Bovint laktoferrin som en naturlig regim för selektiv dekontaminering av matsmältningskanalen hos patienter med långvarig mekanisk ventilation (LFasSDD)

Bakgrund Nosokomial infektion Nosokomial infektion, särskilt de som orsakas av bakterier som är resistenta mot antibiotika, är ett stort hot mot intensivvårdsmedicin. En systemöversikt visade att 10-20 % av patienterna som får mekanisk ventilation (MV) mer än 48 timmar kommer att utveckla ventilatorassocierad pneumoni (VAP), patienter som utvecklar VAP har dubbelt så stor risk att dö jämfört med liknande patienter utan VAP, och patienter som utvecklar VAP har i ytterligare sjukhuskostnader mer än $ 10.019 [1].

Samma problem uppstår i Respiratory Care Centers (RCCs) som är utformade för att ta hand om patienter med förlängd mekanisk ventilation (PMV), MV i mer än 21 dagar, i Taiwan. En rapport från Taiwan visade att nosokomial infektionsfrekvens i RCC är cirka 40% och att patienterna utvecklar nosokomial infektion har lägre avvänjningsfrekvens och högre dödlighet jämfört med patienter utan infektion [2]. Det har uppskattats att 50 % till 60 % av den nosokomiala infektionen som inträffar varje år i USA orsakas av antibiotikaresistenta bakteriestammar [3]. Denna höga andel av resistenta stammar ökar sjukligheten, dödligheten och de medicinska kostnaderna för infektion. Att förebygga infektion och begränsa uppkomsten av antibiotikaresistenta stammar är två viktiga frågor inom intensivvårdsmedicin.

Selektiv dekontaminering av matsmältningskanalen (SDD) En av de aktuella hypoteserna om nosokomial infektion är att kolonisering av nasofarynx och orofarynx predisponerar patienter för utveckling av nosokomial lunginflammation, och den bakteriella överväxten i tarmkanalen ökar tarmväggens permeabilitet, vilket leder till bakteriell translokation. och sepsis. Selektiv dekontaminering av matsmältningskanalen (SDD), som syftar till att utrota kolonisering av potentiella patogener från orofarynx och mag-tarmkanalen, är en av strategierna för att minska ventilatorassocierad pneumoni (VAP) och sepsis hos kritiskt sjuka patienter. Kontroverser finns om effektiviteten av SDD för att minska dödligheten och förhindra antibiotikaresistens [4-6]. De nuvarande SDD-regimerna kan skapa selektivt tryck och inducera uppkomsten av meticillinresistenta Staphylococcus aureus (MRSA), gramnegativa baciller som hyser utökat spektrum β-laktamaser (ESBL) och till och med Candida [7, 8]. Därför måste SDD-forskning syfta till att hitta en idealisk regim som är effektiv på de flesta patogener samtidigt som den anaeroba floran lämnas ostörd.

Laktoferrin Laktoferrin (LF) är ett järnbindande glykoprotein som finns i mjölk och olika yttre sekret såsom saliv, tårar, luftvägssekretion och granulat av neutrofiler, vilket innebär en viktig roll i medfödd immunitet. Detta protein har ett antal biologiska funktioner, inklusive antimikrobiella, antitumör-, antioxidant- och immunmodulerande effekter. Partiell nedbrytning av LF av pepsin i magen kan ge upphov till peptider som kallas laktoferricin med mer potent antimikrobiell aktivitet. LF och laktoferricin har visat sig hämma tillväxten av ett antal patogena bakterier inklusive antibiotikaresistenta stammar, svampar och även virus i både in vitro och in vivo studier [9,10]. I musexperiment minskade oral administrering av bovint LF bakteriella infektioner i mag-tarmkanalen [9] samtidigt som det främjade tillväxten av bakterier med lågt järnbehov såsom Lactobacillus och Bifidobacteria, som allmänt tros vara fördelaktiga för värden [11].

Bovint laktoferrin (bLF) och humant laktoferrin (hLF) har hög (77 %) aminosyrahomologi, där bLF uppvisar ännu högre antimikrobiell aktivitet in vitro än hLF.5 Bovint laktoferrin har beviljats ​​GRAS-status (allmänt erkänd som säker) av USA Food and Drug Administration [12] och på grundval av detta läggs till modersmjölksersättning av många tillverkare utan rapporterade negativa effekter. Trots många lovande in vitro- och djurexperimentdata är klinisk information om bLF knapphändig, utan studier som undersöker effekterna av bLF-tillskott hos patienter med långvarig mekanisk ventilation.

