Isoleucin hat ORS bei Kindern mit Durchfall hinzugefügt

Weltweit verursacht Durchfall jährlich immer noch 1,6 bis 2,5 Millionen Todesfälle, und Kinder in Entwicklungsländern erleiden jedes Jahr durchschnittlich 3 Durchfallepisoden. Trotz des Rückgangs der Sterblichkeit durch Durchfall bleibt er eine der Hauptursachen für Morbidität und Todesfälle im Kindesalter [1]. Die Vorbeugung einer Dehydration mit geeigneten selbst hergestellten Flüssigkeiten oder ORS-Lösung und die Korrektur der Dehydration mit ORS-Lösung oder intravenöser Flüssigkeit, wie angezeigt, gefolgt von der Aufrechterhaltung der Flüssigkeitszufuhr mit ORS-Lösung, zusammen mit der Fortsetzung der üblichen Ernährung, einschließlich des Stillens, sind die wichtigsten Elemente des akuten Managements Durchfall. Eine antimikrobielle Therapie wird bei der Behandlung einiger spezifischer ätiologischer Durchfälle wie schwerer Cholera, Shigellose, invasiver intestinaler Amöbiasis und symptomatischer Giardiasis empfohlen. Die Kosten der Therapie und, was noch wichtiger ist, das Auftreten von resistenten Pathogenen sind die Hauptsorgen für die antimikrobielle Therapie von Diarrhoe wie auch für andere bakterielle Infektionen.

ORS spielt eine große Rolle bei der Behandlung von Durchfallerkrankungen; es verringert jedoch weder die Schwere noch die Dauer von Durchfall, seine Haupteinschränkungen. Es werden weiterhin Anstrengungen unternommen, um diese Einschränkungen zu überwinden, indem neuere Formulierungen und Verabreichungsmechanismen entwickelt werden, z.

1. Wechseln/Ersetzen der Substrate (z.B. Zusatz von Alanin oder Glycin zu Glukose oder Ersatz von Glukose durch Multodextrin und Reispulver)
2. Verringerung der Konzentration von Glukose und Natrium und damit der Osmolarität der ORS-Lösung.

Alanin/Glycin und Reispulver, die ORS enthielten, zeigten eine gewisse Verringerung der Stuhlausscheidung [2-5]. Keine der bisher entwickelten und getesteten Formulierungen zeigte jedoch eine positive Wirkung auf die Dauer von Durchfall. In ähnlicher Weise hat ORS mit reduzierter Osmolarität eine gewisse positive Wirkung auf die Reduzierung der Stuhlausscheidung und des Erbrechens und die Reduzierung des ORT-Versagens, hauptsächlich bei Kindern mit Nicht-Cholera-Durchfall, hatte jedoch keine Auswirkung auf die Durchfalldauer [6]. Die Weltgesundheitsorganisation (WHO) und das Kinderhilfswerk der Vereinten Nationen (UNICEF) haben kürzlich die routinemäßige Anwendung des ORS mit reduzierter Osmolarität bei der Behandlung von Durchfallerkrankungen empfohlen [7]; Es gibt jedoch Spielräume, um seine Wirksamkeit weiter zu verbessern.

