Studio pilota sull'integrazione orale di batteri probiotici per ridurre l'attivazione immunitaria cronica nelle donne maliane con infezione da HIV

L'eccessiva stimolazione del sistema immunitario, l'attivazione e l'infiammazione associata svolgono un ruolo centrale nella patogenesi della malattia da HIV. Il livello di attivazione delle cellule T e dei monociti predice il tasso di progressione della malattia da HIV in AIDS, la pendenza della perdita di cellule T CD4+ e la mortalità [Liu 1997, Liu 1998, Deeks 2004, Hunt 2008, Sandler 2011]. Il meccanismo mediante il quale la malattia da HIV provoca l'attivazione immunitaria persistente e l'infiammazione è multifattoriale e include l'effetto patogeno diretto della replicazione, altre infezioni virali croniche, nonché percorsi indiretti. È ormai generalmente accettato che la traslocazione batterica nella circolazione sistemica dovuta ai cambiamenti intestinali associati all'HIV sia una parte importante di questa patologia. Sia l'HIV che il virus dell'immunodeficienza delle scimmie (SIV) provocano una rapida e profonda deplezione delle cellule T Th17+CD4+ della mucosa intestinale, cellule immunitarie chiave associate alla riduzione della traslocazione batterica attraverso la parete intestinale [Brenchley 2004, Raffetellu 2008]. Inoltre, sia l'HIV che il SIV causano danni diretti alle cellule epiteliali intestinali [Li 2008, Nazli 2010], e gli studi di espressione genica della mucosa gastrointestinale hanno rivelato la sovraregolazione associata all'HIV dei geni coinvolti nelle vie infiammatorie e apoptotiche e la sottoregolazione della giunzione stretta [ Sankaran 2008]. Questi cambiamenti intestinali associati all'HIV alla fine interrompono la normale coesistenza sinergica tra l'uomo e la sua flora microbica intestinale commensale, con conseguente aumento della traslocazione di prodotti batterici intestinali come l'endotossina (nota anche come lipopolisaccaride) e il DNA ribosomiale 16s batterico nel sistema sistemico circolazione. In questo caso, questi prodotti batterici fungono da potenti stimoli per l'attivazione e l'infiammazione sostenuta delle cellule T e dei monociti che guidano la progressione della malattia da HIV [Hunt 2008, Brenchley 2006, Jiang 2009]. Il trattamento dell'HIV con la terapia antiretrovirale (ART) corregge solo parzialmente questa lesione intestinale e il relativo processo infiammatorio.

Un possibile approccio per affrontare questo problema è riempire le "nicchie ecologiche" nell'intestino con batteri benefici o "probiotici" come le specie Lactobacillus e Bifidobacillus, che possono essere esaurite nelle persone con infezione da HIV e in determinate altre condizioni. È stato dimostrato che i batteri probiotici e i loro biofilm stimolano l'immunità innata e determinano cambiamenti metabolici benefici che migliorano la barriera epiteliale intestinale e le funzioni delle cellule T Th17 e riducono l'infiammazione intestinale e la perdita di endotossine [Bassaganya-Rievra 2012, Pagnini 2009, Giamarellos-Bourboulis 2009] . Ciò si è dimostrato utile in diversi contesti clinici tra cui la colite ulcerosa, l'infiammazione della tasca illeale e la diarrea acuta nei bambini [Tursi 2010, Miele 2009, Minmura 2004, Salari 2012]. Negli individui con infezione da HIV, i pazienti trattati con ART che non riescono a ottenere il miglioramento atteso nella conta dei linfociti T CD4+ nel sangue sembrano mancare della firma misurabile del DNA ribosomiale 16s plasmatico delle specie Lactobacillus o hanno concentrazioni fecali inferiori di lactobacillus [Merlini 2011, Perez-Santiago 2013]. I modelli SIV dei primati che utilizzano i macachi codino hanno dimostrato che l'integrazione di Lactobacillus plantarum migliora il reclutamento intestinale di Th17 CD4, l'espressione di interleuchina (IL)-17, la produzione di proteine ​​della giunzione stretta epiteliale e diminuisce le chemochine infiammatorie e IL-1B [Sankaran 2013]. Un altro studio recente ha dimostrato che i macachi infetti da SIV avevano un numero significativamente migliorato di cellule presentanti l'antigene intestinale e di linfociti T CD4+ della mucosa, ridotta fibrosi del tessuto linfoide intestinale e ridotti livelli plasmatici di d-dimero quando somministrati ART e una combinazione di batteri probiotici (VSL#3 e L. rhamnosus CG) rispetto alla sola ART [Klatt 2013]. Pertanto, i probiotici potrebbero offrire importanti benefici ai pazienti con infezione da HIV migliorando la funzione immunologica e della mucosa intestinale e riducendo la successiva traslocazione batterica e l'attivazione immunitaria che porta all'AIDS.

