Pilotstudie av oralt tillskott av probiotiska bakterier för att minska kronisk immunaktivering hos HIV-infekterade maliska kvinnor

Överdriven stimulering, aktivering av immunsystemet och associerad inflammation spelar en central roll i patogenesen av HIV-sjukdom. Nivån av T-cells- och monocytaktivering förutsäger hastigheten för HIV-sjukdomsprogression till AIDS, lutningen av CD4+ T-cellsförlust och dödlighet [Liu 1997, Liu 1998, Deeks 2004, Hunt 2008, Sandler 2011]. Mekanismen genom vilken HIV-sjukdom orsakar ihållande immunaktivering och inflammation är multifaktoriell och inkluderar den direkta patogena effekten av replikation, andra kroniska virusinfektioner, såväl som indirekta vägar. Det är nu allmänt accepterat att bakteriell translokation till den systemiska cirkulationen på grund av HIV-associerade tarmförändringar är en viktig del av denna patologi. Både HIV och simian immunbristvirus (SIV) infektion resulterar i snabb och djupgående utarmning av tarmslemhinnan Th17+CD4+ T-celler, viktiga immunceller som är associerade med att minska bakteriell translokation genom tarmväggen [Brenchley 2004, Raffetellu 2008]. Dessutom orsakar både HIV och SIV direkt skada på tarmepitelceller [Li 2008, Nazli 2010], och genuttrycksstudier av GI-slemhinnan har avslöjat HIV-associerad uppreglering av gener involverade i inflammatoriska och apoptotiska vägar och nedreglering av tight junction [ Sankaran 2008]. Dessa HIV-associerade tarmförändringar stör i slutändan den normala synergistiska samexistensen mellan människan och hans/hennes kommensala tarmmikrobiella flora, vilket resulterar i ökad translokation av tarmbakterieprodukter som endotoxin (även känd som lipopolysackarid) och bakteriellt 16s ribosomalt DNA till det systemiska omlopp. Här fungerar dessa bakteriella produkter som potenta stimuli för den ihållande T-cell- och monocytaktiveringen och inflammationen som driver HIV-sjukdomsprogression [Hunt 2008, Brenchley 2006, Jiang 2009]. Att behandla HIV med antiretroviral terapi (ART) korrigerar endast delvis denna tarmskada och relaterad inflammatorisk process.

Ett möjligt tillvägagångssätt för att lösa detta problem är att fylla på "ekologiska nischer" i tarmen med nyttiga bakterier eller "probiotika" såsom Lactobacillus och Bifidobacillus-arter, som kan vara utarmade hos HIV-infekterade personer och under vissa andra tillstånd. Probiotiska bakterier och deras biofilmer har visat sig stimulera medfödd immunitet och resultera i gynnsamma metabola förändringar som förbättrar tarmens epitelbarriär och Th17 T-cellsfunktioner och minskar tarminflammation och endotoxinläckage [Bassaganya-Rievra 2012, Pagnini 2009, Giamarellos-Bourboulis] . Detta har visat sig vara fördelaktigt i flera kliniska miljöer inklusive ulcerös kolit, illeal pouchinflammation och akut diarré hos barn [Tursi 2010, Miele 2009, Minmura 2004, Salari 2012]. Hos HIV-infekterade individer tycks patienter som behandlats med ART och som misslyckas med att uppnå den förväntade förbättringen av antalet CD4+ T-celler i blodet sakna den mätbara plasma 16s ribosomala DNA-signaturen från Lactobacillus arter eller ha lägre fekala koncentrationer av lactobacillus [Merlini 2011, Perez-Santiago 2013]. Primat SIV-modeller som använder pigtail-makaker har visat att Lactobacillus plantarum-tillskott förbättrar tarmens Th17 CD4-rekrytering, interleukin (IL)-17-uttryck, epitelial tight junction-proteinproduktion och minskar inflammatoriska kemokiner och IL-1B [Sankaran 2013]. En annan nyligen genomförd studie visade att SIV-infekterade makaker hade signifikant förbättrat antal tarmantigenpresenterande celler och mukosala CD4+ T-celler, minskad tarmlymfoidvävnadsfibros och minskade plasma d-dimernivåer när de gavs ART och en kombination av probiotiska bakterier (VSL#3) och L. rhamnosus CG) kontra ART enbart [Klatt 2013]. Således kan probiotika erbjuda viktiga fördelar för HIV-infekterade patienter genom att förbättra tarmslemhinnan och immunologisk funktion och minska den efterföljande bakteriella translokationen och immunaktiveringen som leder till AIDS.

