VS002A w leczeniu ostrej wodnistej biegunki u niemowląt i małych dzieci

Hipoteza do sprawdzenia:

Aminokwasowy ORS „VS002A” skraca czas trwania wodnistej biegunki innej niż cholera u niemowląt i małych dzieci w porównaniu ze standardowym leczeniem WHO-ORS.

Konkretne cele:

1. Ocena i porównanie odpowiedzi klinicznych (czas trwania biegunki, ilość wydalanego stolca, spożycie DPN i sukces kliniczny) u niemowląt i małych dzieci cierpiących na ostrą wodnistą biegunkę inną niż cholera leczonych standardowymi ORS WHO na bazie glukozy i ORS na bazie aminokwasów „VS002A” „.
2. Ocena i porównanie zaburzeń równowagi elektrolitowej jako możliwych powikłań u niemowląt i małych dzieci cierpiących na ostrą wodnistą biegunkę inną niż cholera leczonych standardowymi ORS WHO na bazie glukozy i ORS na bazie aminokwasów „VS002A”.

Tło projektu wraz ze wstępnymi obserwacjami:

Zaburzenia biegunkowe stanowią główną przyczynę zachorowalności i śmiertelności na całym świecie i nadal stanowią poważny problem, szczególnie w krajach rozwijających się (Platts-Mills, 2015; WHO/UNICEF, 2013; Bern, 1992). Szacunki pokazują, że w roku 2010 na całym świecie wystąpiło 1,7 miliarda epizodów biegunki i 7,6 miliona zgonów u dzieci w wieku poniżej 5 lat, głównie w krajach rozwijających się; 72% zgonów miało miejsce w pierwszych 2 latach życia (Liu, 2012, 2015; Walker, 2013). W regionie Azji Południowo-Wschodniej biegunka jest odpowiedzialna za ponad 20% wszystkich zgonów wśród niemowląt i małych dzieci (Liu, 2012, 2015).

Ostre zakaźne choroby biegunkowe są wywoływane przez wiele patogenów bakteryjnych. Patogeny bakteryjne obejmują Vibrio cholerae, enterotoksyczne Escherichia coli, Shigella, Salmonella i Campylobacter. Rotawirus jest najważniejszym wirusowym patogenem powodującym biegunkę, a także główną przyczyną biegunki u niemowląt, podczas gdy Entamoeba histolytica, Giardia lamblia i Cryptosporidia to ważne pasożyty wywołujące biegunkę. Na podstawie mechanizmów patogenetycznych organizmy te można ogólnie podzielić na dwie grupy – wydzielnicze i inwazyjne. V. cholerae jest prototypowym patogenem powodującym biegunkę wydzielniczą poprzez uwolnienie enterotoksyny, która stymuluje wydzielanie jelitowe poprzez wewnątrzkomórkową akumulację cyklicznego AMP (Fasano, 2002). Występuje nieznaczny stan zapalny lub zmiany strukturalne w błonie śluzowej jelit, a biegunka ma charakter wodnisty. Dostateczna utrata płynów i elektrolitów prowadzi do odwodnienia, dlatego podstawą leczenia pacjentów z ostrą zakaźną biegunką wydzielniczą jest uzupełnianie płynów. Z drugiej strony Shigella (prototypowy inwazyjny patogen) atakuje błonę śluzową jelit i wywołuje reakcję zapalną, powodując chorobę czerwonki (Levine, 1982). Ilość utraty płynów jest minimalna, a leczenie wymaga zazwyczaj antybiotyków. W krajach rozwijających się najnowsze badania pokazują, że najczęstszymi drobnoustrojowymi przyczynami umiarkowanych i ciężkich chorób biegunkowych u niemowląt i małych dzieci są: rotawirus, Cryptosporidium, enterotoksyczna E. coli wytwarzająca termostabilną toksynę (ST-ETEC, z dodatkiem lub bez koekspresja termolabilnej enetrotoksyny) i Shigella (Kotloff, 2013; Liu, 2016).

