (320 - 400 mosmol/L). En undersøgelse, som sammenlignede glucosefri glutaminholdig ORS med WHO-ORS, viste lignende effekt hos børn med akut ikke-kolera diarré (Gutierrez, 2007); det skal bemærkes, at glutamin opfører sig som glucose ved at stimulere anionsekretion (Yin, 2014). I en undersøgelse, der sammenlignede L-isoleucin-suppleret glukoseholdig ORS med WHO-ORS hos små børn med akut diarré, var forskellene ikke statistisk signifikante (Alam, 2011). Hos voksne patienter, der lider af svær kolera, blev L-histidin-suppleret ORS imidlertid fundet bedre end en histidinfri ORS; både de eksperimentelle opløsninger og kontrolopløsningerne var risbaserede og glukosefrie (Rabbani GH, 2005). I en anden undersøgelse blev en glucosefri peptilose-baseret ORS fundet mere fordelagtig og acceptabel end WHO-ORS til behandling af for det meste akut vandig diarré blandt børn (Simakachorn, 1993).

Tidligere undersøgelser af VS002:

Entrinsic Bioscience, en lille virksomhed dannet af intellektuel ejendom fra University of Florida (UF), udviklede en sukkerfri, holdbar aminosyrebaseret hydreringsmedicinsk fødevare, der effektivt rehydrerer og forbedrer barrierefunktionen af ​​tarmen efter infektioner rettet mod mave-tarmkanalen (GI). VS002's proprietære formulering af udvalgte aminosyrer indeholder ingen glucose. Undersøgelser på mennesker og dyr viser, at sukkerfri VS002 er en effektiv rehydreringsløsning under en række forskellige omstændigheder.

Bestråling øger paracellulær permeabilitet i tarmen med tilhørende næringsstofmalabsorption, væskeubalance og bakteriel translokation. Derudover inducerer bestråling aktiv kloridion-sekretion og væsketab og reducerer transporten af ​​mange kulhydrater, proteiner og elektrolytter. I en række undersøgelser med strålingsinduceret enteritis med associeret villusatrofi blev en optimal sammensætning af en ny ORS defineret baseret på de observationer, at inklusion af specifikke aminosyrer forårsagede opstramning af slimhindebarrieren og reversering af symptomer på strålingsinduceret enterisk dysfunktion (Yin, 2014). VS002 består således kun af de aminosyrer, der forbedrer elektrolyt- og vandabsorptionen og korrigerer den øgede tarmpermeabilitet, der er konstateret efter bestråling og infektionssygdom.

Det er blevet observeret, at visse aminosyrebaserede veje til natriumtransport bliver den dominerende vej til at kompensere i tider med stress. Disse veje kan bruges til at rehydrere tarmepitelcellerne og genoprette normal tarmfunktion. Otte specifikke aminosyrer bevarede deres absorptionskapacitet fra tarmlumen efter stråling og nedsatte samtidig paracellulær permeabilitet: Lysin, Asparaginsyre, Glycin, Isoleucin, Threonin, Tyrosin, Valin og Serin.

Undersøgelser med VS002 har vist, at administration af VS002 i) hurtigt rehydrerer for at øge væske- og elektrolytabsorptionen, ii) strammer slimhindebarrieren og dermed mindsker lokal og systemisk inflammation, og iii) øger kryptantal og villushøjde, hvilket fører til en stigning i overfladen absorptionsområde. Der er ingen toksicitet forbundet med VS002-administration, og resultaterne af undersøgelser på dyr og mennesker tyder på, at VS002 kan tjene som en yderst sikker og effektiv støttende behandling i stedet for standard ORS (Yin, 2014; Cheuvront, 2018; Clarke, 2018; Sollanek, 2018).

Resultater af in vivo undersøgelser Bestrålede mus: Bestrålede mus blev behandlet enten med saltvand eller med VS002 i 14 dage. Behandling med VS002 reducerede dødelighed, bevarede kropsvægt, nedsat pica (indikation af kvalme) og forbedret elektrolyt- og næringsstofabsorption (Yin, 2014; 2017) Mus med Rotavirus enterotoxin: Mus blev udsat for rotavirus enterotoxin (NSP4) og sektioner af tarmen blev testet for transport in vitro, og glukosekoblet natriumtransport blev fundet signifikant svækket sammen med øget kloridsekretion i nærvær af NSP4. Glukose i nærvær af NSP4 øgede chloridsekretionen yderligere (Yin, 2017) Sunde mennesker: Forsøg med raske mennesker viste i) VS002 sikkerhed; og ii) rehydreringseffektivitet sammenlignet med en række kommercielle, glucoseholdige drikkevarer (sportsdrik, ORS). Disse undersøgelser omfattede voksne med diarré, raske soldater, unge universitetsstuderende og ældre voksne (> 60 år). Administration af VS002 under anvendelse af otte aminosyrer til at øge tarmvand og elektrolytabsorption var således forbundet med sikker rehydrering. Se nedenfor for yderligere undersøgelsesdetaljer.

VS002 blev givet til > 250 voksne behandlet for diarré i Indonesien og Filippinerne. Indtagelsen af ​​VS002 blev godt tolereret af alle forsøgspersoner uden bivirkninger (Olveda, 2016; Abdulah, 2018).

En undersøgelse af raske amerikanske soldater og civile (n = 26, mænd og kvinder) undersøgte effekten af ​​rehydrering via en almindelig sportsdrik eller VS002 efter et anfald af hypertonisk eller isotonisk dehydrering (3-4 % kropsmasse). Rehydrering via VS002 resulterede i forbedret rehydrering af det ekstracellulære rum sammenlignet med den almindelige sportsdrik, samt større væskeretention i VS002-gruppen (p < 0,05). Indtagelsen af ​​VS002 blev godt tolereret af alle forsøgspersoner uden bivirkninger (Cheuvront, 2018).