Antimikrobielle Peptide und angeborene Immunität

Antimikrobielle Peptide stellen einen wichtigen Bestandteil der angeborenen Immunabwehr von Organismen dar, die von Pflanzen über Insekten bis hin zum Menschen reichen. Sie sind oberflächenaktive Mittel mit breitem Wirkungsspektrum, die Mikroben abtöten, indem sie Poren in ihren Membranen bilden. Die meisten haben ein breites Wirkungsspektrum gegen Bakterien, Viren und Pilze. Bei Säugetieren wurden zwei Hauptklassen von antimikrobiellen Peptiden beschrieben – Defensine und Cathelicidine (LL-37). Die Defensine sind eine Unterklasse antimikrobieller Peptide, und bei Säugetieren sind sie in neutrophilen Granula vorhanden, wo sie für die nicht-oxidative Abtötung von phagozytierten Mikroben notwendig sind [8]. Es ist inzwischen allgemein bekannt, dass Defensine auch auf praktisch allen Epitheloberflächen von Säugetieren produziert werden, einschließlich derjenigen der Haut, der Atemwege, des Darms und des Urogenitaltrakts [9, 10]. Die Expression einiger epithelialer Defensine ist konstitutiv und trägt zu einer nicht-entzündlichen antimikrobiellen Barriere an der Epitheloberfläche bei. Andere Defensine sind induzierbar und werden an Entzündungs- oder Infektionsstellen stark exprimiert [9, 11, 12]. Die Beeinträchtigung der Defensinfunktionen erhöht die Anfälligkeit für Infektionen der Atemwege bei Mukoviszidose [13] und für eine verstärkte Salmonelleninfektion im Darmtrakt der Maus [14]. Zusätzlich zu ihren direkten antimikrobiellen Aktivitäten sind Beta-Defensine chemotaktisch für Gedächtnis-T-Zellen und dendritische Zellen, was darauf hindeutet, dass sie eine wichtige Rolle bei der Integration der angeborenen und erworbenen Immunantwort spielen [15].

Die molekularen Mechanismen, die der Induktion von epithelialen Defensinen zugrunde liegen, sind noch weitgehend unerforscht. Mustererkennungsrezeptoren [16] spielen wahrscheinlich eine entscheidende Rolle in diesem Prozess, wie bei der CD-14-vermittelten Induktion von Beta-Defensinen durch bakterielle Lipopolysaccharide gezeigt wurde [17]. Durch vollständige Hitze abgetötete Bakterien und Pilze induzieren menschliche Beta-Defensine-2 in menschlichen Keratinozyten, aber die molekulare Grundlage dieser Reaktion ist nicht verstanden [11]. Entzündungszytokine wie Tumornekrosefaktor Alpha (TNF) und IL-10 induzieren ebenfalls Beta-Defensine [18, 19]. Da die pharmakologische Induktion von Defensinen an epithelialen Barrieren einen therapeutischen Nutzen haben kann, ist seit langem eine Suche nach neuen Molekülen im Gange, die die Produktion von epithelialem Defensin induzieren könnten, bewertet durch Verwendung von zellbasierten Assays. Kürzlich wurde beobachtet, dass L-Isoleucin und seine Analoga hochspezifische Beta-Defensin-Induktoren in Epithelzellen sind [20]. Es wurde auch beobachtet, dass sich bei Verabreichung von Isoleucin an Tiere (Hühner) die Darmflora auf die probiotische Spezies verschiebt, Panethzellen dazu anregt, antimikrobielle Peptide im menschlichen Darmgewebe abzusondern, und eine Verschiebung der Darmflora verursacht, die zu einer Zunahme führt Zahl der Laktobazillen. (Manuskript, Ashida T & M Zasloff et al) bei der Behandlung von Patienten mit Morbus Crohn.

Die obigen Beobachtungen legen eine mögliche Rolle von L-Isoleucin bei der Behandlung von Infektionen von Schleimhautgeweben, einschließlich solcher im Gastrointestinaltrakt, nahe.