Standardową interwencją kliniczną w przypadku ostrej wodnistej biegunki jest stosowanie doustnego roztworu nawadniającego (ORS), kontynuacja karmienia i doustna suplementacja cynku (WHO/UNICEF, 2013; WHO, 1995). Opracowanie DPN w leczeniu odwodnienia spowodowanego biegunką jest jednym z najważniejszych postępów terapeutycznych w historii medycyny. Opiera się na obserwacjach, że nawet w wydzielniczym jelicie cienkim możliwe jest osiągnięcie dodatniej równowagi płynów i elektrolitów w jelitach poprzez dodanie glukozy do roztworu soli (Pierce, 1968; Fordtran, 1975). ORT jest obecnie uznawana za główne osiągnięcie naukowe o ogromnym znaczeniu praktycznym. Roztwór ORT zalecany obecnie przez WHO/UNICEF zawiera glukozę, chlorek sodu, chlorek potasu i dwuwodny cytrynian trisodu, który jest optymalny do nawadniania pacjentów w każdym wieku z odwodnieniem spowodowanym ostrą biegunką o dowolnej etiologii. Szacuje się, że sam DPN może skutecznie nawodnić 90% pacjentów odwodnionych w wyniku ostrej biegunki, którzy wcześniej wymagaliby terapii dożylnej (Hirschorn, 1991).

Jednakże ORT w obecnym składzie ORS ma pewne ograniczenia – nie zmniejsza objętości, częstotliwości ani czasu trwania biegunki (Mahalanabis, 1996). Stanowi to ograniczenie w akceptacji ORT jako metody leczenia biegunki, ponieważ matki i pracownicy służby zdrowia oczekują wcześniejszego powrotu do zdrowia i zmniejszonego nasilenia choroby, co częściowo jest odpowiedzialne za powszechne stosowanie nieskutecznych (i często szkodliwych) leków. antybiotyki i inne leki przeciwbiegunkowe. Ograniczenia te skłoniły do ​​opracowania koncepcji ulepszonego ORS (początkowo określanego mianem „super ORS”) (Mahalanabis, 1986). Koncepcyjnie ulepszony DPN powinien być w stanie zmniejszyć objętość stolca (poprzez zwiększenie lepszego wchłaniania zwrotnego płynu wydzielanego do jelita cienkiego), skrócić czas trwania biegunki (poprzez zmniejszenie przepływu ścieków z jelita krętego i stymulację ratowania okrężnicy) oraz zmniejszyć odsetek niepowodzeń ORT u pacjentów z dużą szybkością oczyszczania. Do opracowania i przetestowania ulepszonych ORS zastosowano kilka strategii, w tym zastosowanie aminokwasów oprócz glukozy, zastąpienie glukozy polimerami glukozy, użycie zbóż zamiast glukozy, dodanie niewchłanialnych produktów fermentacyjnych do ORS i obniżenie ORS -osmolarny poprzez zmniejszenie stężenia glukozy i sodu. Polecany ostatnio hipoosmolarny ORS jest efektem intensywnych poszukiwań takiego udoskonalonego ORS. Chociaż nowy hipoosmolarny DPN jest skuteczniejszy niż poprzednio standardowy DPN, czas trwania biegunki w dalszym ciągu nie ulega skróceniu, a ORT ma swoje niepowodzenia (Alam, 1999). Zatem istnieje pole do dalszych udoskonaleń ORT.

ORS wykorzystuje sprzężony z glukozą mechanizm jelitowego transportu sodu przez błonę światła za pomocą białkowego kotransportera 1 glukozy i sodu (SGLT1). Chociaż niezależne od składników odżywczych wchłanianie sodu przez błonę szczoteczkową nabłonka jelitowego jest upośledzone w przypadku biegunki, zachowany jest współtransport sodu i glukozy. Umożliwia to wchłanianie sodu, a tym samym wody, jak zapewniają doustne roztwory nawadniające (ryc. 1). Kluczem do sukcesu stosowania DPN w celu nawodnienia jest fakt, że te procesy fizjologiczne pozostają nienaruszone, nawet w przypadku ciężkiej biegunki.