Våra tidigare studier Vi har tidigare visat att både rekombinant gris LF (pLF) producerad från jäst [13] och en syntetisk 20-rester gris laktoferricinpeptid [11] uppvisar antimikrobiell aktivitet in vitro. Dess bakteriedödande aktivitet var fyra gånger effektivare än humant laktoferricin [14].

I vår senaste rapport [15] utförde vi patogena utmaningar i matsmältningskanalen i en transgen mjölkmatad djurmodell för att testa om gris LF (pLF) är en effektiv SDD-regim. Transgena möss uttryckte rekombinant LF i sin mjölk vid 120 ± 13,6 mg/L under laktationsstadiet och matades med normala CD-1-mössungar under 4 veckor. Valparna utmanades därefter med patogena Escherichia coli, Staphylococcus aureus och Candida albicans. Grupperna som matades med pLF transgen mjölk visade statistiskt signifikanta förbättringar i viktökning, lägre bakterieantal i tarmvätska, blod och lever, och friskare mikrovilli i tunntarmsvävnaden, lägre proinflammatoriska cytokiner jämfört med kontrollgrupperna som fick normal mjölk . Resultaten visade att rekombinant pLF uttryckt i mjölken från transgena möss och matats till mössungar ledde till bredspektrum antimikrobiell aktivitet i matsmältningskanalen och skyddade slemhinnan i tunntarmen från skador, vilket antyder att gris LF kan användas som en effektiv selektiv dekontaminant av matsmältningskanalen.

Syfte med denna studie Denna studie är en prospektiv, randomiserad, dubbelblind, placebokontrollerad klinisk prövning som undersöker om oralt tillskott med bLF minskar nosokomial infektion, sepsis och till och med mortalitet hos patienter med långvarig mekanisk ventilation.

Metoder Patienter Mellan den 1 juli 2010 och den 30 juni 2012 kommer vi att registrera cirka 280 patienter med mekanisk ventilation i mer än 21 dagar och inga uppenbara tecken på infektion vid inläggning på våra Respiratory Care Centers (RCC) för kliniska studier. Studien har skickats till etikkommittéerna vid China Medical University Hospital för godkännande. Patienter eller vårdnadshavare lämnar skriftligt informerat samtycke efter vår förklaring. Uteslutningskriterier var informerat samtycke som saknades/vägrades, pågående antibiotikabehandling för infektion, förutspådd dödlighet inom 7 dagar. Alla patienter kommer att följas upp till dödsfall eller utskrivning från vårt sjukhus.

Mål Det primära målet är att utvärdera effektiviteten av bLF för att förebygga den första episoden av nosokomial infektion och sepsis av bakteriellt eller svampursprung efter inläggning på RCC. Sekundära mål är bedömningar av förekomsten av lunginflammation, urinvägsinfektion och sepsis, dödlighet före utskrivning (totalt och sepsis-tillskrivet), avvänjningsfrekvens från MV, totalt antal dagar av MV, förändring av immunförsvar, cytokiner och leverfunktion och negativa effekter eller intolerans.

Studiedesign Laktoferrin och placebo kommer att maskeras som läkemedel A och B i fabriken. Randomisering kommer att stratifieras efter centrum och patienter kommer att randomiseras till A- eller B-grupper genom en slumptalstabellsekvens efter att informerat samtycke har erhållits. Inga patienter, forskningssjuksköterskor, utredare eller annan medicinsk personal i RCC kommer att känna till uppdraget under studieperioden.

Patienterna kommer att få antingen bLF (10 mg/kg/dag) (Westland Co-operative Dairy Company, Nya Zeeland) eller placebo (stärkelse) som kontroll. Doseringen av bLF baseras på det genomsnittliga hLF-intaget som nyfödda med mycket låg kroppsvikt får i sig tillsammans med moders mjölk under de första 2 levnadsveckorna (30-150 mg/d) [16] och bLF 200 mg två gånger dagligen har visat sig vara effektiva för att undertrycka Helicobacter pylori [17]. Läkemedelsadministrationen kommer att påbörjas inom 24 timmar efter RCC-inläggning och kommer att pågå i 6 veckor eller fram till utskrivning. Medicinering och näringsstöd kommer att ordineras som medicinsk rutin.

Systematisk övervakning av biverkningar (t.ex. kräkningar, matintolerans, hudutslag) kommer att utföras genom daglig undersökning. Veckovis övervakning av leverfunktion, fullständiga blodvärden, CD4/CD8, cytokiner (TNF-alfa, IFN-gamma, IL-1, IL-2, IL-12, IL-18) kommer att utföras [18,19].