En anden undersøgelse evaluerede VS002's evne til at optimere hydrering sammenlignet med vand hos raske voksne (n = 40, mænd og kvinder). Forbrug af VS002 resulterede i forbedret retention sammenlignet med vand (p < 0,05). Indtagelsen af ​​VS002 blev godt tolereret af alle forsøgspersoner uden bivirkninger (Sollanek, 2018).

VS002's evne til at optimere hydrering blev også sammenlignet hos yngre og ældre voksne (n = 24, mænd og kvinder). Forbrug af VS002 resulterede i forbedret retention sammenlignet med vand (p < 0,05). Indtagelsen af ​​VS002 blev godt tolereret af alle forsøgspersoner uden bivirkninger (Clarke, 2019).

I et randomiseret, dobbeltblindt studie for at evaluere effektiviteten af ​​VS002 modtog 587 voksne patienter enten WHO-ORS eller VS002 til behandling af diarré. Sikkerhedsresultater viste, at ingen patient, der indtog VS002, oplevede nogen alvorlige bivirkninger, hvorimod et lille antal patienter, der tog WHO-ORS, gjorde. Effektdata for kliniske helbredelsesrater var ikke klinisk eller statistisk signifikante mellem behandlingsgrupperne.

Derfor antages det, at VS002 også vil være WHO-ORS overlegen i behandlingen af ​​akut vandig ikke-kolera diarré hos spædbørn og småbørn.

Avanceret aminosyrebaseret ORS: VS002A Traditionelle orale rehydreringsopløsninger (ORS) indeholder sukkerarter, som stimulerer intestinal natrium- og vandabsorption gennem en række forskellige mekanismer. Det er dog blevet undervurderet, at traditionelle ORS ikke har nogen antidiarréfunktioner og kan forværre infektiøse diarrésekretioner (Yin et al., 2017).

Sikkerhedsdata for avanceret aminosyrebaseret ORS: VS002A

Fødevaretilsætningsstoffet aminosyrer kan sikkert anvendes som næringsstoffer tilsat til fødevarer som individuelle aminosyrer i fri, hydreret eller vandfri form, eller som hydrochlorid-, natrium- eller kaliumsaltene:

(1) L-alanin; (2) L-arginin; (3) L-asparagin; (4) L-asparaginsyre; (5) L-cystein; (6) L-cystin; (7) L-glutaminsyre; (8) L-glutamin; (9) Aminoeddikesyre (glycin); (10) L-Histidin; (11) LIsoleucin; (12) L-leucin; (13) L-lysin; (14) DL-Methionin (ikke til spædbørnsmad); (15) Lmethionin; (16) L-phenylalanin; (17) L-prolin; (18) L-serin; (19) L-Threonin; (20) LTryptophan; (21) L-tyrosin; (22) L-Valine.

EBS-aminosyreformler er fuldt ud kompatible med FDA 21 CFR-krav.

Biomarkører for tarmsundhed Selvom oral rehydreringsterapi i høj grad har reduceret diarré-associeret dødelighed, fortsætter byrden af ​​diarrésygdom hos børn under 5 år, som lever under uhygiejniske forhold og begrænsede offentlige sundhedsressourcer. Dette bidrager til 43 % af hæmmet vækst og nedsat kognitiv udvikling, hvilket påvirker en femtedel af børn på verdensplan og en tredjedel af børn i lav- og mellemindkomstlande (LMIC'er) (Guerrant, 2013; Kosek, 2013). En ond cirkel af enterisk infektion og underernæring fører ofte til enteropati i længere perioder hos små børn, når der mangler tilstrækkelig vand og sanitet (Guerrant, 2013; Owino, 2016). Denne type enteropati er kendt som Environmental Enteric Dysfunction (EED).

EED, tidligere kendt som tropisk enteropati eller miljøenteropati, er en subakut betændelsestilstand i tyndtarmens slimhinde af ukendt ætiologi (Ramakrishna, 2006). Det er karakteriseret ved strukturelle ændringer i tyndtarmen, herunder villøs atrofi og krypthyperplasi, der kompromitterer næringsabsorption og patogen barriere (øget permeabilitet og inflammatoriske celler), nedsat tarmimmunfunktion, malabsorption, vækstvaklende og generelt asymptomatisk, til forskel fra diarrésygdom ( Owino, 2016; Sullivan, 1991).

Data er begrænsede fra LMIC'er inklusive Bangladesh om inflammatoriske og patologiske ændringer i tarmvæggen som EED blandt børn med diarré. I denne undersøgelse vil vi studere plasma citrullin (CIT) koncentration som potentiel markør for funktionel enterocytmasse og absorberende funktioner i tarmen, og tryptophan-kyanurenin (KT) forhold som en markør for tarmbetændelse.

CIT er en aminosyre, der produceres af tarmepitelceller og findes lavere hos patienter med enteropati. Et dyreforsøg rapporterede lavere plasma CIT-niveau hos neonatale kalve med diarré sammenlignet med rask kontrol (Gultekin, 2019). Tryptofan (TRP), en planteafledt essentiel aminosyre (EAA) er nødvendig for at understøtte vækst og sundhed hos mennesker. Som reaktion på infektion kataboliseres TRP for det meste af et enzym indolamin 2,3-dioxygenase (IDO) til en giftig metabolit kynurenin (KYN). Lav plasma TRP, høj KYN og forhøjet KT ratio har vist sig at være forbundet med infektioner (f. patienter med inflammatorisk tarmsygdom lider af diarré) og kronisk immunaktivering (Kosek, 2016).