Jednakże, chociaż ORS znacznie zwiększa wchłanianie sodu stymulowane glukozą i koryguje odwodnienie, nie zmniejsza znacząco wydalania stolca, co jest jedną z głównych przyczyn niedostatecznego wykorzystania DPN (Greenough, 1993; Wagner, 2015). Chociaż nie ustalono odpowiedniego wyjaśnienia tego zjawiska, można wyjaśnić, czy glukoza stymuluje również wydzielanie anionów. W rzeczywistości, w oparciu o badania in vitro dotyczące wpływu glukozy na aktywne chlorki i wydzielanie płynów w mysich komórkach jelita cienkiego i ludzkich komórkach gruczolakoraka jelita grubego (Caco-2), glukoza nie tylko zwiększa wchłanianie sodu poprzez SGLT1, co jest zjawiskiem dobrze ugruntowanym, ale także stymulował wydzielanie aktywnego elektrogennego chlorku poprzez wzrost wewnątrzkomórkowego Ca2+ (Yin, 2014, AJP Cell). W warunkach klinicznych lub eksperymentalnych stymulowane glukozą wydzielanie chlorków najprawdopodobniej zachodzi w obszarze komórek kosmków. Obserwacje te wskazują na możliwość, że w stanach klinicznych, w których dochodzi do uszkodzenia kosmków i upośledzonej absorpcji sodu stymulowanej glukozą, glukoza może mieć szkodliwy wpływ na ogólny przepływ płynów i elektrolitów poprzez stymulację wydzielania aktywnego chlorku.

Oczekuje się, że u małych dzieci z ostrą wodnistą biegunką inną niż cholera odsetek niepowodzeń leczenia z powodu klinicznie widocznej nietolerancji glukozy wynosi około 2% (Santosham M, 1982). Jednakże u 30% małych peruwiańskich dzieci z ostrą biegunką występowało wykrywalne zaburzenie wchłaniania glukozy prowadzące do niepowodzenia leczenia u 7% pacjentów (Salazar-Lindo E, 1986). Można zatem postawić hipotezę, że proste modyfikacje diety i/lub zmiany w składzie ORS, polegające na zastąpieniu glukozy związkami, które nie stymulują wydzielania chlorków, mogą znacząco zmienić przebieg procesu chorobowego.

Ponieważ niektóre obojętne aminokwasy (np. glicyna, L-alanina, L-glutamina) są również w stanie zwiększyć wchłanianie jonów sodu i wody, jedno z podejść do opracowania ulepszonego preparatu ORS opierało się na dodaniu obojętnych aminokwasów lub ich dipeptydów do WHO-ORS (Mahalanabis, 1983). . Pierwsze badania dotyczące DPN zawierających glicynę nie przyniosły jednoznacznych wyników; metaanaliza siedmiu badań klinicznych przeprowadzona później wykazała, że ​​preparaty ORS zawierające glukozę (lub maltodekstrynę) i glicynę (lub glicylo-glicynę) nie były klinicznie lepsze od standardowego ORS WHO (International Study Group on Improved ORS, 1991). Podsumowanie ośmiu badań klinicznych porównujących ORS zawierające L-alaninę z ORS WHO również wykazało zmienne wyniki; ogólnie rzecz biorąc, różnice u dzieci z biegunką inną niż cholera nie były istotne statystycznie (Bhan, 1994). Trzy badania kliniczne porównujące DPN zawierający glutaminę z ORS WHO wykazały, że nie przynosi on żadnych korzyści klinicznych u dzieci chorych na biegunkę inną niż cholera (Bhan, 1994). Wspólną cechą wszystkich badań jest to, że wszystkie eksperymentalne ORS zawierające aminokwasy zawierały także glukozę w zmiennych ilościach (9 g/l do 20 g/l); także większość tych roztworów miała stosunkowo wysoką osmolarność (320 - 400 mosmol/l). Jedno badanie, w którym porównano DPN zawierający glutaminę niezawierającą glukozy z ORS WHO, wykazało podobną skuteczność u dzieci z ostrą biegunką inną niż cholera (Gutierrez, 2007); należy zauważyć, że glutamina zachowuje się jak glukoza w stymulowaniu wydzielania anionów (Yin, 2014). W badaniu porównującym ORS zawierające glukozę uzupełnioną L-izoleucyną z ORS WHO u małych dzieci z ostrą biegunką różnice nie były istotne statystycznie (Alam, 2011). Jednakże u dorosłych pacjentów cierpiących na ciężką cholerę stwierdzono, że DPN z dodatkiem L-histydyny jest skuteczniejszy od DPN niezawierającego histydyny; zarówno roztwory eksperymentalne, jak i kontrolne były na bazie ryżu i nie zawierały glukozy (Rabbani GH, 2005). W innym badaniu stwierdzono, że bezglukozowy DPN na bazie peptylozy jest bardziej korzystny i akceptowalny niż WHO-ORS w leczeniu, głównie ostrej, wodnistej biegunki u dzieci (Simakachorn, 1993).