Ett begränsat antal studier har tittat på probiotika för att minska diarré eller förbättra antalet CD4+ T-celler hos HIV-infekterade individer, särskilt i Afrika. Individer i Afrika söder om Sahara är mer benägna att ha diarré än i utvecklade länder och tarmmikrobiomet är annorlunda [Yatsunenko 2012], liksom den större bördan av tarmparasitos och patogena bakterier som Salmonella och Kolera. Vissa data tyder på att icke-HIV-infekterade individer (av afrikansk härkomst jämfört med kaukasier och kvinnor jämfört med män) kan ha större tarmpermeabilitet eller uppvisa mer uttalade systemiska inflammatoriska svar. En studie av 24 HIV-infekterade nigerianska kvinnor (CD4+ T-cellantal >200, inte på ART) med diarré randomiserades till att få 15 dagars yoghurt med eller utan probiotika (Lactobacillus rhamnosus CG och L. reuteri). Den probiotiska gruppen hade en upplösning av diarré och stabila eller förbättrade CD4+ T-celler efter en månad jämfört med yoghurt utan tillskott [Anukam 2008]. Liknande CD4-förbättringar observerades i en randomiserad probiotisk (Bifidobacterium bifidum och Streptococcus thermophilus) studie på HIV-infekterade afrikanska barn [Trois 2008]. En observationsstudie som undersökte introduktionen av probiotisk yoghurt, gjord av lokala HIV-infekterade kvinnor i ett låginkomstsamhälle i Tanzania, associerades med signifikant ökat antal CD4+ T-celler [Irvine 2010]. Probiotika har visat sig säkra och väl tolererade i dessa och andra [Irvine 2011, Kerac 2009, Hummelen 2011, Wolf 1998] studier av HIV-infekterade individer.

Skäl för urval och säkerhet av probiotiska bakterier - Alla Lactobacillus sp. och andra probiotiska bakterier kanske inte fungerar lika bra för att återställa tarmslemhinnans integritet och immunfunktion och gör det på ett säkert sätt. VSL#3® DS (Double-Strength, Sigma-Tau Pharmaceuticals) är ett välkarakteriserat vattenlösligt, levande (9 × 1011 bakterier/påse, en gång dagligen), frystorkat preparat av 8 probiotiska bakterier, som saknar L. rhamnosus men inkluderar tidigare diskuterade L. plantarum och S. thermophilus (tillsammans med Bifidobacterium breve, Bifidobacterium longum, Bifidobacterium infantis, Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus paracasei och Lactobacillus bulgaricus) som har studerats omfattande, med över 140 PubMed-citeringar sedan 19999. VSL#3 har visats in vitro och in vivo (råttmodell) öka tight junction-proteiner, minska tarmpermeabilitet, minska inflammation, förbättra medfödd immunitet och minska salmonellainvasion [Dai 2012, Mencarelli 2012, Appleyard 2011, Madsen 2001, Pagnini 2010, Gad 2011]. L. paracasei som finns i VSL#3 kodar för "laktocepin" ett proteas som selektivt bryter ned utsöndrade och cellassocierade kemokiner och minskad inflammation i en murin kolitmodell [von Schillde 2102]. Som tidigare noterats hade SIV-infekterade makaker förbättrat antal tarmantigenpresenterande celler och mukosala CD4+ T-celler när de gavs VSL#3 och L. rhamnosus jämfört med ART enbart [Klatt 2013].

Kliniskt har VSL#3 studerats omfattande för "pouchitis", som kan uppstå efter ileal pouch-anal anastomos för kronisk ulcerös kolit hos cirka 30 % av patienterna. Flera randomiserade kliniska prövningar och en Cochrane-databasöversikt stöder säkerheten och effekten av VSL#3 för att minska akut och kronisk påsinflammation [Holubar 2010]. VSL#3® DS är det enda probiotika som erkänts som ett effektivt verktyg för hantering av pouchit av American College of Gastroenterology såväl som German Association of Gastroenterology. På samma sätt var VSL#3 ett effektivt komplement vid skovvis mild till måttlig ulcerös kolit i en dubbelblind, randomiserad, placebokontrollerad studie [Tursi 2010]. I en randomiserad studie med 59 barn med colon irritabile var VSL#3 överlägsen placebo för att minska buksmärtor/besvär och uppblåsthet [Guandalini 2010]. En dubbelblind, randomiserad klinisk prövning av 229 patienter i riskzonen visade att VSL#3 kunde förhindra antibiotikarelaterad diarré [Selinger 2013]. VSL#3 har studerats på friska, gravida italienska kvinnor, cirrospatienter och kritiskt sjuka patienter utan säkerhetsproblem [Vitali 2012, Agrwal 2012, Gupta N 2013, Frohmader 2010].

