A novel gene expression signature in peripheral blood mononuclear cells for early detection of colorectal cancer.

BACKGROUND: Early detection and treatment of colorectal adenomatous polyps (AP) and colorectal cancer (CRC) is associated with decreased mortality for CRC. However, accurate, non-invasive and compliant tests to screen for AP and early stages of CRC are not yet available. A blood-based screening test is highly attractive due to limited invasiveness and high acceptance rate among patients. AIM: To demonstrate whether gene expression signatures in the peripheral blood mononuclear cells (PBMC) were able to detect the presence of AP and early stages CRC. METHODS: A total of 85 PBMC samples derived from colonoscopy-verified subjects without lesion (controls) (n = 41), with AP (n = 21) or with CRC (n = 23) were used as training sets. A 42-gene panel for CRC and AP discrimination, including genes identified by Digital Gene Expression-tag profiling of PBMC, and genes previously characterised and reported in the literature, was validated on the training set by qPCR. Logistic regression analysis followed by bootstrap validation determined CRC- and AP-specific classifiers, which discriminate patients with CRC and AP from controls. RESULTS: The CRC and AP classifiers were able to detect CRC with a sensitivity of 78% and AP with a sensitivity of 46% respectively. Both classifiers had a specificity of 92% with very low false-positive detection when applied on subjects with inflammatory bowel disease (n = 23) or tumours other than CRC (n = 14). CONCLUSION: This pilot study demonstrates the potential of developing a minimally invasive, accurate test to screen patients at average risk for colorectal cancer, based on gene expression analysis of peripheral blood mononuclear cells obtained from a simple blood sample.

Multifaceted roles of peroxisome proliferator-activated receptors (PPARs) at the cellular and whole organism levels.

Chronic disorders, such as obesity, diabetes, inflammation, non-alcoholic fatty liver disease and atherosclerosis, are related to alterations in lipid and glucose metabolism, in which peroxisome proliferator-activated receptors (PPAR)α, PPARβ/δ and PPARγ are involved. These receptors form a subgroup of ligand-activated transcription factors that belong to the nuclear hormone receptor family. This review discusses a selection of novel PPAR functions identified during the last few years. The PPARs regulate processes that are essential for the maintenance of pregnancy and embryonic development. Newly found hepatic functions of PPARα are the mediation of female-specific gene repression and the protection of the liver from oestrogen induced toxicity. PPARα also controls lipid catabolism and is the target of hypolipidaemic drugs, whereas PPARγ controls adipocyte differentiation and regulates lipid storage; it is the target for the insulin sensitising thiazolidinediones used to treat type 2 diabetes. Activation of PPARβ/δ increases lipid catabolism in skeletal muscle, the heart and adipose tissue. In addition, PPARβ/δ ligands prevent weight gain and suppress macrophage derived inflammation. In fact, therapeutic benefits of PPAR ligands have been confirmed in inflammatory and autoimmune diseases, such as encephalomyelitis and inflammatory bowel disease. Furthermore, PPARs promote skin wound repair. PPARα favours skin healing during the inflammatory phase that follows injury, whilst PPARβ/δ enhances keratinocyte survival and migration. Due to their collective functions in skin, PPARs represent a major research target for our understanding of many skin diseases. Taken altogether, these functions suggest that PPARs serve as physiological sensors in different stress situations and remain valuable targets for innovative therapies.

Développement de modulateurs allostériques peptidiques inhibiteurs de l’activité des récepteurs de l’interleukine 1 et de la vasopressine

