Pilotstudie zur oralen Nahrungsergänzung mit probiotischen Bakterien zur Verringerung der chronischen Immunaktivierung bei HIV-infizierten malischen Frauen

Übermäßige Stimulierung, Aktivierung und damit verbundene Entzündung des Immunsystems spielen eine zentrale Rolle in der Pathogenese der HIV-Erkrankung. Das Ausmaß der T-Zell- und Monozytenaktivierung sagt die Progressionsrate der HIV-Erkrankung zu AIDS, die Steigung des CD4+-T-Zellverlusts und die Sterblichkeit voraus [Liu 1997, Liu 1998, Deeks 2004, Hunt 2008, Sandler 2011]. Der Mechanismus, durch den die HIV-Erkrankung eine anhaltende Immunaktivierung und Entzündung verursacht, ist multifaktoriell und umfasst die direkte pathogene Wirkung der Replikation, andere chronische Virusinfektionen sowie indirekte Wege. Es ist jetzt allgemein anerkannt, dass die bakterielle Translokation in den systemischen Kreislauf aufgrund von HIV-assoziierten Darmveränderungen ein wichtiger Teil dieser Pathologie ist. Sowohl die HIV- als auch die Simian Immunodeficiency Virus (SIV)-Infektion führen zu einer schnellen und tiefgreifenden Depletion der Th17+CD4+ T-Zellen der Darmschleimhaut, Schlüsselzellen des Immunsystems, die mit der Verringerung der bakteriellen Translokation durch die Darmwand verbunden sind [Brenchley 2004, Raffetellu 2008]. Darüber hinaus verursachen sowohl HIV als auch SIV direkte Schäden an intestinalen Epithelzellen [Li 2008, Nazli 2010], und Genexpressionsstudien der GI-Schleimhaut haben eine HIV-assoziierte Hochregulation von Genen, die an Entzündungs- und Apoptosewegen beteiligt sind, und eine Herunterregulierung von Tight Junction [ Sankaran 2008]. Diese HIV-assoziierten Darmveränderungen stören letztendlich die normale synergistische Koexistenz zwischen dem Menschen und seiner/ihrer mikrobiellen Darmflora, was zu einer erhöhten Translokation von Darmbakterienprodukten wie Endotoxin (auch als Lipopolysaccharid bekannt) und bakterieller 16s-ribosomaler DNA in das System führt Verkehr. Hier dienen diese bakteriellen Produkte als starke Stimuli für die anhaltende Aktivierung und Entzündung von T-Zellen und Monozyten, die das Fortschreiten der HIV-Erkrankung vorantreiben [Hunt 2008, Brenchley 2006, Jiang 2009]. Die Behandlung von HIV mit einer antiretroviralen Therapie (ART) korrigiert diese Darmläsion und den damit verbundenen Entzündungsprozess nur teilweise.

