Pilotstudie av orale probiotiske bakterietilskudd for å redusere kronisk immunaktivering hos HIV-infiserte maliske kvinner

Overdreven immunsystemstimulering, aktivering og tilhørende betennelse spiller en sentral rolle i patogenesen av HIV-sykdom. Nivået av T-celle- og monocyttaktivering forutsier frekvensen av HIV-sykdomsprogresjon til AIDS, hellingen av CD4+ T-celletap og dødelighet [Liu 1997, Liu 1998, Deeks 2004, Hunt 2008, Sandler 2011]. Mekanismen som HIV-sykdom forårsaker vedvarende immunaktivering og betennelse med er multifaktoriell, og inkluderer den direkte patogene effekten av replikasjon, andre kroniske virusinfeksjoner, så vel som indirekte veier. Det er nå generelt akseptert at bakteriell translokasjon til den systemiske sirkulasjonen på grunn av HIV-assosierte tarmforandringer er en viktig del av denne patologien. Både HIV og simian immunodeficiency virus (SIV)-infeksjon resulterer i rask og dyp uttømming av tarmslimhinnen Th17+CD4+ T-celler, viktige immunceller assosiert med å redusere bakteriell translokasjon gjennom tarmveggen [Brenchley 2004, Raffetellu 2008]. I tillegg forårsaker både HIV og SIV direkte skade på tarmepitelceller [Li 2008, Nazli 2010], og genekspresjonsstudier av GI-slimhinnen har avslørt HIV-assosiert oppregulering av gener involvert i inflammatoriske og apoptotiske veier og nedregulering av tight junction [ Sankaran 2008]. Disse HIV-assosierte tarmforandringene forstyrrer til slutt den normale synergistiske sameksistensen mellom mennesket og hans/hennes kommensale tarmmikrobielle flora, noe som resulterer i økt translokasjon av tarmbakterieprodukter som endotoksin (også kjent som lipopolysakkarid) og bakteriell 16s ribosomalt DNA til det systemiske sirkulasjon. Her tjener disse bakterielle produktene som potente stimuli for vedvarende T-celle- og monocyttaktivering og betennelse som driver HIV-sykdomsprogresjon [Hunt 2008, Brenchley 2006, Jiang 2009]. Behandling av HIV med antiretroviral terapi (ART) korrigerer bare delvis denne tarmlesjonen og relatert inflammatorisk prosess.

En mulig tilnærming for å løse dette problemet er å fylle opp "økologiske nisjer" i tarmen med nyttige bakterier eller "probiotika" som Lactobacillus og Bifidobacillus-arter, som kan være utarmet hos HIV-smittede personer og under visse andre forhold. Probiotiske bakterier og deres biofilmer har vist seg å stimulere medfødt immunitet og resultere i gunstige metabolske endringer som forbedrer tarmepitelbarrieren og Th17 T-cellefunksjoner og reduserer tarmbetennelse og endotoksinlekkasje [Bassaganya-Rievra 2012, Pagnini 2009, Giamarellos-Bourboulis] . Dette har vist seg gunstig i flere kliniske settinger, inkludert ulcerøs kolitt, illeal pouch-betennelse og akutt diaré hos barn [Tursi 2010, Miele 2009, Minmura 2004, Salari 2012]. Hos HIV-infiserte individer ser det ut til at pasienter behandlet med ART som ikke oppnår den forventede forbedringen i blod CD4+ T-celletall mangler den målbare plasma 16s ribosomale DNA-signaturen til Lactobacillus arter eller har lavere fekale konsentrasjoner av lactobacillus [Merlini 2011, Perez-Santiago 2013]. Primate SIV-modeller som bruker pigtail macaques har vist at Lactobacillus plantarum-tilskudd forbedrer tarmens Th17 CD4-rekruttering, interleukin (IL)-17-ekspresjon, epitelial tight junction-proteinproduksjon og reduserer inflammatoriske kjemokiner og IL-1B [Sankaran 2013]. En annen nylig studie viste at SIV-infiserte makaker hadde betydelig forbedret antall tarmantigenpresenterende celler og mukosale CD4+ T-celler, redusert lymfoidvevsfibrose i tarmen og reduserte plasma d-dimernivåer når de ble gitt ART og en kombinasjon av probiotiske bakterier (VSL#3) og L. rhamnosus CG) vs ART alene [Klatt 2013]. Dermed kan probiotika tilby viktige fordeler for HIV-infiserte pasienter ved å forbedre tarmslimhinnen og immunologisk funksjon og redusere den påfølgende bakterielle translokasjonen og immunaktiveringen som fører til AIDS.