L’approche Module X a été créée dans le but de concevoir de petits peptides modulateurs ayant des propriétés allostériques. Module X reproduit de petites parties des portions extracellulaires flexibles des récepteurs. Ces petits peptides vont interagir en s’interposant entre deux sous unités ou entre deux régions de la même sous-unité qui interagissent par des liens hydrogènes, des ponts salins ou des liens disulfure. Ces régions sont spécialement choisies à l’extérieur du domaine de liaison du ligand orthostérique et sont situées dans les régions inter domaines, la portion juxta membranaire ou dans les boucles. Étant donné que les boucles sont exposées durant les changements de conformation, une séquence peptidique reproduisant certaines régions de ces boucles pourrait s’insérer à un endroit approprié dans la structure où se lier à son partenaire de signalisation dans le complexe protéique, ce qui aurait comme effet de déplacer l’équilibre de l’ensemble vers un état particulier et modulerait ainsi la signalisation. De cette façon, certaines voies de signalisation pourraient être partiellement inhibées tandis que d’autres voies ne seraient pas touchées puisque le ligand orthostérique pourrait toujours se lier au récepteur. Dans une première étude, nous avons conçu des peptides inhibiteurs du récepteur de l’interleukine 1 (IL-1R/IL-1RAcP) plus précisément en reproduisant des régions flexibles de la protéine accessoire, sous-unité signalisatrice du récepteur. IL-1 est un médiateur majeur de l’inflammation, mais le seul antagoniste disponible est l’analogue naturel de IL-1, IL-1Ra qui compétitionne avec IL-1 pour le site de liaison sur le récepteur. Nous avons conçu plusieurs peptides à partir des boucles de la protéine accessoire. Un de ces peptides, rytvela (101.10) a démontré des propriétés de non-compétitivité et de sélectivité fonctionnelle caractéristiques des modulateurs allostériques. 101.10 bloque la prolifération des thymocytes et la synthèse de PGE2 avec un IC50 de 1 nM mais une efficacité de 100 % et 45 % respectivement et ne déplace pas IL-1 radioactif dans des essais de radioliaisons. De plus, 101.10 n’a qu’un effet minime sur l’affinité de IL-1 pour son récepteur. 101.10 démontre, de plus, une activité inhibitrice in vivo dans des modèles d’inflammation de l’intestin chez le rat (efficacité supérieure aux corticostéroïdes et à IL-1Ra) et de dermatite chez la souris de même que dans un modèle d’hyperthermie induite par IL-1. La deuxième étude démontre que Module X peut être utilisé pour concevoir des inhibiteurs pour une autre grande famille de récepteurs : les récepteurs couplés aux protéines G. La vasopressine joue un rôle important dans l’équilibre hydro-osmotique et un moindre rôle dans la vasomotricité. Six peptides ont été conçus à partir de régions juxta membranaires du récepteur de la vasopressine V2R. Le peptide le plus actif, VRQ397 (IC50 = 0,69 nM dans un modèle de vasorelaxation du crémastère), a démontré de la sélectivité fonctionnelle en inhibant la synthèse de prostacycline mais sans inhiber l’activation de la protéine Gs et la génération d’ AMP cyclique. Le peptide VRQ397 ne pouvait déplacer le ligand naturel AVP marqué radioactivement; de même VRQ397 radioactif ne se liait que sur V2R et non pas sur d’autres récepteurs de la même famille tel que V1R (récepteur de la vasopressine de type I). Ces études décrivent la caractérisation de petits peptides modulateurs de la signalisation de IL-1R et V2R et présentant des propriétés de modulateurs allostériques.

Rôles et régulation des enzymes antioxydantes paraoxonases au niveau intestinal et implication dans les maladies inflammatoires de l'intestin

Le stress oxydant joue un rôle majeur dans le développement et l’évolution des maladies inflammatoires de l’intestin. Le corps humain est doté d’une panoplie d’enzymes antioxydantes ayant pour fonction de protéger l’intégrité cellulaire. De nouvelles enzymes au fort potentiel antioxydant, les paraoxonases (PON) 1, 2 et 3, ont récemment été identifiées tout au long du tube digestif, mais leurs rôles y restent inconnus. Les cellules intestinales Caco-2/15, qui ont la capacité de se différencier et d’acquérir les caractéristiques physiologiques de l'intestin grêle, ont été utilisées dans le présent travail pour étudier la régulation des PON. Les cellules ont été traitées avec différents effecteurs physiologiques (cytokines, LPS, stress oxydant) et pharmacologiques (fibrates, thiazolidinédiones) et l’expression des leurs gènes et protéines a été évaluée. Les résultats ont mis en lumière la modulation distincte de l’expression des PON par le stress oxydant et l’inflammation. Ceci suggère que chaque PON peut jouer un rôle différent au niveau intestinal et être impliquée dans le maintien de l’homéostasie. La régulation de l’expression des PON a également été largement explorée dans un article de revue. Pour définir le rôle de PON2, celle-ci étant potentiellement la plus importante pour l’homéostasie intestinale, les cellules Caco-2/15 ont été infectées à l’aide de lentivirus contenant des ARN d’interférence, ce qui a fortement réduit l’expression de PON2. En l’absence de PON2, les cellules Caco-2/15 étaient plus susceptibles face à un stress oxydant, la réponse inflammatoire était exacerbée et la perméabilité cellulaire paraissait altérée. Toutes ces composantes sont majeures dans le développement des maladies inflammatoires de l’intestin chez l’humain. De plus, des cellules Caco-2/15 de la PON2, ce qui a renforcé la force de la défense antioxydante cellulaire. Les résultats suggèrent que les PON jouent un rôle dans le maintien de l’homéostasie intestinale et pourraient être impliquées dans l’étiologie et la pathogenèse des maladies inflammatoires de l’intestin.

