Isoleucine avec SRO ajouté chez les enfants atteints de diarrhée

À l'échelle mondiale, la diarrhée est toujours responsable de 1,6 à 2,5 millions de décès par an, et les enfants des pays en développement connaissent en moyenne 3 épisodes de diarrhée par an. Malgré la baisse de la mortalité par diarrhée, celle-ci reste une cause majeure de morbidité et de décès infantiles [1]. La prévention de la déshydratation à l'aide de liquides faits maison appropriés ou d'une solution de SRO, et la correction de la déshydratation à l'aide d'une solution de SRO ou d'un liquide intraveineux, selon les indications, suivies du maintien de l'hydratation à l'aide d'une solution de SRO, ainsi que la poursuite de l'alimentation habituelle, y compris l'allaitement, sont les éléments les plus importants de la prise en charge des maladies aiguës. la diarrhée. L'antibiothérapie est recommandée dans la prise en charge de quelques diarrhées étiologiques spécifiques telles que le choléra sévère, la shigellose, l'amibiase intestinale invasive et la giardiase symptomatique. Le coût du traitement et surtout l'émergence d'agents pathogènes résistants sont les préoccupations majeures de l'antibiothérapie pour la diarrhée comme pour d'autres infections bactériennes.

Les SRO jouent un rôle majeur dans le traitement des maladies diarrhéiques ; cependant, il ne réduit ni la sévérité ni la durée de la diarrhée, ses limites majeures. Les efforts se poursuivent pour surmonter ces limitations en développant de nouvelles formulations et mécanismes de délivrance, par ex.

1. Changement/remplacement des substrats (par ex. ajout d'alanine ou de glycine au glucose ou remplacement du glucose par de la multidextrine et de la poudre de riz)
2. Réduire la concentration de glucose et de sodium et donc l'osmolarité de la solution de SRO.

L'alanine/glycine et la poudre de riz contenant des SRO ont démontré une certaine réduction de la production de selles [2-5]. Cependant, aucune des formulations développées et testées jusqu'à présent n'a démontré d'effet bénéfique sur la durée de la diarrhée. De même, les SRO à osmolarité réduite ont un effet bénéfique sur la réduction de la production de selles et des vomissements, et sur la réduction de l'échec de la TRO, principalement chez les enfants atteints de diarrhée non cholérique, mais n'ont eu aucun effet sur la durée de la diarrhée [6]. L'Organisation mondiale de la santé (OMS) et le Fonds des Nations Unies pour l'enfance (UNICEF) ont récemment recommandé l'utilisation systématique des SRO à osmolarité réduite dans la prise en charge des maladies diarrhéiques [7] ; cependant, il existe des possibilités d'améliorer encore son efficacité.

Peptides antimicrobiens et immunité innée

Les peptides antimicrobiens représentent une composante importante des défenses immunitaires innées des organismes allant des plantes aux insectes en passant par les humains. Ce sont des agents tensioactifs à large spectre qui tuent les microbes en formant des pores dans leurs membranes. La plupart ont un large spectre d'activités contre les bactéries, les virus et les champignons. Chez les mammifères, deux grandes classes de peptides antimicrobiens ont été décrites : les défensines et les cathélicidines (LL-37). Les défensines sont une sous-classe de peptides antimicrobiens et, chez les mammifères, elles sont présentes dans les granules de neutrophiles où elles sont nécessaires à la destruction non oxydative des microbes phagocytés [8]. Il est maintenant bien établi que les défensines sont également produites sur pratiquement toutes les surfaces épithéliales des mammifères, y compris celles de la peau, des voies respiratoires, de l'intestin et des voies urogénitales [9, 10]. L'expression de certaines défensines épithéliales est constitutive et contribue à une barrière antimicrobienne non inflammatoire à la surface épithéliale. D'autres défensines sont inductibles et fortement exprimées au niveau des sites d'inflammation ou d'infection [9, 11, 12]. L'altération des fonctions des défensines augmente la susceptibilité à l'infection des voies respiratoires dans la mucoviscidose [13] et à l'augmentation de l'infection à Salmonella dans le tractus intestinal de la souris [14]. En plus de leurs activités antimicrobiennes directes, les bêta-défensines sont chimiotactiques pour les lymphocytes T mémoire et les cellules dendritiques, suggérant qu'elles jouent un rôle important dans l'intégration des réponses immunitaires innées et acquises [15].

Les mécanismes moléculaires sous-jacents à l'induction des défensines épithéliales restent largement inexplorés. Les récepteurs de reconnaissance de formes [16] jouent probablement un rôle essentiel dans ce processus, comme cela a été montré dans l'induction médiée par le CD-14 des bêta-défensines par le lipopolysaccharide bactérien [17]. Des bactéries et des champignons entiers tués par la chaleur induisent des bêta-défensines-2 humaines dans les kératinocytes humains, mais la base moléculaire de cette réponse n'est pas comprise [11]. Les cytokines inflammatoires telles que le facteur de nécrose tumorale Alpha (TNF) et l'IL-10 induisent également des bêta-défensines [18, 19]. Étant donné que l'induction pharmacologique des défensines au niveau des barrières épithéliales peut avoir une utilité thérapeutique, une recherche de nouvelles molécules susceptibles d'induire la production de défensines épithéliales, évaluée à l'aide de tests cellulaires, est en cours depuis longtemps. Il a été récemment observé que la L-isoleucine et ses analogues sont des inducteurs hautement spécifiques de la bêta-défensine dans les cellules épithéliales [20]. Il a également été observé que lorsque l'isoleucine est administrée à des animaux (poulet), la flore intestinale se déplace vers l'espèce probiotique, elle stimule les cellules paneth à sécréter des peptides antimicrobiens dans le tissu intestinal humain et provoque une modification de la flore intestinale entraînant une augmentation nombre de lactobacilles. (Manuscrit, Ashida T & M Zasloff et al) dans le traitement des patients atteints de la maladie de Crohn.

