Bacterial immunostimulants - mechanism of action and clinical application in respiratory diseases

Odporność przeciw chorobom zakaźnym powstaje w wyniku procesów naturalnych (zakażenie) lub w wyniku interwencji medycznej (szczepienia, podanie immunoglobulin, bakteryjnych preparatów immunostymulujących). Wykazano, że immunostymulatory bakteryjne (ISs) zawierające lizaty bakterii (OM-85 BV, LW 50020) lub elementy ich komórek (ekstrakt rybosomalny) indukują zarówno niespecyficzną, jak i swoistą (komórkową, humoralną) odpowiedź immunologiczną organizmu. Dwoistość ich aktywności immunomodulacyjnej naśladuje lub w pewnym stopniu powtarza odpowiedź immunologiczną rozwijającą się po wniknięciu patogenu do organizmu człowieka, która początkowo jest nieswoista i stopniowo nabywa cech odpowiedzi swoistej. Jednak kliniczna skuteczność ISs w zapobieganiu infekcjom dróg oddechowych (RTI) jest wciąż dyskutowana. W niniejszej pracy omówiono mechanizm działania immunomodulatorów i przeanalizowano wyniki dostępnych danych klinicznych u dzieci i dorosłych.Immunity towards bacteria might be achieved as a result of natural processes following infection, or as a consequence of medical intervention including vaccination, administration of immunoglobulins or therapy with immunostimulants derived from bacteria. Bacterial immunostimulants (ISs) containing bacterial lysate (OM-85 BV, LW 50020) or components of bacterial cells (ribosomal extracts) were shown to induce a non-specific response (i.e. intensification of phagocytosis) but also to orchestrate both cellular (B, T cell stimulation) and humoral responses (antibodies and proinflammatory cytokines production). Therefore, the duality of their immunomodulatory activity mimics or, to a certain extent, repeats the immune response evoked by the intrusion of a pathogen into the human body, which is initially non-specific, but subsequently becomes specific. However, their clinical efficacy in the prevention of respiratory tract infection (RTI) is still debated. This article reviews their mechanism of action, as well as the available clinical data, discussing the pros and cons of their use in the prevention of RITs in children and adults

Incidence of alpha-1 antitrypsin Z and S alleles in patients with granulomatosis with polyangiitis — pilot study

WSTĘP: Wrodzony niedobór alfa-1 antytrypsyny jest jedną z trzech najczęstszych chorób genetycznych rasy kaukaskiej i wiąże się z istotnie wyższym ryzykiem rozwoju postępujących obturacyjnych chorób płuc, zwłaszcza przewlekłej obturacyjnej choroby płuc. Niedostateczna aktywność hamująca alfa-1 antytrypsyny wobec proteinaz, a szczególnie proteinazy 3, skutkująca ich nadmierną aktywnością przypuszczalnie odgrywa również znaczącą rolę w patomechanizmie ziarniniakowatości z zapaleniem naczyń, dawnej ziarniniakowatości Wegenera, zwłaszcza postaci z przeciwciałami skierowanymi przeciwko proteinazie 3 (cANCA). cANCA-dodatnie zapalenie naczyń jest uznanym wskazaniem do diagnostyki w kierunku wrodzonego niedoboru alfa-1 antytrypsyny.MATERIAŁ I METODY: Pilotowym badaniem objęto grupę 51 chorych z potwierdzoną ziarniniakowatością z zapaleniem naczyń (GPA) i zajęciem układu oddechowego, u 43 z nich stwierdzono przeciwciała cANCA (cANCA+GPA). Grupę kontrolną stanowiło 658 noworodków przebadanych w ramach populacyjnego badania przesiewowego realizowanego na Mazowszu. W próbkach krwi obwodowej wykonano pomiar stężenia alfa-1antytrypsyny metodą nefelometryczną, fenotypowanie metodą ogniskowania izoelektycznego oraz genotypowanie metodą real-time PCR.WYNIKI: Allel deficytowy PI*Z stwierdzono u 3 (5,88%), a PI*S u 2 chorych (3,92%) z GPA, u wszystkich choroba przebiegała z obecnością przeciwciał cANCA. W grupie kontrolnej było to odpowiednio u 2,8% oraz 1,5% badanych. Zaobserwowano zwiększoną częstość występowania głównych alleli deficytowych u chorych na GPA, 29,4/1000 dla PI*Z, w tym 34,9/1000 w podgrupie cANCA+GPA w porównaniu z kontrolą 13,7/1000, natomiast dla PI*S odpowiednio 19,2/1000, 23,2/1000 dla cANCA+GPA oraz 7,6/1000 w grupie kontrolnej. Obserwowane różnice nie były istotne statystycznie w odniesieniu do kontroli, prawdopodobnie ze względu na różnice w liczebności porównywnych grup.WNIOSKI: Wstępne wyniki badania potwierdzają klinicznie istotną rolę niedoboru AAT oraz potrzebę prowadzenia diagnostyki w tym kierunku u chorych na GPA. Badanie jest kontynuowane.INTRODUCTION: Inherited alpha-1 antitrypsin (AAT) deficiency is one of the three most common genetic disorders in Caucasians. It considerably increases the risk of progressive obstructive lung diseases, mostly chronic obstructive pulmonary disease. It has also been suggested that AAT deficiency might be instrumental vasculitis associated with the anti-neutrophil cytoplasm antibodies (cANCA) and subsequent lung tissue injury.MATERIAL AND METHODS: We present the results from a pilot study involving 51 patients with granulomatosis with polyangiitis, formerly known as Wegener’s granulomatosis (GPA), 43 of whom were cANCA positive. The control group consisted of 658 individuals. AAT blood concentration assessment by nephelometry, phenotyping by isoelectrofocusing and real-time PCR genotyping were performed.RESULTS: Deficiency alleles PI*Z and PI*S were detected in 3 (5.88%) and in 2 patients (3.92%) with GPA, respectively. All of them were cANCA positive. In the controls, PI*Z was observed in 2.8% while PI*S in 1.5% of cases. Accordingly, the increased incidence of main deficiency alleles was demonstrated in GPA, and particularly in cANCA+GPA patients, when compared to the controls. The estimated frequency for PI*Z in GPA, cANCA+GPA patients and controls was, respectively, 29.4/1000, 34.9/1000 and 13.7/1000, whereas for PI*S it was 19.2/1000, 23.2/10,00 and 7.6/1000. However, the observed differences did not reach statistical significance due to the considerable size disproportion between groups.CONSCLUSIONS: We believe that our preliminary data confirm the clinical importance of AAT deficiency in GPA patients and the need to screen for AAT deficiency alleles. The study is on-going

