Prof. MUDr. Přemysl Frič, DrSc.
Ústřední vojenská nemocnice, Praha, 2. interní oddělení
IPVZ, Praha, Subkatedra gastroenterologie
Klíčová slova
idiopatické střevní záněty • patogeneze • slizniční mikroflóra • terapie probiotiky
Patogeneze idiopatických
střevních zánětů
Etiologie idiopatických střevních zánětů(ISZ) zůstává neobjasněna. Lépe známe jejich patogenezi. Tato je výsledkem interakce vnímavosti hostitele, střevního obsahu a slizniční imunity. Slizniční imunitní systém (SIS) zaznamenává a vyhodnocuje složení střevního obsahu, nereaguje na komenzální flóru (tolerance), ale reaguje na přítomnost flóry patogenní. Povaha imunitní odpovědi a profil tvorby cytokinů jsou geneticky řízeny a určují charakter zánětlivého procesu(1). ISZ vznikají u geneticky disponovaných jedinců při selhání regulace odpovědí SIS na podněty ze střevního obsahu. Antigenní stimuly nebyly identifikovány na molekulární úrovni, ale klinická pozorování i experimentální studie naznačují, že střevní mikrobiální flóra je hlavním faktorem.
===== Patogenetický význam =====
===== střevní mikrobiální flóry =====
Střevní mikrobiální flóra(MF) obsahuje přibližně 1014 prokaryotických organismů se zastoupením 300–400 mikrobiálních druhů, třebaže převážnou část MF tvoří jejich menší počet. Speciální kultivační techniky jsou schopné detekovat pouze 20–40 % z celkového počtu mikrobiálních druhů, takže většina z nich není těmito metodami zjistitelná. Teprve nedávno zavedené molekulární metody stanovení ribosomální 16S RNA a ribosomální DNA výrazně zlepšily možnosti detekce jednotlivých mikrobiálních druhů v tomto komplexním systému(2).
Střevní MF vykonává nebo se významně podílí na různých metabolických, imunitních a funkčních procesech. Celková kapacita metabolických funkcí je srovnatelná s metabolismem jater(3). Z hlediska ISZ je zejména významné, že MF modeluje vývoj a funkci SIS, což následně ovlivňuje turnover kolonocytů, průtok krve střevem a peristaltiku(3, 4). Mezi MF, střevním epitelem a SIS je vytvořena složitá a jemně regulovaná rovnováha. Existuje řada dokladů(5, 6, 7), že právě MF spouští a udržuje zánětlivou odpověď střevní sliznice (Tab.).
Střevní MF vytváří dva hlavní systémy: luminální a slizniční. Luminální MF, tj. mikrobiální obsah střevního proudu, nehraje v patogenezi ISZ významnější úlohu na rozdíl od slizniční MF. Tato je dosud nedostatečně popsána. U jedinců s ISZ je slizniční MF přítomna ve vysokých koncentracích na rozdíl od kontrolních osob. Mikroby slizničního systému u nemocných ISZ pevně adherují i k intaktní sliznici. Při vysoké koncentraci těchto mikrobů dochází k jejich translokaci a objevení mikrobiálních inkluzí v kolonocytech na bázi krypt mimo přímý kontakt se střevním proudem. Tíže změn koreluje s tíží choroby a tyto změny lze nalézt i v místech bez histologických známek zánětlivého procesu. Zastoupení jednotlivých mikrobiálních kmenů v této slizniční MF se významně neliší. Její rozmanitost bez převahy určitého mikrobiálního kmene činí nepravděpodobnou možnost, že příčinou ISZ je jeden specifický patogen. Chování slizniční MF při ISZ není druhotným fenoménem zánětu, ale je projevem specifické odpovědi hostitele. Tato je výsledkem poruchy imunity, genetické dispozice a interakcí mikrobiální flóry(8).
Terapie ISZ
Dosavadní farmakoterapie ISZ sleduje výhradně blokádu zánětlivé a imunologické odpovědi. Je však nepravděpodobné, že lze dosáhnout trvalé remise u všech nemocných pouze tímto jedním postupem. Optimální léčba vyžaduje vzít v úvahu všechny patogenetické faktory a zaměřit se na prevenci vzniku a recidiv ISZ. Jelikož střevní MF spouští a řídí zánětlivou odpověď sliznice, je změna mikrobiálního prostředí přirozeným terapeutickým požadavkem. Taková strategie přináší také možnost prevence ISZ, která předpokládá eliminaci dominantních antigenů s chronickou stimulací SIS a blokádu jeho odpovědí na tyto podněty(8). Probiotika mají předpoklady k uplatnění v obou směrech. Nejpřirozenějším prostředkem pro modifikaci MF se jeví antibiotika, která mají v terapii ISZ zavedené indikace při akutních zánětlivých projevech a jejich komplikacích, ale pro prevenci ISZ nejsou vhodná z několika důvodů. Jejich účinek na MF je krátkodobý, mají značné vedlejší účinky, jejich aplikace je spojena s rizikem přerůstání patogenní flóry (zejména klostridiové) a s nebezpečím vzniku rezistence.