Poprzednie badania dotyczące VS002:

Entrinsic Bioscience, mała firma utworzona na bazie własności intelektualnej Uniwersytetu Florydy (UF), opracowała niezawierającą cukru, trwałą w przechowywaniu żywność leczniczą nawadniającą na bazie aminokwasów, która skutecznie nawadnia i poprawia funkcję barierową jelit po infekcjach ukierunkowanych na przewód żołądkowo-jelitowy (GI). Zastrzeżona formuła wybranych aminokwasów VS002 nie zawiera glukozy. Badania na ludziach i zwierzętach wykazały, że bezcukrowy VS002 jest skutecznym roztworem nawadniającym w różnych okolicznościach.

Napromieniowanie zwiększa przepuszczalność parakomórkową w jelitach, co wiąże się z zaburzeniami wchłaniania składników odżywczych, brakiem równowagi płynów i translokacją bakterii. Ponadto napromienianie powoduje wydzielanie aktywnych jonów chlorkowych i utratę płynów oraz ogranicza transport wielu węglowodanów, białek i elektrolitów. W serii badań nad zapaleniem jelit wywołanym promieniowaniem z towarzyszącym zanikiem kosmków, określono optymalny skład nowego ORS w oparciu o obserwacje, że włączenie określonych aminokwasów powoduje zaciśnięcie bariery śluzowej i odwrócenie objawów zapalenia jelit wywołanego promieniowaniem. dysfunkcja (Yin, 2014). Zatem VS002 składa się wyłącznie z aminokwasów, które poprawiają wchłanianie elektrolitów i wody oraz korygują zwiększoną przepuszczalność jelit obserwowaną po napromieniowaniu i chorobie zakaźnej.

Zaobserwowano, że niektóre szlaki transportu sodu oparte na aminokwasach stają się dominującym szlakiem kompensującym stres. Szlaki te można wykorzystać do nawodnienia komórek nabłonka jelitowego i przywrócenia prawidłowej funkcji jelit. Osiem specyficznych aminokwasów zachowało swoją zdolność absorpcyjną ze światła jelita po napromieniowaniu, a jednocześnie zmniejszyło przepuszczalność międzykomórkową: lizyna, kwas asparaginowy, glicyna, izoleucyna, treonina, tyrozyna, walina i seryna.

Badania z użyciem VS002 wykazały, że podawanie VS002 i) szybko nawadnia, zwiększając wchłanianie płynów i elektrolitów, ii) napina barierę śluzówkową, zmniejszając w ten sposób miejscowy i ogólnoustrojowy stan zapalny oraz iii) zwiększa liczbę krypt i wysokość kosmków, prowadząc do zwiększenia powierzchni obszar absorpcji. Podawanie VS002 nie wiąże się z żadną toksycznością, a wyniki badań na zwierzętach i ludziach sugerują, że VS002 może służyć jako wysoce bezpieczna i skuteczna opieka wspomagająca zamiast standardowych DPN (Yin, 2014; Cheuvront, 2018; Clarke, 2018; Sollanek, 2018).