Does urinary peptide content differ between COPD patients with and without inherited alpha-1 antitrypsin deficiency?

Differentiating between chronic obstructive pulmonary disease (COPD) patients with normal (PiMM) or deficient (PiZZ) genetic variants of alpha-1 antitrypsin (A1AT) is important not only for understanding the pathobiology of disease progression but also for improving personalized therapies. This pilot study aimed to investigate whether urinary peptides reflect the A1AT-related phenotypes of COPD. Urine samples from 19 clinically stable COPD cases (7 PiMM and 12 PiZZ A1AT) were analyzed by capillary electrophoresis coupled to mass spectrometry. We identified 66 peptides (corresponding to 36 unique proteins) that differed between PiZZ and PiMM COPD. Among these, peptides from the collagen family were the most abundant and divergent. A logistic regression model based on COL1A1 or COL5A3 peptides enabled differentiation between PiMM and PiZZ groups, with a sensitivity of 100% and specificity of 85.71% for COL1A1 and a sensitivity of 91.67% and specificity of 85.71% for COL5A3. Furthermore, patients with PiZZ presented low levels of urinary peptides involved in lipoproteins/lipids and retinoic acid metabolism, such as apolipoprotein A-I and C4, retinol-binding protein 4 and prostaglandin-H2 d-isomerase. However, peptides of MDS1 and EVII complex locus, gelsolin and hemoglobin alpha were found in the urine of COPD cases with PiZZ, but not with PiMM. These capillary electrophoresis coupled to mass spectrometry-based results provide the first evidence that urinary peptide content differs between PiMM and PiZZ patients with COPD

Cardiovascular gene therapy: an application of HIF-1α gene

Currently gene therapy is mostly focused on cancer treatment trials, cardiovascular and infectious diseases. Nowadays gene therapy for cardiovascular diseases is recognised thanks to successful clinical trials that have used mainly genes encoding proangiogenic citokines,eg vascular endothelial growth factor (VEGF), fibroblast growth factor (FGF), hepatic growth factor (HGF). Progress in gene therapy of cardiovascular diseases needs not only basic studies for “new” genes, but also needs good prepeared clinical trials. Hipoxia inducible factor (HIF-1) is a physiological regulator of processes related to angiogenesis with a potential therapeutic meaning. A protein encoded by HIF-1a activates groups of genes responsible for preservation of oxygen homeostasis, activation of angiogenesis, erythropoiesis, regulation of glucose metabolism. There are known preliminary studies describing that gene HIF-1a is used in therapy of cardiovascular diseases. Animal trials and first clinic tests point out that administration of gene preparation HIF-1a efficiently induces neovascularization in ischemic tissues . Further research will indicate if gene HIF will be useful in treating cardiovascular diseases and if yes then in what period of time we will get such a result.Obecnie terapiaę genową chorób naczyniowo-sercowych ocenia się głównie dzięki pomyślnym próbom klinicznym opierającym się na wykorzystaniu głównie cytokin proangiogennych, przede wszystkim naczyniowośródbłonkowego czynnika wzrostu (VEGF), fibroblastycznego czynnika wzrostu (FGF) czy hepatocytarnego czynnika wzrostu (HGF). Dalszy postęp wymaga kontynuowania prac podstawowych nad poszukiwaniem „nowych” genów, na przykładprowadzenia dobrze przygotowanych (randomizowanych) badań klinicznych. Czynnik transkrypcyjny indukowany przez hipoksję (HIF-1α) jest fizjologicznym regulatorem procesów związanych z angiogenezą o potencjanym znaczeniu terapeutycznym. Białko kodowane przez HIF-1α aktywuje grupy genów decydujących o utrzymaniu homeostazy tlenu, aktywacji angiogenezy, erytropoezy czy regulujacych procesami metabolizmu glukozy. Znane są wstępne wyniki prac eksperymentalnych wykorzystania genu HIF-1α w terapii chorób naczyniowo-sercowych. Wyniki badań przeprowadzonych na zwierzętach pierwszych prób klinicznych wskazują, iż podawany w postaci preparatu genowego HIF-1α efektywnie indukuje w niedokrwionych tkankach proces neowaskularyzacji. Dalsze badania wskażą, czy i w jakim czasie preparat genu HIF-1α będzie użyteczny dla terapii chorób naczyniowo-sercowych

