Isoleucina aggiunto ORS nei bambini con diarrea

A livello globale, la diarrea è ancora responsabile di 1,6-2,5 milioni di decessi all'anno e i bambini nei paesi in via di sviluppo sperimentano una media di 3 episodi di diarrea ogni anno. Nonostante il calo della mortalità per diarrea, rimane una delle principali cause di morbilità e morte infantile [1]. La prevenzione della disidratazione utilizzando fluidi casalinghi appropriati o soluzione ORS e la correzione della disidratazione utilizzando una soluzione ORS o fluidi per via endovenosa come indicato, seguita dal mantenimento dell'idratazione utilizzando una soluzione ORS, insieme alla continuazione del cibo abituale, compreso l'allattamento al seno, sono gli elementi più importanti della gestione della malattia acuta diarrea. La terapia antimicrobica è raccomandata nella gestione di alcune diarree eziologiche specifiche come il colera grave, la shigellosi, l'amebiasi intestinale invasiva e la giardiasi sintomatica. Il costo della terapia e, soprattutto, l'emergere di agenti patogeni resistenti sono le principali preoccupazioni per la terapia antimicrobica per la diarrea come per altre infezioni batteriche.

L'ORS svolge un ruolo importante nel trattamento delle malattie diarroiche; tuttavia, non riduce né la gravità né la durata della diarrea, i suoi principali limiti. Gli sforzi continuano a superare queste limitazioni sviluppando nuove formulazioni e meccanismi di rilascio, ad es.

1. Modifica/sostituzione dei substrati (ad es. aggiunta di alanina o glicina al glucosio o sostituzione del glucosio con multodestrina e polvere di riso)
2. Riduzione della concentrazione di glucosio e sodio e quindi dell'osmolarità della soluzione ORS.

L'alanina/glicina e la polvere di riso contenente ORS hanno dimostrato una certa riduzione della produzione di feci [2-5]. Tuttavia, nessuna delle formulazioni sviluppate e testate fino ad oggi ha dimostrato alcun effetto benefico sulla durata della diarrea. Allo stesso modo, l'ORS a osmolarità ridotta ha qualche effetto benefico sulla riduzione della produzione di feci e del vomito e riduce il fallimento dell'ORT principalmente nei bambini con diarrea non colerica, ma non ha avuto alcun effetto sulla durata della diarrea [6]. L'Organizzazione mondiale della sanità (OMS) e il Fondo delle Nazioni Unite per l'infanzia (UNICEF) hanno recentemente raccomandato l'uso di routine dell'ORS a osmolarità ridotta nella gestione delle malattie diarroiche [7]; tuttavia, vi sono margini per migliorarne ulteriormente l'efficacia.

Peptidi antimicrobici e immunità innata

I peptidi antimicrobici rappresentano una componente importante delle difese immunitarie innate di organismi che vanno dalle piante agli insetti all'uomo. Sono agenti tensioattivi ad ampio spettro che uccidono i microbi formando pori nelle loro membrane. La maggior parte ha un ampio spettro di attività contro batteri, virus e funghi. Nei mammiferi sono state descritte due classi principali di peptidi antimicrobici: defensine e catelicidine (LL-37). Le defensine sono una sottoclasse di peptidi antimicrobici e nei mammiferi sono presenti nei granuli neutrofili dove sono necessarie per l'uccisione non ossidativa dei microbi fagocitati [8]. È ormai ben stabilito che le defensine sono prodotte anche praticamente su tutte le superfici epiteliali dei mammiferi, comprese quelle della pelle, delle vie aeree, dell'intestino e dei tratti urogenitali [9, 10]. L'espressione di alcune defensine epiteliali è costitutiva e contribuisce a una barriera antimicrobica non infiammatoria sulla superficie epiteliale. Altre defensine sono inducibili e altamente espresse nei siti di infiammazione o infezione [9, 11, 12]. La compromissione delle funzioni della defensina aumenta la suscettibilità all'infezione delle vie aeree nella fibrosi cistica [13] e all'aumentata infezione da Salmonella nel tratto intestinale del topo [14]. Oltre alle loro attività antimicrobiche dirette, le beta-defensine sono chemiotattiche per le cellule T della memoria e le cellule dendritiche, suggerendo che svolgono un ruolo importante nell'integrazione delle risposte immunitarie innate e acquisite [15].