Et begrenset antall studier har sett på probiotika for å redusere diaré eller forbedre CD4+ T-celletall hos HIV-infiserte individer, spesielt i Afrika. Individer i Afrika sør for Sahara har større sannsynlighet for å ha diaré enn i utviklede land, og tarmmikrobiomet er annerledes [Yatsunenko 2012], og det samme er den større belastningen av tarmparasitose og patogene bakterier som Salmonella og Kolera. Noen data tyder på at ikke-HIV-infiserte individer (av afrikansk avstamning sammenlignet med kaukasiere, og kvinner sammenlignet med menn) kan ha større intestinal permeabilitet eller vise mer uttalte systemiske inflammatoriske responser. En studie av 24 HIV-infiserte nigerianske kvinner (CD4+ T-celletall >200, ikke på ART) med diaré ble randomisert til å motta 15 dagers yoghurt med eller uten probiotika (Lactobacillus rhamnosus CG og L. reuteri). Den probiotiske gruppen hadde en oppløsning av diaré og stabilt eller forbedret CD4+ T-celletall etter en måned sammenlignet med yoghurt uten tilskudd [Anukam 2008]. Lignende CD4-forbedringer ble observert i en randomisert probiotisk (Bifidobacterium bifidum og Streptococcus thermophilus) studie hos HIV-infiserte afrikanske barn [Trois 2008]. En observasjonsstudie som undersøkte introduksjonen av probiotisk yoghurt, laget av lokale HIV-infiserte kvinner i et lavinntektssamfunn i Tanzania, var assosiert med betydelig økt CD4+ T-celletall [Irvine 2010]. Probiotika har vist seg trygt og godt tolerert i disse og andre [Irvine 2011, Kerac 2009, Hummelen 2011, Wolf 1998] studier av HIV-infiserte individer.

Begrunnelse for utvalg av probiotiske bakterier og sikkerhet - Alle Lactobacillus sp. og andre probiotiske bakterier fungerer kanskje ikke like godt for å gjenopprette integriteten i tarmslimhinnen og immunfunksjonen og gjøre det på en sikker måte. VSL#3® DS (Double-Strength, Sigma-Tau Pharmaceuticals) er et godt karakterisert vannløselig, levende (9 × 1011 bakterier/pose, en gang daglig), frysetørket preparat av 8 probiotiske bakterier, mangler L. rhamnosus, men inkludert tidligere diskutert L. plantarum og S. thermophilus (sammen med Bifidobacterium breve, Bifidobacterium longum, Bifidobacterium infantis, Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus paracasei og Lactobacillus bulgaricus) som har blitt studert omfattende, med over 140 PubMed-siteringer siden 19999. VSL#3 har vist seg in vitro og in vivo (rottemodell) å øke tight junction-proteiner, redusere intestinal permeabilitet, redusere betennelse, forbedre medfødt immunitet og redusere salmonellainvasjon [Dai 2012, Mencarelli 2012, Appleyard 2011, Madsen 2001, Pagnini 2010, Gad 2011]. L. paracasei inneholdt i VSL#3 koder for "laktocepin" en protease som selektivt bryter ned utskilte og celleassosierte kjemokiner og redusert inflammasjon i en murin kolittmodell [von Schillde 2102]. Som tidligere nevnt, hadde SIV-infiserte makaker forbedret antall tarmantigenpresenterende celler og mukosale CD4+ T-celler når de ble gitt VSL#3 og L. rhamnosus vs ART alene [Klatt 2013].

Klinisk har VSL#3 blitt studert omfattende for "pouchitis", som kan oppstå etter ileal pouch-anal anastomose for kronisk ulcerøs kolitt hos omtrent 30 % av pasientene. Flere randomiserte kliniske studier og en Cochrane-databasegjennomgang støtter sikkerheten og effekten av VSL#3 for å redusere akutt og kronisk posebetennelse [Holubar 2010]. VSL#3® DS er det eneste probiotikumet som er anerkjent som et effektivt verktøy for behandling av pouchitt av American College of Gastroenterology samt den tyske foreningen for gastroenterologi. Tilsvarende var VSL#3 et effektivt tillegg ved residiverende mild til moderat ulcerøs kolitt i en dobbeltblind, randomisert, placebokontrollert studie [Tursi 2010]. I en randomisert studie med 59 barn med irritabel tarm, var VSL#3 overlegen placebo når det gjelder å redusere magesmerter/ubehag og oppblåsthet [Guandalini 2010]. En dobbeltblind, randomisert klinisk studie med 229 pasienter med risiko på sykehus viste at VSL#3 kunne forhindre antibiotika-assosiert diaré [Selinger 2013]. VSL#3 har blitt studert hos friske, gravide italienske kvinner, cirrhotiske pasienter og kritisk syke pasienter uten sikkerhetsproblemer [Vitali 2012, Agrwal 2012, Gupta N 2013, Frohmader 2010].