Definition av resultat Diagnosen sepsis baseras på detektering av kliniska tecken och symtom av ansvariga läkare, närvaro av laboratoriefynd som överensstämmer med sepsis och isolering av en orsakande organism från blod eller kroppsvätskor. Patienter med en episod av sepsis fortsätter att få uppföljning tills döden eller utskrivning från RCC för sekundära utfall [16]. VAP kännetecknas av närvaron av tecken på luftvägsinfektion (feber, leukocytos och purulent luftvägssekret), och ett nytt och ihållande infiltrat på lungröntgen hos patienter som genomgår MV [20]. Urinvägsinfektioner diagnostiseras genom isolering av en patogen från urin som samlats upp genom suprapubisk punktering eller blåskateterisering, med tillväxt på mer än 100 000 bakterier/ml eller mer än 10 000 svampar/ml. Framgång för avvänjning från MV definieras som inget behov av MV under mer än 5 dagar.

Statistisk analys Provstorleksanalys förutspådde att totalt 131 MV-patienter i varje grupp skulle behövas för att upptäcka en relativ skillnad mellan behandlade och obehandlade patienter på minst 60 % (minskning från 20 % till 6 %) för dödlighet baserat på dubbelsidigt test med typ I-fel på 0,05 eller mindre och 80 % effekt på 80 %. Kvantitativa variabler kommer att uttryckas som medelvärde och standardavvikelse. Kategoriska variabler kommer att representeras av procentsatser. Univariata analyser som utforskade samband mellan individuella riskfaktorer och primära/sekundära utfall utfördes med Fishers exakta test för dikotoma variabler och Students t-test för kontinuerliga variabler. En multivariat logistisk regressionsmodell utförs för att undersöka effekten av relevanta riskfaktorer och relativa bidrag från de olika riskfaktorerna. Good of fit utvärderas genom logsannolikheten för den monterade modellen. Oddskvoter och deras 95 % konfidensintervall beräknas i den logistiska regressionsmodellen för att beskriva styrkan i sambandet mellan de kategoriska riskfaktorerna och utfallen. Alla tester är dubbelsidiga och ett p-värde på 0,05 anses vara statistiskt signifikant. All analys utförs med SAS mjukvaruversion 6.12 (SAS Institute Inc, Cary, NC).

FÖRVÄNTADE FYND

Våra resultat kan förväntas svara på följande frågor enligt följande:

1. Kan oralt tillskott av bLF förhindra nosokomial infektion hos patienter med PMV?
2. Kan oralt tillskott av bLF minska förekomsten av nosokomial infektion och minska användningen av antibiotika hos patienter med PMV?
3. Kan oralt tillskott av bLF minska dödligheten hos patienter med PMV?
4. Kan oralt tillskott av bLF öka avvänjningsfrekvensen från MV hos patienter med PMV?
5. Vilka är förändringarna i immunsystemet efter oralt tillskott av bLF hos patienter med PMV?

FÖRVÄNTAT BIDRAG FRÅN NUVARANDE PROJEKT Att förhindra infektion och begränsa uppkomsten av antibiotikaresistenta stammar är två viktiga frågor inom intensivvårdsmedicin. Att hitta en naturlig antimikrobiell peptid som en adjuvansterapi för antimikrobiella medel vid behandling av de antibiotikaresistenta stammarna, eller som en regim för att öka immuniteten och för att förhindra infektion är en av forskningsinriktningarna. LF är ett av de lovande medlen i många vitro- och djurstudier. Studien försöker undersöka om LF är en idealisk naturlig SDD-regim för att förebygga nosokomial lunginflammation eller sepsis hos patienter med PMV. Om resultatet är positivt kan LF användas kliniskt för att öka överlevnaden för de kritiskt sjuka patienterna, öka avvänjningsfrekvensen från MV, minska förskrivningen av antibiotika och slutligen läkarkostnaden.

REFERENSER (lista utan PMID-nr)

12. CFSAN/Office of Food Additive Safety. Myndighetens svarsbrev: GRAS meddelande nr GRN 000077. US Food and Drug Administrations webbplats. http:// www.fda.gov/Food/FoodIngredientsPackaging/GenerallyRecognizedasSafeGRAS/GRASListings/ucm154188.htm. 14 augusti 2001. Åtkomst 21 maj 2009.