I meccanismi molecolari alla base dell'induzione delle defensine epiteliali rimangono in gran parte inesplorati. I recettori di riconoscimento del modello [16] giocano probabilmente un ruolo critico in questo processo, come è stato dimostrato nell'induzione mediata da CD-14 di beta-defensine da parte del lipopolisaccaride batterico [17]. Interi batteri e funghi uccisi dal calore inducono le Beta-defensine-2 umane nei cheratinociti umani, ma la base molecolare di questa risposta non è stata compresa [11]. Citochine infiammatorie come il fattore di necrosi tumorale Alpha (TNF) e IL-10 inducono anche le beta-defensine [18, 19]. Poiché l'induzione farmacologica delle defensine alle barriere epiteliali può avere utilità terapeutica, è da tempo in corso una ricerca di nuove molecole che potrebbero indurre la produzione di defensine epiteliali, valutate utilizzando saggi cellulari. Recentemente è stato osservato che la L-isoleucina ei suoi analoghi sono induttori altamente specifici della beta-defensina nelle cellule epiteliali [20]. È stato anche osservato che quando l'isoleucina viene somministrata agli animali (polli), la flora intestinale si sposta verso le specie probiotiche, stimola le cellule paneth a secernere peptidi antimicrobici nel tessuto intestinale umano e provoca uno spostamento della flora intestinale che porta ad un aumento numero di lattobacilli. (Manoscritto, Ashida T & M Zasloff et al) nel trattamento di pazienti con malattia di Crohn.

Le osservazioni di cui sopra suggeriscono un potenziale ruolo della L-isoleucina nella gestione delle infezioni delle mucose, comprese quelle del tratto gastrointestinale.

Peptidi antimicrobici nelle infezioni da Shigella

Nel 2001, i ricercatori dell'ICDDRB e del Karolinska Institute (BA) hanno riportato su Nature Medicine una down-regulation di LL-37 e della beta-defensina-1 umana (HBD-1) nelle cellule epiteliali nella diarrea causata da Shigella dysenteriae di tipo I e altri disturbi enterici batteri [21]. Questa regolazione negativa potrebbe essere riprodotta in vitro utilizzando le linee cellulari U937 di origine monocitica e HT-29 di origine epiteliale del colon, quando infettate con Shigella o DNA plasmidico derivato da Shigella. La regolazione verso il basso può essere un importante meccanismo di fuga immunitaria per i patogeni per evitare potenti molecole effettrici della mucosa come i peptidi antimicrobici. Poiché i fattori antimicrobici inzuppano le superfici della mucosa, è concepibile che i batteri patogeni riducano le difese in prima linea degli esseri umani come parte del loro processo invasivo. Pertanto, un nuovo approccio sarà quello di bloccare questa down-regulation o di adottare un approccio terapeutico per up-regolare la produzione di antimicrobici endogeni. Studi recenti hanno dimostrato che gli acidi grassi a catena corta (SCFA) possono aumentare l'espressione di LL-37 nelle cellule epiteliali del colon, e tra queste il butirrato di sodio era il miglior induttore [22, 23]. Inoltre, il butirrato induce la differenziazione delle cellule del colon che è stata segnalata come un determinante chiave dell'espressione di LL-37 nell'epitelio del colon umano [22]. Tuttavia, è stato dimostrato che percorsi diversi da quelli coinvolti nella differenziazione cellulare sono coinvolti nell'up-regulation di LL-37 con butirrato [23]. Il butirrato è prodotto nel colon dalla fermentazione della fibra alimentare. Pertanto, esiste un legame tra la normale flora intestinale e l'espressione di antibiotici endogeni. Inoltre, è stato dimostrato che gli SCFA, incluso il butirrato, riducono i sintomi clinici e alterano le caratteristiche microbiologiche e patologiche nelle infezioni sperimentali da Shigella nei modelli di coniglio [24]. Pertanto, è ipotizzabile una relazione tra la gravità delle infezioni da Shigella e i livelli della mucosa dei peptidi antimicrobici. La somministrazione orale di butirrato di sodio a conigli infetti da Shigella ha mostrato una sovraregolazione di CAP-18 (omologo di coniglio di LL-37) nelle cellule epiteliali del colon con una concomitante riduzione del carico di Shigella nelle feci e recupero clinico (Raqib et al, manoscritto accettato ). Prevenire la down-regulation o migliorare l'espressione del peptide antimicrobico potrebbe fornire un trattamento alternativo per proteggere l'uomo e il bestiame animale dai patogeni batterici. Questi studi possono fornire una base per la manipolazione terapeutica di peptidi antimicrobici endogeni inclusa l'espressione di LL-37 in vivo utilizzando sostanze alimentari o butirrato per rafforzare la barriera di difesa epiteliale. Pertanto, abbiamo avviato uno studio clinico in ICDDRB per valutare l'efficacia del clistere di butirrato nel trattamento della shigellosi.

È stato dimostrato che il butirrato induce peptidi antimicrobici nel colon; tuttavia; non può essere somministrato per via orale come tale. Inoltre, la maggior parte delle malattie diarroiche acute sono causate dall'infezione dell'intestino tenue. L'isoleucina, un amminoacido essenziale, potrebbe essere un'alternativa ragionevole per migliorare la secrezione di peptidi antimicrobici dalle cellule paneth e altre molecole di difesa dall'intestino tenue superiore (Manoscritto, Ashida T & M Zasloff et al). Questo può aiutare a eliminare i patogeni, spostare la flora intestinale verso una distribuzione di specie commensali più "normale" e migliorare il recupero dalla diarrea infettiva. Pertanto, ipotizziamo che l'uso della soluzione ORS integrata con L-isoleucina indurrà peptidi antimicrobici e migliorerà il recupero clinico dei bambini con diarrea acquosa acuta.