Wyniki badań in vivo Napromieniowane myszy: Napromieniowane myszy traktowano solą fizjologiczną lub VS002 przez 14 dni. Leczenie VS002 zmniejszyło śmiertelność, utrzymało masę ciała, zmniejszyło pica (wskaźnik nudności) i poprawiło wchłanianie elektrolitów i składników odżywczych (Yin, 2014; 2017). Myszy z enterotoksyną rotawirusa: Myszy wystawiono na działanie enterotoksyny rotawirusa (NSP4), a fragmenty jelit wyczyszczono przetestowano pod kątem transportu in vitro i stwierdzono, że transport sodu związany z glukozą jest znacznie upośledzony wraz ze zwiększonym wydzielaniem chlorków w obecności NSP4. Glukoza w obecności NSP4 dodatkowo zwiększała wydzielanie chlorków (Yin, 2017). Zdrowi ludzie: badania na zdrowych ludziach wykazały i) bezpieczeństwo VS002; oraz ii) skuteczność nawadniania w porównaniu z różnymi dostępnymi w handlu napojami zawierającymi glukozę (napój dla sportowców, ORS). Do badań tych włączono osoby dorosłe z biegunką, zdrowych żołnierzy, młodych studentów i osoby starsze (> 60 lat). Zatem podawanie VS002 zawierającego osiem aminokwasów w celu zwiększenia wchłaniania wody jelitowej i elektrolitów wiązało się z bezpiecznym nawodnieniem. Dalsze szczegóły badania znajdują się poniżej.

VS002 podano > 250 dorosłym leczonym z powodu biegunki w Indonezji i na Filipinach. Spożycie VS002 było dobrze tolerowane przez wszystkich uczestników i nie zaobserwowano żadnych działań niepożądanych (Olveda, 2016; Abdulah, 2018).

W badaniu przeprowadzonym na zdrowych żołnierzach amerykańskich i cywilach (n = 26, mężczyźni i kobiety) sprawdzano wpływ nawodnienia za pomocą zwykłego napoju sportowego lub VS002 po ataku odwodnienia hipertonicznego lub izotonicznego (3–4% masy ciała). Nawodnienie za pomocą VS002 spowodowało lepsze nawodnienie przestrzeni zewnątrzkomórkowej w porównaniu ze zwykłym napojem sportowym, a także większą retencję płynów w grupie VS002 (p < 0,05). Spożycie VS002 było dobrze tolerowane przez wszystkich uczestników i nie zaobserwowano żadnych działań niepożądanych (Cheuvront, 2018).

W innym badaniu oceniano zdolność VS002 do optymalizacji nawodnienia w porównaniu z wodą u zdrowych dorosłych (n = 40, mężczyźni i kobiety). Spożycie VS002 spowodowało lepszą retencję w porównaniu z wodą (p < 0,05). Spożycie VS002 było dobrze tolerowane przez wszystkich uczestników i nie zaobserwowano żadnych działań niepożądanych (Sollanek, 2018).

Porównano także zdolność VS002 do optymalizacji nawodnienia u młodszych i starszych osób dorosłych (n = 24, mężczyźni i kobiety). Spożycie VS002 spowodowało lepszą retencję w porównaniu z wodą (p < 0,05). Spożycie VS002 było dobrze tolerowane przez wszystkich uczestników i nie zaobserwowano żadnych działań niepożądanych (Clarke, 2019).

W randomizowanym badaniu z podwójnie ślepą próbą oceniającym skuteczność VS002, 587 dorosłych pacjentów otrzymywało albo WHO-ORS, albo VS002 w leczeniu biegunki. Wyniki dotyczące bezpieczeństwa wykazały, że u żadnego pacjenta przyjmującego VS002 nie wystąpiły żadne poważne zdarzenia niepożądane, podczas gdy u niewielkiej liczby pacjentów przyjmujących WHO-ORS wystąpiły jakiekolwiek poważne zdarzenia niepożądane. Dane dotyczące skuteczności dotyczące odsetka wyleczeń klinicznych nie były istotne klinicznie ani statystycznie pomiędzy grupami leczenia.

Dlatego też przypuszcza się, że VS002 będzie również skuteczniejszy od WHO-ORS w leczeniu ostrej, wodnistej biegunki innej niż cholera u niemowląt i małych dzieci.

Zaawansowane ORS na bazie aminokwasów: VS002A Tradycyjne doustne roztwory nawadniające (ORS) zawierają cukry, które stymulują wchłanianie sodu i wody w jelitach poprzez różne mechanizmy. Niedoceniano jednak faktu, że tradycyjne DPN nie mają działania przeciwbiegunkowego i mogą zaostrzać zakaźną wydzielinę biegunkową (Yin i in., 2017).