Un numero limitato di studi ha esaminato i probiotici per ridurre la diarrea o migliorare la conta delle cellule T CD4+ negli individui con infezione da HIV, in particolare in Africa. Gli individui nell'Africa sub-sahariana hanno maggiori probabilità di avere la diarrea rispetto ai paesi sviluppati e il microbioma intestinale è diverso [Yatsunenko 2012], così come il carico maggiore di parassitosi intestinale e batteri patogeni come Salmonella e Colera. Alcuni dati suggeriscono che gli individui non infetti da HIV (di origine africana rispetto ai caucasici e le donne rispetto agli uomini) possono avere una maggiore permeabilità intestinale o mostrare risposte infiammatorie sistemiche più pronunciate. Uno studio su 24 donne nigeriane con infezione da HIV (conta di cellule T CD4+ >200, non sotto ART) con diarrea è stato randomizzato a ricevere 15 giorni di yogurt con o senza un probiotico (Lactobacillus rhamnosus CG e L. reuteri). Il gruppo probiotico ha avuto una risoluzione della diarrea e una conta dei linfociti T CD4+ stabile o migliorata a un mese rispetto allo yogurt non integrato [Anukam 2008]. Simili miglioramenti del CD4 sono stati osservati in uno studio randomizzato sui probiotici (Bifidobacterium bifidum e Streptococcus thermophilus) in bambini africani con infezione da HIV [Trois 2008]. Uno studio osservazionale che ha esaminato l'introduzione dello yogurt probiotico, prodotto da donne locali con infezione da HIV in una comunità a basso reddito in Tanzania, è stato associato a un aumento significativo della conta delle cellule T CD4+ [Irvine 2010]. I probiotici si sono dimostrati sicuri e ben tollerati in questi e altri studi [Irvine 2011, Kerac 2009, Hummelen 2011, Wolf 1998] su individui con infezione da HIV.

Razionale per la selezione e la sicurezza dei batteri probiotici - Tutti i Lactobacillus sp. e altri batteri probiotici potrebbero non funzionare altrettanto bene per ripristinare l'integrità della mucosa intestinale e la funzione immunitaria e farlo in modo sicuro. VSL#3® DS (Double-Strength, Sigma-Tau Pharmaceuticals) è una preparazione liofilizzata ben caratterizzata, solubile in acqua, viva (9 × 1011 batteri/bustina, una volta al giorno) di 8 batteri probiotici, priva di L. rhamnosus ma che comprende L. plantarum e S. thermophilus (insieme a Bifidobacterium breve, Bifidobacterium longum, Bifidobacterium infantis, Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus paracasei e Lactobacillus bulgaricus) che è stato ampiamente studiato, con oltre 140 citazioni su PubMed dal 1999. È stato dimostrato che VSL#3 in vitro e in vivo (modello di ratto) aumenta le proteine ​​delle giunzioni strette, riduce la permeabilità intestinale, riduce l'infiammazione, migliora l'immunità innata e riduce l'invasione di salmonella [Dai 2012, Mencarelli 2012, Appleyard 2011, Madsen 2001, Pagnini 2010, Gad 2011]. L. paracasei contenuto all'interno di VSL#3 codifica per "lactocepin" una proteasi che degrada selettivamente le chemochine secrete e associate alle cellule e riduce l'infiammazione in un modello di colite murina [von Schillde 2102]. Come notato in precedenza, i macachi infetti da SIV avevano un numero migliore di cellule presentanti l'antigene intestinale e di linfociti T CD4+ della mucosa quando venivano somministrati VSL#3 e L. rhamnosus rispetto alla sola ART [Klatt 2013].

Clinicamente, la VSL#3 è stata ampiamente studiata per la "pouchite", che può verificarsi a seguito di anastomosi ileale-sacca anale per colite ulcerosa cronica in circa il 30% dei pazienti. Diversi studi clinici randomizzati e una revisione del database Cochrane supportano la sicurezza e l'efficacia del VSL#3 nel ridurre l'infiammazione acuta e cronica della tasca [Holubar 2010]. VSL#3® DS è l'unico probiotico riconosciuto come efficace strumento per la gestione della pouchite dall'American College of Gastroenterology e dall'Associazione Tedesca di Gastroenterologia. Allo stesso modo, VSL#3 è stato un efficace coadiuvante nella colite ulcerosa recidivante da lieve a moderata in uno studio in doppio cieco, randomizzato, controllato con placebo [Tursi 2010]. In uno studio randomizzato su 59 bambini con sindrome dell'intestino irritabile, VSL#3 è risultato superiore al placebo nel ridurre il dolore/fastidio addominale e il gonfiore [Guandalini 2010]. Uno studio clinico in doppio cieco, randomizzato su 229 pazienti ospedalizzati a rischio ha dimostrato che VSL#3 potrebbe prevenire la diarrea associata agli antibiotici [Selinger 2013]. VSL#3 è stato studiato in donne italiane sane in gravidanza, pazienti cirrotici e pazienti critici senza problemi di sicurezza [Vitali 2012, Agrwal 2012, Gupta N 2013, Frohmader 2010].