===== Probiotika – nový přístup k terapii ISZ =====
Terapeutická účinnost probiotik byla testována v různých modelech experimentální enterokolitidy i u ISZ.
Experimentální enterokolitida
Všichni myší homozygoti s genetickým deficitem sekrece IL-10(-/-) onemocní v konvenčním prostředí enterokolitidou. U zvířat chovaných v bezmikrobním prostředí k tomuto onemocnění nedochází. Vzniku tohoto onemocnění lze v různém rozsahu zabránit podáváním některých kmenů laktobacilů (L. lactis, reuteri a plantarum). L. lactis s geneticky indukovanou sekrecí IL-10 mitiguje průběh experimentální enterokolitidy vyvolané dextransulfátem(9, 10). HLA-B27 transgenní myši chované v bezmikrobním prostředí a monokontaminované mikrobem Bacteroides vulgatus onemocní kolitidou, kterou lze léčit antibiotiky (vankomycinem a imipenemem), ale po ukončení jejich podávání se kolitida vrací. L. rhamnosus, ale nikoliv L. plantarum, zabrání vzniku relapsu. Je proto pravděpodobné, že antibiotika a probiotika mají v tomto modelu synergistické účinky zprostředkované změněnou modulací SIS, která se liší v závislosti na použitém probiotiku. Probiotika se dále osvědčila při experimentální kolitidě metotrexátové, kryptosporidiové, klostridiové a po aplikaci enteropatogenní E. coli. Kvasinka Saccharomyces boulardii váže prostřednictvím povrchového receptoru klostridiový toxin A a secernuje do střevního lumen polyaminy, čímž se následně urychluje exprese enzymů kolonocytů a jejich vyzrávání(11).
===== Idiopatická proktokolitida =====
Nepatogenní E. coli kmen Nissle (DSM 6601, sérotyp O6:K5:H1, Mutaflor®, Ardeypharm, SRN) byla použita v této indikaci nejčastěji. Čtyři dvojitě slepé, placebem kontrolované, randomizované studie publikované od roku 1997 shodně dokládají, že toto probiotikum aplikované při idiopatická proktokolitidě (IPK) v remisi po dobu 3–12 měsíců je stejně účinné jako mesalamin(12, 13, 14, 15). Příznivý účinek probiotik uvádějí také další dvě otevřené studie. Venturi et al.(16) použil směsné probiotikum VSL#3® (4 kmeny laktobacilů, 3 kmeny bifidobaktérií a Streptococcus salivarius, výrobce Sigma-Tau, Pomezia, Itálie) u nemocných IPK, kteří netolerovali nebo byli alergičtí na mesalamin. Po jednoroční terapii zůstalo v remisi 79 % probandů. Guslandi et al.(17) použil kombinovanou léčbu mesalaminem a kvasinkou Saccharomyces boulardii u nemocných s lehkým až středně těžkým relapsem choroby, kteří byli považováni za nevhodné pro kortikoterapii. Klinická remise (index aktivity podle Rachmilewitze: méně než 6) byla zjištěna po čtyřtýdenní léčbě u 71 % pacientů.
Crohnova nemoc
Dosud byly publikovány čtyři randomizované studie. Malchow(18) zjistil po 12měsíčním podávání E. coli Nissle o 50 % méně relapsů ve srovnání s placebovou skupinou. Guslandi et al.(19) popsal při terapii S. boulardii a mesalaminem po dobu 6 měsíců 6krát nižší počet relapsů Crohnovy nemoci (CN) než při podávání samotného mesalaminu. Campieri et al.(20) zjistil účinnost sukcesívního podávání antibiotika rifaximinu (po 3 měsíce) a probiotika VSL#3 (po dalších 9 měsíců) oproti terapii mesalaminem (po 12 měsíců) v prevenci relapsu CN po chirurgické terapii (relaps 20 % versus 40 %).