Ein möglicher Ansatz zur Lösung dieses Problems besteht darin, "ökologische Nischen" im Darm mit nützlichen Bakterien oder "Probiotika" wie Lactobacillus- und Bifidobacillus-Arten aufzufüllen, die bei HIV-infizierten Personen und bei bestimmten anderen Erkrankungen erschöpft sein können. Es wurde gezeigt, dass probiotische Bakterien und ihre Biofilme die angeborene Immunität stimulieren und zu vorteilhaften Stoffwechselveränderungen führen, die die Darmepithelbarriere und die Th17-T-Zellfunktionen verbessern und Darmentzündungen und Endotoxinlecks reduzieren [Bassaganya-Rievra 2012, Pagnini 2009, Giamarellos-Bourboulis 2009] . Dies hat sich in mehreren klinischen Umgebungen als vorteilhaft erwiesen, darunter Colitis ulcerosa, Illeum-Pouch-Entzündung und akuter Durchfall bei Kindern [Tursi 2010, Miele 2009, Minmura 2004, Salari 2012]. Bei HIV-infizierten Personen scheinen mit ART behandelte Patienten, die nicht die erwartete Verbesserung der CD4+-T-Zellzahl im Blut erzielen, die messbare 16s-ribosomale DNA-Signatur von Lactobacillus-Spezies im Plasma zu fehlen oder niedrigere Lactobacillus-Konzentrationen im Stuhl zu haben [Merlini 2011, Perez-Santiago 2013]. Primaten-SIV-Modelle mit Pigtail-Makaken haben gezeigt, dass die Supplementierung mit Lactobacillus plantarum die Th17-CD4-Rekrutierung im Darm, die Interleukin (IL)-17-Expression und die epitheliale Tight-Junction-Proteinproduktion verbessert und entzündliche Chemokine und IL-1B verringert [Sankaran 2013]. Eine weitere kürzlich durchgeführte Studie zeigte, dass SIV-infizierte Makaken eine signifikant verbesserte Anzahl an Antigen-präsentierenden Darmzellen und CD4+-T-Zellen der Schleimhaut, eine verringerte Darmlymphgewebefibrose und verringerte Plasma-D-Dimer-Spiegel aufwiesen, wenn sie ART und eine Kombination aus probiotischen Bakterien (VSL#3 und L. rhamnosus CG) vs. ART allein [Klatt 2013]. Daher könnten Probiotika HIV-infizierten Patienten wichtige Vorteile bieten, indem sie die Funktion der Darmschleimhaut und des Immunsystems verbessern und die nachfolgende bakterielle Translokation und Immunaktivierung, die zu AIDS führt, reduzieren.

Eine begrenzte Anzahl von Studien hat sich mit Probiotika befasst, um Durchfall zu reduzieren oder die Anzahl der CD4+-T-Zellen bei HIV-infizierten Personen zu verbessern, insbesondere in Afrika. Menschen in Subsahara-Afrika haben häufiger Durchfall als in entwickelten Ländern und das Darmmikrobiom ist anders [Yatsunenko 2012], ebenso wie die größere Belastung durch Darmparasitose und pathogene Bakterien wie Salmonellen und Cholera. Einige Daten deuten darauf hin, dass nicht-HIV-infizierte Personen (afrikanischer Abstammung im Vergleich zu Kaukasiern und Frauen im Vergleich zu Männern) eine größere Darmpermeabilität haben oder ausgeprägtere systemische Entzündungsreaktionen zeigen können. Eine Studie mit 24 HIV-infizierten nigerianischen Frauen (CD4+ T-Zellzahl > 200, nicht unter ART) mit Durchfall wurde randomisiert und erhielt 15 Tage lang Joghurt mit oder ohne Probiotikum (Lactobacillus rhamnosus CG und L. reuteri). Die probiotische Gruppe hatte eine Auflösung von Durchfall und stabile oder verbesserte CD4+ T-Zellzahlen nach einem Monat im Vergleich zu nicht ergänztem Joghurt [Anukam 2008]. Ähnliche CD4-Verbesserungen wurden in einer randomisierten Studie mit Probiotika (Bifidobacterium bifidum und Streptococcus thermophilus) bei HIV-infizierten afrikanischen Kindern beobachtet [Trois 2008]. Eine Beobachtungsstudie, die die Einführung von probiotischem Joghurt untersuchte, die von einheimischen HIV-infizierten Frauen in einer Gemeinde mit niedrigem Einkommen in Tansania durchgeführt wurde, war mit signifikant erhöhten CD4+-T-Zellzahlen verbunden [Irvine 2010]. Probiotika haben sich in diesen und anderen [Irvine 2011, Kerac 2009, Hummelen 2011, Wolf 1998] Studien an HIV-infizierten Personen als sicher und gut verträglich erwiesen.