L’utilisation des corticostéroïdes et le retard de croissance linéaire chez les enfants atteints de la maladie de Crohn

La maladie de Crohn (MC) est une maladie chronique et récidivante du tractus gastro-intestinal. Dans la population pédiatrique, elle est très souvent accompagnée d'un retard de croissance (jusqu'à 88%). La MC se manifeste souvent autour de la puberté d’où l’importance du retard de croissance linéaire à ce stade crucial du développement de l’enfant. Une des questions essentielles est de savoir si le retard de croissance peut persister à l'âge adulte. La littérature est inconsistante sur ce point. En ce qui concerne les facteurs de risque potentiels, les corticostéroïdes (CS) qui sont la première ligne de traitement pour la majorité des patients, ont été largement impliqués. Bien qu'il existe des explications démontrant le mécanisme d’action des corticostéroïdes sur la croissance linéaire, les études cliniques impliquant l'utilisation CS soit à un retard de croissance temporaire ou permanent restent controverser et limiter. Nous avons examiné cette relation importante dans notre étude présente. Les principaux objectifs de l'étude sont les suivants: 1. D’évaluer la fréquence du retard de croissance chez le jeune atteint de la maladie de Crohn et qui a reçu des corticostéroïdes (CS) au cours de son traitement et 2. D’évaluer les facteurs de risque associés au retard de croissance temporaire ou permanent dans cette population. Méthodes : Afin d’atteindre nos objectifs, on a mené une étude de cohorte rétrospective. Cette cohorte comprend des patients qui ont été diagnostiqués de la MC (avant l’âge de 18 ans) à la clinique de gastroentérologie du Centre Hospitalier-Universitaire Sainte-Justine (CHUSJ) à Montréal. Ces patients ont tous reçus des CS en traitement initial(en excluant les rechutes). Les dossiers médicaux des patients ont été examinés de façon prospective afin de d’acquérir des informations sur : 1. La taille à chaque visite médicale; 2. La durée du traitement des CS; 3. L’administration de médication concomitante; 4. D’autres variables cliniques telles que l’âge au diagnostic, le sexe, la localisation et le comportement de la maladie. Pour ceux qui avaient atteints l’âge de 18 ans et qui ne fréquentaient plus la clinique, leur taille finale a été obtenue en les contactant par téléphone. Leurs parents ont aussi été contactés afin d’obtenir leur taille. On a converti nos résultats en scores de Z ou scores-Z ajustée pour l’âge et le sexe en utilisant la classification 2007 de l’Organisation Mondiale de la Santé(OMS). On a aussi calculé les tailles adultes cibles avec les données que nous avons récoltées. La raison de tout cela était de rendre nos résultats comparables aux études antérieures et renforcer ainsi la validité de nos trouvailles. Les enfants avec un score de Z<-1.64 (qui correspond au 5ème percentile) ont été considérés comme ayant un retard de croissance temporaire. Les scores-Z pour les tailles adultes finales ont été calculés en utilisant les mêmes normes de référence selon le sexe pour les personnes âgées de 17,9 ans. Un z-score <-1,64 a aussi été utilisé pour classer les individus avec un retard permanent. Ajouter à cela, ceux ayant une taille adulte finale <8,5cm de leur taille adulte cible (estimée à partir des hauteurs parentales) étaient considérés comme ayant un retard de croissance permanent. Des analyses de régression logistiques ont été faites pour examiner les facteurs associés à un retard de croissance temporaire et/ou permanent. Résultats : 221 patients ont été retenus. L’âge moyen de diagnostic était de 12.4 années et l’âge moyen de prise de CS était de 12.7 années. La répartition par sexe avait une légère prédominance masculine 54.3% contre 45.7% pour le sexe féminin. La majorité des patients étaient d’âge pubère (62.9%). On a surtout des patients avec une prédominance de maladie de type inflammatoire (89.1%) et localisé au niveau de l’iléo-colon (60.2%). Presque tous avaient pris une médication concomitante (88.7%) et n’avaient subi aucune chirurgie (95.9%). 19% des patients avaient un retard de croissance temporaire. L'analyse univariée a suggéré que le plus jeune âge au moment du diagnostic de la maladie et l'âge précoce à l'administration de stéroïdes étaient associés à un risque accru de retard de croissance temporaire. L’administration de CS à un jeune âge a été la seule variable (dans l’analyse multivariée) associée à un risque élevé de retard de croissance temporaire. En comparant à ceux ayant reçu des CS après l’âge de 14 ans (tertile 3), l’administration de CS à un âge précoce est fortement associé à un risque de retard de croissance (<11.6ans, OR: 6.9, 95% CI: 2.2-21.6, p-value: 0.001; 11.8ans-14ans, OR: 5.4, 95% CI: 1.7-17.1, p-value: 0.004). 8 (5.8%) sur 137 des sujets avaient une taille adulte finale <8,5cm de leur taille adulte cible. Dans l’analyse de régression linéaire multivariée, seul la variable de la taille adulte cible était associé à un changement de la taille adulte finale. Conclusion : Nos résultats suggèrent que la fréquence du retard de croissance permanent chez les enfants atteint de la MC est très faible. Un retard temporaire ou permanent de la croissance n’ont pas été associés à une augmentation de la quantité de CS administrée bien que l'administration de CS à un âge précoce soit associée à un retard de croissance temporaire.