Les observations ci-dessus suggèrent un rôle potentiel de la L-isoleucine dans la gestion des infections des tissus muqueux, y compris ceux du tractus gastro-intestinal.

Peptides antimicrobiens dans les infections à Shigella

En 2001, des chercheurs de l'ICDDRB et de l'Institut Karolinska (BA) ont rapporté dans Nature Medicine une régulation à la baisse de la LL-37 et de la bêta-défensine-1 humaine (HBD-1) dans les cellules épithéliales lors de diarrhée causée par Shigella dysenteriae type I et d'autres maladies entériques. bactéries [21]. Cette régulation négative a pu être reproduite in vitro en utilisant les lignées cellulaires U937 d'origine monocyte et HT-29 d'origine épithéliale colique, lorsqu'elles sont infectées par Shigella ou l'ADN plasmidique dérivé de Shigella. La régulation à la baisse peut être un mécanisme d'échappement immunitaire important pour les agents pathogènes afin d'éviter les puissantes molécules effectrices de la muqueuse telles que les peptides antimicrobiens. Étant donné que les facteurs antimicrobiens trempent les surfaces muqueuses, il est concevable que les bactéries pathogènes régulent à la baisse les défenses de première ligne des humains dans le cadre de leur processus invasif. Par conséquent, une nouvelle approche consistera à bloquer cette régulation à la baisse ou à adopter une approche thérapeutique pour réguler à la hausse la production d'antimicrobiens endogènes. Des études récentes ont montré que les acides gras à chaîne courte (SCFA) peuvent réguler à la hausse l'expression de LL-37 dans les cellules épithéliales du côlon, et parmi eux le butyrate de sodium était le meilleur inducteur [22, 23]. De plus, le butyrate induit une différenciation des cellules coliques qui a été rapportée comme étant un déterminant clé de l'expression de LL-37 dans l'épithélium du côlon humain [22]. Cependant, il a été montré que des voies autres que celles impliquées dans la différenciation cellulaire sont impliquées dans la régulation à la hausse de LL-37 avec le butyrate [23]. Le butyrate est produit dans le côlon par fermentation de fibres alimentaires. Ainsi, il existe un lien entre la flore intestinale normale et l'expression d'antibiotiques endogènes. De plus, il a été démontré que les SCFA, y compris le butyrate, réduisent les symptômes cliniques et modifient les caractéristiques microbiologiques et pathologiques dans les infections expérimentales à Shigella chez des modèles de lapin [24]. Ainsi, une relation entre la sévérité des infections à Shigella et les taux muqueux de peptides antimicrobiens est concevable. L'administration orale de butyrate de sodium à des lapins infectés par Shigella a montré une régulation à la hausse de CAP-18 (homologue de lapin de LL-37) dans les cellules épithéliales du côlon avec une réduction concomitante de la charge de shigella dans les selles et une récupération clinique (Raqib et al, manuscrit accepté ). La prévention de la régulation à la baisse ou l'amélioration de l'expression des peptides antimicrobiens pourrait fournir un traitement alternatif pour protéger les humains et le bétail contre les agents pathogènes bactériens. Ces études peuvent fournir une base pour la manipulation thérapeutique de peptides antimicrobiens endogènes, y compris l'expression LL-37 in vivo à l'aide de substances alimentaires ou de butyrate pour renforcer la barrière de défense épithéliale. Par conséquent, nous avons lancé une étude clinique à l'ICDDRB pour évaluer l'efficacité du lavement au butyrate dans le traitement de la shigellose.

Il a été démontré que le butyrate induisait des peptides antimicrobiens dans le côlon ; toutefois; il ne peut pas être administré par voie orale en tant que tel. De plus, la plupart des maladies diarrhéiques aiguës sont causées par une infection de l'intestin grêle. L'isoleucine, un acide aminé essentiel, pourrait être une alternative raisonnable pour améliorer la sécrétion de peptides antimicrobiens par les cellules paneth et d'autres molécules de défense de la partie supérieure de l'intestin grêle (Manuscript, Ashida T & M Zasloff et al). Cela peut aider à éliminer les agents pathogènes, à déplacer la flore intestinale vers une distribution d'espèces commensales plus "normale" et à améliorer la récupération après une diarrhée infectieuse. Par conséquent, nous émettons l'hypothèse que l'utilisation d'une solution de SRO enrichie en L-isoleucine induira des peptides antimicrobiens et améliorera la récupération clinique des enfants atteints de diarrhée aqueuse aiguë.