Gründe für die Auswahl und Sicherheit probiotischer Bakterien - Alle Lactobacillus sp. und andere probiotische Bakterien funktionieren möglicherweise nicht gleich gut, um die Integrität der Darmschleimhaut und die Immunfunktion wiederherzustellen, und dies auf sichere Weise. VSL#3® DS (Double-Strength, Sigma-Tau Pharmaceuticals) ist ein gut charakterisiertes, wasserlösliches, lebendes (9 × 1011 Bakterien/Beutel, einmal täglich), lyophilisiertes Präparat von 8 probiotischen Bakterien, ohne L. rhamnosus, aber mit den zuvor diskutierten L. plantarum und S. thermophilus (zusammen mit Bifidobacterium breve, Bifidobacterium longum, Bifidobacterium infantis, Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus paracasei und Lactobacillus bulgaricus), die seit 1999 mit über 140 PubMed-Zitaten ausgiebig untersucht wurden. VSL#3 hat in vitro und in vivo (Rattenmodell) gezeigt, dass es Tight-Junction-Proteine ​​erhöht, die Darmpermeabilität reduziert, Entzündungen reduziert, die angeborene Immunität verbessert und die Invasion von Salmonellen reduziert [Dai 2012, Mencarelli 2012, Appleyard 2011, Madsen 2001, Pagnini 2010, Gad 2011]. L. paracasei, das in VSL#3 enthalten ist, codiert „Lactocepin“, eine Protease, die sekretierte und zellassoziierte Chemokine selektiv abbaut und Entzündungen in einem murinen Colitis-Modell reduziert [von Schillde 2102]. Wie bereits erwähnt, hatten SIV-infizierte Makaken eine höhere Anzahl an Antigen-präsentierenden Darmzellen und CD4+-T-Zellen der Schleimhaut, wenn sie VSL#3 und L. rhamnosus erhielten, im Vergleich zu ART allein [Klatt 2013].

Klinisch wurde VSL#3 ausgiebig auf "Pouchitis" untersucht, die nach einer ilealen Pouch-Anastomose bei chronischer Colitis ulcerosa bei etwa 30 % der Patienten auftreten kann. Mehrere randomisierte klinische Studien und eine Überprüfung der Cochrane-Datenbank unterstützen die Sicherheit und Wirksamkeit von VSL#3 bei der Reduzierung akuter und chronischer Pouch-Entzündungen [Holubar 2010]. VSL#3® DS ist das einzige Probiotikum, das vom American College of Gastroenterology sowie der Deutschen Gesellschaft für Gastroenterologie als wirksames Mittel zur Behandlung von Pouchitis anerkannt wurde. In ähnlicher Weise war VSL#3 in einer doppelblinden, randomisierten, placebokontrollierten Studie ein wirksames Hilfsmittel bei rezidivierender leichter bis mittelschwerer Colitis ulcerosa [Tursi 2010]. In einer randomisierten Studie mit 59 Kindern mit Reizdarmsyndrom war VSL#3 Placebo bei der Verringerung von Bauchschmerzen/-beschwerden und Blähungen überlegen [Guandalini 2010]. Eine doppelblinde, randomisierte klinische Studie mit 229 Risikopatienten im Krankenhaus zeigte, dass VSL#3 antibiotikabedingter Diarrhoe vorbeugen kann [Selinger 2013]. VSL#3 wurde an gesunden, schwangeren italienischen Frauen, Zirrhosepatienten und kritisch kranken Patienten ohne Sicherheitsbedenken untersucht [Vitali 2012, Agrwal 2012, Gupta N 2013, Frohmader 2010].