Som tidligere nevnt, identifiserer den medisinske litteraturen kun sjeldne tilfeller av lactobacillus eller bifidobacillus bakteriemi (ikke assosiert med VSL#3), vanligvis hos alvorlig svekket immunforsvar eller sykehusinfeksjoner hos personer som ikke tar probiotika. En 8-årig retrospektiv studie i et stort akademisk medisinsk senter i USA fant en maksimal forekomst av probiotisk bakteriemi på 0,2 % blant innlagte probiotikamottakere [Simkins 2013]. En omfattende gjennomgang av US Department of Health and Human Services (DHHS) fullført i 2011 av 387 saksserier og randomiserte kontrollerte studier som involverte over 24 000 pasienter fant ingen tilfeller der bruk av et produkt inkludert Lactobacillus, Bifidobacterium, Saccharomyces, Streptococcus, Enterococcus, eller Bacillus førte til sykehusinnleggelse [Hempel 2011]. Bevis for sykehusinnleggelser eller bakteriemier på grunn av bruk av probiotika kom kun fra kasusrapporter og var sjeldne. DHHS-studien fant ingen bevis for økte bivirkninger forbundet med bruk av probiotika, men la til at "sjeldne bivirkninger er vanskelige å vurdere, og til tross for det betydelige antallet publikasjoner, er den nåværende litteraturen ikke godt rustet til å svare på spørsmål om sikkerheten til probiotiske intervensjoner med selvtillit". Et uavhengig panel av mattrygghetseksperter konkluderte med at VSL#3® er "Generally Recognized As Safe (GRAS) for medisinsk matbruk." GRAS er en betegnelse fra U.S. Food and Drug Administration (FDA) som anerkjenner visse mattilsetningsstoffer som trygge under betingelsene for deres tiltenkte bruk av kvalifiserte eksperter. For å motta en slik anerkjennelse må produktet etablere en konsensus om ekspertuttalelser angående sikkerheten ved bruk basert på en gjennomgang av vitenskapelig bevis.

Begrunnelse for en enkeltarmsdesign - Hypotesen som testes er at oralt tilskudd av probiotiske bakterier vil redusere endotoksemi og endotoksinassosiert makrofag- og T-celleaktivering hos HIV-infiserte personer. Fordi vi forventer at endotoksin- og makrofag-/T-celleaktiveringsnivåer forblir stabile (eller kanskje sakte øker) hos personer som ikke får ART [Deeks 2004], vil en enkeltarmsstudie tillate oss å avgjøre om intervensjonen har effekt. I denne studien vil personer med CD4+ T-celletall >350 celler/mm3 bli registrert. Blant personer med CD4+ T-celletall >350 celler/mm3 var frekvensen av AIDS og ikke-AIDS hendelser 0,7 hendelser per 100 personår [Baker 2008], så etterforskerne forventer at disse komplikasjonene er usannsynlige under studien. Nylig har WHOs retningslinjer endret for å anbefale å starte ART når den HIV-infiserte personens CD4+ T-celletall er

STUDIEDESIGN - Dette er en enkeltarmsstudie for å evaluere effekten av 12 ukers kombinasjon oralt probiotisk tilskudd (VSL#3) på biomarkører for mikrobiell translokasjon, monocytt- og T-celleaktivering og betennelse i blodet hos kronisk HIV-infiserte malier. kvinnelige forsøkspersoner med CD4+ T-celletall ≥ 350 celler/mm3 som ikke får ART. Emner vil bli revurdert i uke 24 for å fastslå bærekraften til eventuelle endringer. Denne studien vil omfatte 50 fag. Blodplasma/serum og fekal prøvetaking vil skje ved baseline, 4, 12 og 24 uker. Alle forsøkspersoner vil bli undersøkt for tarmparasitter innen 45 dager før studiestart. Detaljert demografi, vekt og BMI, avføringsfrekvens, symptomer, ART-historie, CD4 og HIV RNA vil bli registrert. Et spørreskjema for stressvurdering fylles ut ved baseline og uke 12