Som tidigare nämnts identifierar den medicinska litteraturen endast sällsynta fall av laktobacillus eller bifidobacillus bakteriemi (ej associerad med VSL#3), i allmänhet hos patienter med allvarligt nedsatt immunförsvar eller nosokomiala, centrallinjerelaterade infektioner hos personer som inte tar probiotika. En 8-årig retrospektiv studie i ett stort amerikanskt akademiskt medicinskt center fann en maximal incidens av probiotisk bakteriemi på 0,2 % bland inlagda probiotikamottagare [Simkins 2013]. En omfattande granskning av U.S. Department of Health and Human Services (DHHS) genomförd 2011 av 387 fallserier och randomiserade kontrollerade prövningar som involverade över 24 000 patienter fann inga fall där användning av en produkt inklusive Lactobacillus, Bifidobacterium, Saccharomyces, Streptococcus, Enterococcus, eller Bacillus ledde till en sjukhusinläggning [Hempel 2011]. Bevis för sjukhusinläggningar eller bakteriemier på grund av probiotikaanvändning kom endast från fallrapporter och var sällsynta. DHHS-studien fann inga bevis för ökade skadliga effekter associerade med probiotikaanvändning men tillade att "sällsynta biverkningar är svåra att bedöma, och trots det betydande antalet publikationer är den aktuella litteraturen inte väl rustad för att svara på frågor om säkerheten av probiotiska interventioner med självförtroende". En oberoende panel av experter på livsmedelssäkerhet drog slutsatsen att VSL#3® är "Generally Recognized As Safe (GRAS) for medicine food use." GRAS är en beteckning från U.S. Food and Drug Administration (FDA) som erkänner att vissa livsmedelstillsatser är säkra under villkoren för deras avsedda användning av kvalificerade experter. För att få ett sådant erkännande måste produkten skapa en samsyn av expertutlåtanden om säkerheten för dess användning baserat på en granskning av vetenskapliga bevis.

Skäl för en enarmsdesign - Hypotesen som testas är att oralt tillskott av probiotiska bakterier kommer att minska endotoxemi och endotoxin-associerad makrofag- och T-cellsaktivering hos HIV-infekterade försökspersoner. Eftersom vi förväntar oss att aktiveringsnivåerna för endotoxin och makrofager/T-celler förblir stabila (eller kanske långsamt ökar) hos patienter som inte får ART [Deeks 2004], kommer en enarmsstudie att tillåta oss att avgöra om interventionen har effekt. I denna studie kommer individer med CD4+ T-cellstal >350 celler/mm3 att registreras. Bland personer med CD4+ T-cellantal >350 celler/mm3 var frekvensen av AIDS och icke-AIDS händelser 0,7 händelser per 100 personår [Baker 2008], så utredarna förväntar sig att dessa komplikationer är osannolika under studien. Nyligen har WHO:s riktlinjer ändrats för att rekommendera att starta ART när den HIV-infekterade individens CD4+ T-cellstal är

STUDIEDESIGN - Detta är en enarmsstudie för att utvärdera effekten av 12 veckors kombinerat oralt probiotikatillskott (VSL#3) på biomarkörer för mikrobiell translokation, monocyt- och T-cellsaktivering och inflammation i blodet hos kroniskt HIV-infekterade malier. kvinnliga försökspersoner med CD4+ T-cellantal ≥ 350 celler/mm3 som inte får ART. Ämnen kommer att omvärderas vecka 24 för att fastställa hållbarheten av eventuella förändringar. Denna studie kommer att omfatta 50 ämnen. Blodplasma/serum och fekal provtagning kommer att ske vid baslinjen, 4, 12 och 24 veckor. Alla försökspersoner kommer att undersökas för tarmparasiter inom 45 dagar innan studiestart. Detaljerad demografi, vikt och BMI, avföringsfrekvens, symtom, ART-historia, CD4 och HIV RNA kommer att registreras. Ett frågeformulär för stressbedömning kommer att fyllas i vid baslinjen och vecka 12