Pouchitida
Směsné probiotikum VSL#3 se osvědčilo v dvojitě slepé, placebem kontrolované studii prevence vzniku akutní pouchitidy u nemocných s ileoanálním pouchem po dobu 12 měsíců od uzavření ileostomie(21). Ataka akutní pouchitidy se vyskytla u 10 % nemocných užívajících probiotikum oproti 40 % jedinců, kteří dostávali placebo (p probiotické terapie při ISZ:
1. lehký a středně těžký relaps IPK (v kombinaci s mesalaminem),
2. udržovací terapie v remisi ISZ (alternativa k mesalaminu),
3. prevence recidivy ISZ,
4. prevence vzniku a jako součást terapie akutní pouchitidy,
5. prevence exacerbace chronické pouchitidy.
Jako možné indikace přicházejí v úvahu:
1. prevence komplikací ISZ,
2. prevence manifestace ISZ u geneticky rizikových jedinců (familiární výskyt).
Bezpečnost a perspektivy
probiotické terapie
Probiotika patří vesměs mezi nepatogenní komenzální mikroorganismy a významné nežádoucí účinky jsou ve srovnání s antibiotiky mimořádně vzácné. Bezpečnost a fyziologický charakter patří k významným přednostem terapie probiotiky. Za tím účelem je nezbytná detailní znalost vlastností mikroorganismů užívaných jako probiotika. Lze předpokládat dobrou compliance nemocných, ale je třeba počítat s určitým rizikem samoléčitelství, zejména prostřednictvím komerčních, tzv. funkčních potravin, které většinou nesplňují požadavky probiotické terapie.
Tab. – Doklady pro úlohu normální střevní mikroflóry v patogenezi ISZ
- postižení ISZ se vyskytuje v místech s vysokou mikrobiální koncentrací střevního obsahu
- příznivá klinická odpověď na derivaci střevního proudu a relaps kolitidy při obnovení kontinuity trávicí trubice
- experimentální modely kolitidy po aplikaci střevního obsahu
- pozitivní imunologické reakce na střevní MF u pacientů s ISZ
- experimentální kolitida nevzniká nebo je mitigována u bezmikrobních zvířat
- přenos experimentální kolitidy T-lymfocyty senzibilizovanými mikrobiálními antigeny
- antibiotika příznivě ovlivňují experimentální kolitidu a pouchitidu
Jednotlivá probiotika vykazují kmenově specifickou variabilitu své genetické výbavy a v důsledku toho se liší svými účinky. Probiotická terapie vyžaduje další validní experimentální i klinické studie. Jediné probiotikum nebude jistě optimální pro všechny indikace a nebude možná nejvhodnější ani pro všechny nemocné se stejnou chorobou. Je třeba hledat optimální probiotikum pro daného pacienta a stadium jeho choroby, stejně jako vhodnou galenickou formu, dávkování a délku podávání. V této souvislosti se často objevuje otázka, zda je výhodnější používat jednotlivá probiotika, nebo jejich směsi. Tyto dvě možnosti nejsou v zásadním protikladu. Směsi jsou přijatelné za předpokladu, že vlastnosti jednotlivých probiotik v nich obsažených jsou dostatečně definovány. Probiotika přežívají v trávicí trubici nejvýše několik týdnů a ve většině případů je třeba předpokládat jejich dlouhodobé podávání. Proto musí být vyloučena dostatečnou typizací možnost patogenní mutace některého z probiotik. Lze předpokládat, že taková možnost bude vyšší v probiotických směsích vzhledem k symbiotickým reakcím.
Probiotická terapie je v současné době předmětem četných experimentálních a klinických prací z různých oborů. Je velmi pravděpodobné, že příští léta přinesou další rozšíření současných možností a nové terapeutické aplikace lze očekávat také po dostupnosti geneticky modifikovaných probiotik.
Literatura
1. SHANAHAN, F. Inflammatory bowel disease: Immunodiagnostics, immunotherapies, and ecotherapeutics. Gastroenterology, 2000, 120, p. 622–635.
2. MC CRACKEN, VJ., LORENZ, RG. The gastrointestinal ecosystem: a precarious alliance among epithelium, immunity and microbiota. Cellular Microbiology, 2001, 3, p. 1–11.
3. FRIČ, P. Probiotics in gastroenterology. Z Gastroenterol, 2002, 40, p. 197–201.
4. SHANAHAN, F. Probiotics and inflammatory bowel disease: is there a scientific rationale? Inflamm Bowel Dis, 2000, 6, p. 107–115.