Come notato in precedenza, la letteratura medica identifica solo rari casi di batteriemia da lactobacillus o bifidobacillus (non associata a VSL#3), generalmente in pazienti gravemente immunocompromessi o infezioni nosocomiali associate alla linea centrale su persone che non assumono probiotici. Uno studio retrospettivo di 8 anni in un grande centro medico accademico statunitense ha rilevato un'incidenza massima di batteriemia probiotica dello 0,2% tra i riceventi di probiotici ospedalizzati [Simkins 2013]. Un'ampia revisione da parte del Dipartimento della salute e dei servizi umani degli Stati Uniti (DHHS) completata nel 2011 su 387 serie di casi e studi randomizzati controllati che hanno coinvolto oltre 24.000 pazienti non ha rilevato casi in cui l'uso di un prodotto comprendente Lactobacillus, Bifidobacterium, Saccharomyces, Streptococcus, Enterococcus o Bacillus ha portato a un ricovero in ospedale [Hempel 2011]. Le prove di ricoveri ospedalieri o batteriemie dovute all'uso di probiotici provenivano solo da segnalazioni di casi ed erano rare. Lo studio DHHS non ha trovato prove di un aumento degli effetti avversi associati all'uso di probiotici, ma ha aggiunto che "gli eventi avversi rari sono difficili da valutare e, nonostante il numero considerevole di pubblicazioni, la letteratura attuale non è ben attrezzata per rispondere a domande sulla sicurezza degli interventi probiotici con fiducia". Un gruppo indipendente di esperti di sicurezza alimentare ha concluso che VSL#3® è "Generalmente riconosciuto come sicuro (GRAS) per uso medico alimentare". GRAS è una designazione della Food and Drug Administration (FDA) degli Stati Uniti che riconosce determinati additivi alimentari come sicuri nelle condizioni del loro uso previsto da parte di esperti qualificati. Per ricevere tale riconoscimento, il prodotto deve stabilire un consenso di opinione di esperti in merito alla sicurezza del suo utilizzo sulla base di una revisione delle prove scientifiche.

Razionale per un progetto a braccio singolo - L'ipotesi che viene testata è che l'integrazione orale di batteri probiotici ridurrà l'endotossiemia e l'attivazione dei macrofagi e dei linfociti T associati all'endotossina nei soggetti con infezione da HIV. Poiché ci aspettiamo che i livelli di attivazione di endotossine e macrofagi/cellule T rimangano stabili (o forse aumentino lentamente) nei soggetti che non ricevono ART [Deeks 2004], uno studio a braccio singolo ci consentirà di determinare se l'intervento ha un effetto. In questo studio verranno arruolati individui con conta di cellule T CD4+ >350 cellule/mm3. Tra le persone con conta di linfociti T CD4+ >350 cellule/mm3, il tasso di eventi AIDS e non-AIDS era di 0,7 eventi per 100 persone-anno [Baker 2008], quindi i ricercatori si aspettano che queste complicazioni siano improbabili durante lo studio. Recentemente, le linee guida dell'OMS sono state modificate per raccomandare di iniziare l'ART quando la conta delle cellule T CD4+ dell'individuo infetto da HIV è

DISEGNO DELLO STUDIO - Questo è uno studio a braccio singolo per valutare l'effetto di 12 settimane di integrazione probiotica orale combinata (VSL#3) sui biomarcatori di traslocazione microbica, attivazione di monociti e cellule T e infiammazione nel sangue in Mali con infezione cronica da HIV soggetti di sesso femminile con conta delle cellule T CD4+ ≥ 350 cellule/mm3 che non ricevono ART. I soggetti saranno rivalutati alla settimana 24 per determinare la sostenibilità di eventuali modifiche. Questo studio arruolerà 50 soggetti. Il campionamento del plasma sanguigno/siero e delle feci avverrà al basale, 4, 12 e 24 settimane. Tutti i soggetti saranno esaminati per i parassiti intestinali entro 45 giorni prima dell'ingresso nello studio. Verranno registrati dettagli demografici, peso e indice di massa corporea, frequenza delle feci, sintomi, storia ART, CD4 e HIV RNA. Un questionario di valutazione dello stress sarà completato al basale e alla settimana 12