Current methods to detect EGFR gene mutations as predictive factor for targeted therapies in non-small cell lung cancer — is there a „golden standard” in diagnostics?

Zgodnie z aktualnymi zaleceniami polskimi i międzynarodowymi, wykrywanie mutacji somatycznych genu EGFR powinno być nieodzownym etapem rutynowej diagnostyki chorych na zaawansowaną postać gruczołowego raka płuca, u których rozważana jest terapia inhibitorami kinazy tyrozynowej. Klasyczne metody analizy genetycznej, takie jak sekwencjonowanie metodą Sangera, prezentują jednak ograniczoną efektywność diagnostyczną ze względu na molekularną heterogenność materiałów tkankowych/ /cytologicznych od chorych na raka płuca. Coraz większe znaczenie w praktyce laboratoryjnej zdobywają natomiast specjalistyczne techniki analizy mutacji o wysokiej czułości detekcji, przede wszystkim oparte na PCR w czasie rzeczywistym. Stały, dynamiczny rozwój technologii stosowanych w biologii molekularnej, zwłaszcza opracowanie metod sekwencjonowania nowej generacji, pozwala oczekiwać stosunkowo szybkiego wdrożenia równoległej analizy wielu biomarkerów predykcyjnych dla nowych terapii ukierunkowanych molekularnie, a także nieinwazyjnej diagnostyki mutacji genu EGFR w pozakomórkowej frakcji DNA izolowanego z krwi obwodowej.According to current Polish and international recommendations, detection of EGFR gene somatic mutations is the essential part of routine diagnostic algorithm in advanced NSCLC patients considered for tyrosine kinase inhibitor therapy. Molecular heterogeneity of tumor tissue and cytology materials used for molecular diagnostics is challenging for classic methods of genetic analysis, such as Sanger sequencing, driving the development and implementation of specialized, highly sensitive techniques for mutations detection. Constant, dynamic progress in molecular biology techniques, particularly development of next-generation sequencing, should enable clinical implementation of simultaneous multiple therapeutic biomarkers analysis as well as non-invasive EGFR mutations diagnostic based on free-circulating DNA isolated from blood of non-small cell lung cancer patients

Diagnostics of selected respiratory virus infections

Infekcje wirusowe, najpowszechniej występujące choroby zakaźne układu oddechowego, są związane z istotną śmiertelnością, zwłaszcza wśród dzieci i osób starszych, a także znacznym obciążeniem ekonomicznym dla systemu opieki zdrowotnej. Doświadczenia ostatnich lat wskazują, że zastosowanie szybkich metod diagnostycznych potwierdzających wirusową etiologię infekcji ułatwia zastosowanie właściwego leczenia, pozwala skrócić czas i koszty hospitalizacji oraz skutkuje znaczącym spadkiem śmiertelności wśród tych chorych. Nowoczesne metody laboratoryjne wykorzystują zróżnicowane techniki immunologiczne i molekularne do wykazania w materiale biologicznym pobranym od chorego obecności wirusa, jego antygenów lub kwasu nukleinowego oraz ich identyfikacji. Praca stanowi krytyczny przegląd tych metod ze szczególnym uwzględnieniem ich przydatności i wiarygodności klinicznej.Viral infections are the most common infectious diseases of the respiratory tract characterized by the considerable mortality (especially among children and elderly people) and considered as the significant economic burden. It has been demonstrated that implementation of rapid diagnostic methods enabled more appropriate treatment of respiratory viral infections, reduced mean hospitalization time and cost, as well as resulted in the significantly decreased mortality. Modern diagnostic methods effectively identify respiratory virus, its antigen or nucleic acids in biological samples by means of the immunological and molecular techniques. This article presents critical overview of those methods with particular emphasis on their clinical usefulness and clinical reliability