5. RUTGEERTS, P., GEBOES, K., PEETERS, M., et al. Effect of fecal stream diversion on recurrence of Crohn´s disease in the neoterminal ileum. Lancet, 1991, 338, p. 771–774.
6. MACPHERSON, A., KHOO, UY., FORGACS, I., et al. Mucosal antibodies in inflammatory bowel disease are directed against intestinal bacteria. Gut, 1996, 38, p. 365–375.
7. DUCHMANN, R., MAY, E., HEIKE, M., et al. T cell specificity and cross reactivity toward enterobacteria, bacteroides, bifidobacterium and antigens from resident intestinal flora in humans. Gut, 1999, 44, p. 812–818.
8. SWIDSINSKI, A., LADHOFF, A., PERNTHALER, A., et al. Mucosal flora in inflammatory bowel disease. Gastroenterology, 2002, 122, p. 44–54.
9. MADSEN, KL., DOYLE, JS., JEWELL, LD., et al. Lactobacillus species prevents colitis in interleukin 10 gene-deficient mice. Gastroenterology, 1999, 116, p. 1107–1114.
10. STEIDLER, L., HANS, W., SCHOTTE, L., et al. Treatment of murine colitis by Lactococcus lactis secreting interleukin-10. Science, 2000, 289, p. 1352–1355.
11. POTHOULAKIS, C., KELLY, CP., JOSHI, MA., et al. Saccharomyces boulardii inhibits Clostridium difficile toxin A binding and enterotoxicity in rat ileum. Gastroenterology, 1993, 104, p. 1008–1115.
12. KRUIS, W., SCHUTZ, E., FRIC, P., et al. Double- -blind comparison of an oral Escherichia coli preparation and mesalazine in maintaining remission of ulcerative colitis. Aliment Pharmacol Ther, 1997, 11, p. 853–858.
13. PELECH, T., FRIČ, P., FIXA, B., et al. Srovnání Mutafloru a mesalazinu v udržovací léčbě inaktivní idiopatické proktokolitidy. Prakt Lék, 1998, 78, s. 556–558.
14. REMBACKEN, BJ., SNELLING, AM., HAWKEY, PM., et al. Non-pathogenic Escherichia coli versus mesalazine for the treatment of ulcerative colitis: a randomised trial. Lancet, 1999, 354, p. 635–639.
15. KRUIS, W., FRIC, P., STOLTE, M., and the Mutaflor Study Group: Maintenance of remission in ulcerative colitis is equally effective with Escherichia coli Nissle 1917 and standard mesalamine. Gastroenterology, 2001, 120 (Suppl.), A127.
16. VENTURI, A., GIONCHETTI, P., RIZELLO, F., et al. Impact on the composition of the faecal flora by a new probiotic preparation: Preliminary data on maintenance treatment of patients with ulcerative colitis. Aliment Pharmacol Ther, 1999, 13, p. 1103–1108.
17. GUSLANDI, M., GIOLLO, P., TESTONI, PA. A pilot trial of Saccharomyces boulardii in ulcerative colitis. Eur J Gastroenterol Hepatol, 2003, 15, p. 697–698.
18. MALCHOW, HA. Crohn´s disease and Escherichia coli. A novel approach in therapy to maintain remission of colonic Crohn´s disease? J Clin Gastroenterol, 1997, 25, p. 653–658.
19. GUSLANDI, M., MEZZI, G., SORGHI, M., et al. Saccharomyces boulardii in maintenance treatment of Crohn´s disease. Dig Dis Sci, 2000, 45, p. 1462–1464.
20. CAMPIERI, M., RIZZELLO, FF., VENTURI, A., et al. Combination of antibiotic and probiotic treatment is efficacious in prophylaxis of post-operative recurrence of Crohn´s disease: a randomized controlled study vs mesalamine. Gastroenterology, 2000, 118, p. A781.
21. GIONCHETTI, P., RIZELLO, F., VENTURI, A., et al. Prophylaxis of pouchitis onset with probiotic therapy: a double-blind, placebo controlled trial. Gastroenterology, 2000, 118, p. A190.
22. GIONCHETTI, P., RIZELLO, F., VENTURI, A., et al. Oral bacteriotherapy as maintenance treatment in patients with chronic pouchitis: a double-blind, placebo-controlled trial. Gastroenterology, 2000, 119, p. 305–309.
Práce je podpořena grantem GA ČR 303/ /04/0849 a grantem IGA MZ ČR 7366-3.
e-mail: fricprem@uvn.cz