Antimikrobielle Peptide bei Shigella-Infektionen

Im Jahr 2001 berichteten Forscher des ICDDRB und des Karolinska Institute (BA) in Nature Medicine über eine Herunterregulierung von LL-37 und humanem Beta-Defensin-1 (HBD-1) in den Epithelzellen bei Durchfall, der durch Shigella dysenteriae Typ I und andere Darmerkrankungen verursacht wird Bakterien [21]. Diese Herunterregulierung konnte in vitro reproduziert werden, indem die Zellinien U937 von Monozyten-Ursprung und HT-29 von Dickdarm-Epithel-Ursprung verwendet wurden, wenn sie mit Shigella oder von Shigella stammender Plasmid-DNA infiziert wurden. Die Herunterregulierung kann ein wichtiger immunologischer Fluchtmechanismus für Krankheitserreger sein, um starke Schleimhauteffektormoleküle wie antimikrobielle Peptide zu vermeiden. Da antimikrobielle Faktoren die Schleimhautoberflächen durchtränken, ist es denkbar, dass pathogene Bakterien die Frontabwehr des Menschen als Teil ihres Invasionsprozesses herunterregulieren. Daher besteht ein neuer Ansatz darin, diese Herunterregulierung zu blockieren oder einen therapeutischen Ansatz zu wählen, um die Produktion von endogenen antimikrobiellen Wirkstoffen hochzuregulieren. Jüngste Studien haben gezeigt, dass kurzkettige Fettsäuren (SCFA) die Expression von LL-37 in Kolonepithelzellen hochregulieren können, und unter ihnen war Natriumbutyrat der beste Induktor [22, 23]. Darüber hinaus induziert Butyrat die Dickdarmzelldifferenzierung, von der berichtet wurde, dass sie eine Schlüsseldeterminante der LL-37-Expression im menschlichen Dickdarmepithel ist [22]. Es wurde jedoch gezeigt, dass andere Wege als diejenigen, die an der Zelldifferenzierung beteiligt sind, an der Hochregulierung von LL-37 mit Butyrat beteiligt sind [23]. Butyrat wird im Dickdarm durch Fermentation von Ballaststoffen hergestellt. Somit besteht ein Zusammenhang zwischen der normalen Darmflora und der Expression körpereigener Antibiotika. Darüber hinaus wurde gezeigt, dass SCFAs, einschließlich Butyrat, klinische Symptome reduzieren und mikrobiologische und pathologische Merkmale bei experimentellen Shigella-Infektionen in Kaninchenmodellen verändern [24]. Somit ist ein Zusammenhang zwischen dem Schweregrad von Shigella-Infektionen und Schleimhautspiegeln antimikrobieller Peptide denkbar. Die orale Verabreichung von Natriumbutyrat an mit Shigella infizierte Kaninchen zeigte eine Hochregulierung von CAP-18 (Kaninchen-Homolog von LL-37) in den Epithelzellen des Dickdarms mit einer gleichzeitigen Verringerung der Shigella-Belastung im Stuhl und einer klinischen Erholung (Raqib et al., Manuskript akzeptiert ). Das Verhindern einer Herunterregulierung oder das Erhöhen der antimikrobiellen Peptidexpression könnte eine alternative Behandlung zum Schutz von Menschen und Nutztieren vor bakteriellen Pathogenen darstellen. Diese Studien können eine Grundlage für die therapeutische Manipulation von endogenen antimikrobiellen Peptiden einschließlich der LL-37-Expression in vivo unter Verwendung von Nahrungssubstanzen oder Butyrat zur Stärkung der epithelialen Abwehrbarriere liefern. Daher haben wir eine klinische Studie mit ICDDRB initiiert, um die Wirksamkeit von Butyrateinläufen bei der Behandlung von Shigellose zu bewerten.

Es wurde gezeigt, dass Butyrat antimikrobielle Peptide im Dickdarm induziert; jedoch; es kann als solches nicht oral verabreicht werden. Darüber hinaus werden die meisten akuten Durchfallerkrankungen durch eine Infektion des Dünndarms verursacht. Isoleucin, eine essentielle Aminosäure, könnte eine vernünftige Alternative sein, um die Sekretion von antimikrobiellen Peptiden aus den Paneth-Zellen und anderen Abwehrmolekülen aus dem oberen Dünndarm zu verstärken (Manuskript, Ashida T & M Zasloff et al.). Dies kann helfen, die Krankheitserreger zu beseitigen, die Darmflora in eine "normalere" kommensale Artenverteilung zu verlagern und die Genesung von infektiösem Durchfall zu verbessern. Daher nehmen wir an, dass die Verwendung von mit L-Isoleucin ergänzter ORS-Lösung antimikrobielle Peptide induziert und die klinische Genesung von Kindern mit akutem wässrigem Durchfall verbessert.