Dane bezpieczeństwa zaawansowanego ORS na bazie aminokwasów: VS002A

Aminokwasy będące dodatkami do żywności można bezpiecznie stosować jako składniki odżywcze dodawane do żywności w postaci pojedynczych aminokwasów w postaci wolnej, uwodnionej lub bezwodnej lub w postaci soli chlorowodorkowej, sodowej lub potasowej:

(1) L-alanina; (2) L-arginina; (3) L-Asparagina; (4) Kwas L-asparaginowy; (5) L-cysteina; (6) L-cystyna; (7) Kwas L-glutaminowy; (8) L-Glutamina; (9) Kwas aminooctowy (glicyna); (10) L-histydyna; (11) LIzoleucyna; (12) L-Leucyna; (13) L-lizyna; (14) DL-metionina (nie do żywności dla niemowląt); (15) LMetionina; (16) L-fenyloalanina; (17) L-prolina; (18) L-seryna; (19) L-treonina; (20) LTryptofan; (21) L-tyrozyna; (22) L-Walina.

Formuły aminokwasowe EBS są w pełni zgodne z wymogami FDA 21 CFR.

Biomarkery zdrowia jelit Chociaż doustna terapia nawadniająca znacznie zmniejszyła śmiertelność związaną z biegunką, ryzyko chorób biegunkowych nadal występuje u dzieci poniżej 5. roku życia, które żyją w niehigienicznych warunkach i przy ograniczonych zasobach zdrowia publicznego. Przyczynia się to do 43% zahamowania wzrostu i zaburzeń rozwoju poznawczego, co dotyka jedną piątą dzieci na całym świecie i jedną trzecią dzieci w krajach o niskich i średnich dochodach (LMIC) (Guerrant, 2013; Kosek, 2013). Błędne koło infekcji jelitowych i niedożywienia często prowadzi do enteropatii na dłuższy czas u małych dzieci, gdy brakuje im odpowiedniej wody i urządzeń sanitarnych (Guerrant, 2013; Owino, 2016). Ten typ enteropatii nazywany jest środowiskową dysfunkcją jelit (EED).

EED, wcześniej znana jako enteropatia tropikalna lub enteropatia środowiskowa, jest podostrym stanem zapalnym błony śluzowej jelita cienkiego o nieznanej etiologii (Ramakrishna, 2006). Charakteryzuje się zmianami strukturalnymi w jelicie cienkim, w tym zanikiem kosmków i przerostem krypt, upośledzającymi wchłanianie składników odżywczych i barierę patogenną (zwiększona przepuszczalność i komórki zapalne), upośledzoną funkcją odpornościową jelit, zespołem złego wchłaniania, zahamowaniem wzrostu i ogólnie bezobjawową, w odróżnieniu od choroby biegunkowej ( Owino, 2016; Sullivan, 1991).

Dane z krajów LMIC, w tym z Bangladeszu, dotyczące zmian zapalnych i patologicznych w ścianie jelita, takich jak EED, u dzieci z biegunką są ograniczone. W tym badaniu będziemy badać stężenie cytruliny (CIT) w osoczu jako potencjalny marker funkcjonalnej masy enterocytów i funkcji absorpcyjnych jelita oraz stosunek tryptofanu do kyanureniny (KT) jako markera zapalenia jelit.

CIT jest aminokwasem wytwarzanym przez komórki nabłonka jelit, którego poziom jest niższy u pacjentów z enteropatią. W jednym badaniu na zwierzętach wykazano niższy poziom CIT w osoczu u nowonarodzonych cieląt z biegunką w porównaniu ze zdrową grupą kontrolną (Gultekin, 2019). Tryptofan (TRP), niezbędny aminokwas pochodzenia roślinnego (EAA), jest niezbędny do wspierania wzrostu i zdrowia człowieka. W odpowiedzi na infekcję TRP jest głównie katabolizowany przez enzym 2,3-dioksygenazę indoloaminową (IDO) do toksycznego metabolitu kinureniny (KYN). Stwierdzono, że niski poziom TRP w osoczu, wysoki współczynnik KYN i podwyższony współczynnik KT są powiązane z infekcjami (np. u pacjentów z nieswoistym zapaleniem jelit występuje biegunka) i przewlekła aktywacja immunologiczna (Kosek, 2016).