Wie bereits erwähnt, identifiziert die medizinische Literatur nur seltene Fälle von Lactobacillus- oder Bifidobacillus-Bakteriämie (nicht assoziiert mit VSL#3), im Allgemeinen bei schwer immungeschwächten Patienten oder nosokomialen, zentrallinienassoziierten Infektionen bei Personen, die kein Probiotikum einnehmen. Eine 8-jährige retrospektive Studie in einem großen akademischen medizinischen Zentrum in den USA ergab eine maximale Inzidenz von 0,2 % probiotischer Bakteriämie bei hospitalisierten Empfängern von Probiotika [Simkins 2013]. Eine umfassende Überprüfung durch das US-Gesundheitsministerium (DHHS) aus 387 Fallserien und randomisierten kontrollierten Studien mit über 24.000 Patienten, die 2011 abgeschlossen wurde, ergab keine Fälle, in denen ein Produkt verwendet wurde, einschließlich Lactobacillus, Bifidobacterium, Saccharomyces, Streptococcus, Enterococcus oder Bacillus führte zu einer Krankenhauseinweisung [Hempel 2011]. Hinweise auf Krankenhauseinweisungen oder Bakteriämien aufgrund der Anwendung von Probiotika kamen nur aus Fallberichten und waren selten. Die DHHS-Studie fand keine Hinweise auf erhöhte Nebenwirkungen im Zusammenhang mit der Verwendung von Probiotika, fügte jedoch hinzu, dass „seltene Nebenwirkungen schwer zu beurteilen sind und trotz der beträchtlichen Anzahl von Veröffentlichungen die aktuelle Literatur nicht gut ausgestattet ist, um Fragen zur Sicherheit probiotischer Interventionen zu beantworten mit Zuversicht". Ein unabhängiges Gremium von Experten für Lebensmittelsicherheit kam zu dem Schluss, dass VSL#3® „allgemein anerkannt als sicher (GRAS) für die Verwendung in medizinischen Lebensmitteln“ ist. GRAS ist eine Bezeichnung der U.S. Food and Drug Administration (FDA), die bestimmte Lebensmittelzusatzstoffe unter den Bedingungen ihrer beabsichtigten Verwendung durch qualifizierte Experten als sicher anerkennt. Um eine solche Anerkennung zu erhalten, muss das Produkt auf der Grundlage einer Überprüfung wissenschaftlicher Erkenntnisse einen Konsens von Expertenmeinungen hinsichtlich der Sicherheit seiner Verwendung erzielen.

Begründung für ein einarmiges Design – Die zu testende Hypothese ist, dass die orale Nahrungsergänzung mit probiotischen Bakterien die Endotoxämie und die Endotoxin-assoziierte Makrophagen- und T-Zell-Aktivierung bei HIV-infizierten Personen reduzieren wird. Da wir davon ausgehen, dass die Endotoxin- und Makrophagen-/T-Zell-Aktivierungsspiegel bei Personen, die keine ART erhalten, stabil bleiben (oder vielleicht langsam ansteigen) [Deeks 2004], wird uns eine einarmige Studie ermöglichen, festzustellen, ob die Intervention eine Wirkung hat. In diese Studie werden Personen mit CD4+-T-Zellzahlen >350 Zellen/mm3 aufgenommen. Bei Personen mit CD4+-T-Zellzahlen >350 Zellen/mm3 betrug die Rate von AIDS- und Nicht-AIDS-Ereignissen 0,7 Ereignisse pro 100 Personenjahre [Baker 2008], sodass die Forscher davon ausgehen, dass diese Komplikationen während der Studie unwahrscheinlich sind. Kürzlich haben sich die WHO-Richtlinien dahingehend geändert, dass empfohlen wird, mit ART zu beginnen, wenn die CD4+-T-Zellzahl der HIV-infizierten Person gleich hoch ist

STUDIENDESIGN – Dies ist eine einarmige Studie zur Bewertung der Wirkung einer 12-wöchigen oralen probiotischen Kombinationsergänzung (VSL#3) auf Biomarker der mikrobiellen Translokation, Monozyten- und T-Zell-Aktivierung und Entzündung im Blut bei chronisch HIV-infizierten Maliern Frauen mit einer CD4+ T-Zellzahl ≥ 350 Zellen/mm3, die keine ART erhalten. Die Probanden werden in Woche 24 erneut bewertet, um die Nachhaltigkeit etwaiger Änderungen zu bestimmen. In diese Studie werden 50 Probanden aufgenommen. Blutplasma-/Serum- und Kotprobenentnahmen erfolgen zu Studienbeginn sowie nach 4, 12 und 24 Wochen. Alle Probanden werden innerhalb von 45 Tagen vor Studieneintritt auf Darmparasiten untersucht. Detaillierte demografische Daten, Gewicht und BMI, Stuhlhäufigkeit, Symptome, ART-Vorgeschichte, CD4- und HIV-RNA werden aufgezeichnet. Ein Fragebogen zur Belastungseinschätzung wird zu Studienbeginn und in Woche 12 ausgefüllt