Características clínicas y sociodemográficas de pacientes colombianos con Síndrome de Sjögren solo y asociado a otras enfermedades autoinmunes

Introducción: Dado que una de las principales comorbilidades asociadas al síndrome de Sjögren es la presencia de otra enfermedad autoinmune, el objetivo de este estudio fue investigar la frecuencia de poliautoinmunidad en pacientes con síndrome de Sjögren y evaluar sus factores asociados. Métodos: Este fue un estudio de corte transversal en el que 410 pacientes con síndrome de Sjögren (por criterios del Consenso Americano-Europeo, incluyendo biopsia positiva) fueron sistemáticamente incluidos e investigados para la presencia de otra enfermedad autoinmune. Los datos recogidos fueron evaluados mediante análisis de regresión logística y el índice de Rogers y Tanimoto para evaluar factores asociados y agrupamiento. Resultados: Hubo 134 (32.6%) de pacientes con síndrome de Sjögren y otra enfermedad autoinmune. La enfermedad tiroidea autoinmune, artritis reumatoide, lupus eritematosos sistémico y enfermedad inflamatoria intestinal fueron observados en un 21.5%, 8.3%, 7.6% y 0.7% respectivamente. Hubo 35 (8.5%) pacientes con síndrome autoinmune múltiple. El hábito de fumar, historia previa de abortos, positividad de los anticuerpos antinucleares (ANAS) y una mayor duración de la enfermedad fueron los factores de riesgo más fuertes para el desarrollo de poliautoinmunidad. Discusión: Este estudio da a conocer la alta prevalencia de poliautoinmunidad en una población bien definida de pacientes con síndrome de Sjögren, los factores asociados para el desarrollo de esta complicación y su patrón de agrupamiento. Estos resultados pueden servir para definir enfoques plausibles para estudiar los mecanismos comunes de las enfermedades autoinmunes.

Caracterización clínica, microbiológica y ecocardiográfica de pacientes con Endocarditis infecciosa en la Fundación Cardioinfantil 2002-2012

Introducción: La endocarditis infecciosa es una infección microbiana del endocardio poco estudiada en nuestro país, la cual se asocia con múltiples complicaciones clínicas, y que presenta una mortalidad importante, que no ha disminuido a lo largo del tiempo sin importar los cambios epidemiológicos, de tratamiento y el aumento de la cirugía valvular que se presentan en la actualidad. Metodología: Se realizó la búsqueda de los pacientes adultos con diagnóstico de endocarditis infecciosa entre los años 2002 a 2012 en la Fundación Cardioinfantil para la revisión de los registros médicos y la descripción de las características clínicas, microbiológicas y ecocardiográficas. Resultados: se detectaron 144 pacientes hallando un predominio de la lesión de válvula nativa y el compromiso de válvula aórtica, encontrando como germen más común el S. aureus, sin embargo una tasa de 32.6% de hemocultivos negativos. La mortalidad intrahospitalaria fue de 22.2%. Discusión: los datos hallados en general son semejantes a los descritos en la literatura mundial con excepción de algunas variables discordantes en cuanto a la válvula aórtica mayormente comprometida y factores asociados a la endocarditis tricuspidea. Conclusión: la epidemiología de la endocarditis infecciosa de nuestra serie es muy semejante a la de la literatura actual de los países industrializados, aunque con algunas excepciones, requiriéndose la implementación y profundización del estudio de esta patología a nivel nacional.

Características clínicas de las uveítis en pacientes pediátricos en dos centros de referencia oftalmológica en Bogotá

Introducción: La de uveítis pediátrica tiene una prevalencia mundial de aproximadamente 30 casos por 100.000 y constituye la segunda causa de ceguera en niños en Colombia. Sin embargo, no existen estudios que caractericen esta entidad en nuestro medio. Materiales y Métodos: Estudio retrospectivo, observacional, descriptivo, mediante la revisión de historias clínicas de pacientes pediátricos con diagnóstico de uveítis en la Fundación Oftalmológica Nacional y en un centro privado de consulta oftalmológica en Bogotá entre enero de 2000 y julio de 2013. Resultados: Se describe un total de 311 pacientes pediátricos con diagnóstico de uveítis, 51.8% niñas. La edad promedio de presentación fue de 10.1 años. La uveítis posterior fue la más frecuente (57.8%), siendo más común de aparición insidiosa (87.5%) y crónica (78.1%). La etiología más frecuente fue infecciosa (58.2%) causada por toxoplasmosis (76.8%). Se encontró una diferencia estadísticamente significativa entre la agudeza visual de la uveítis anterior (20/67) e intermedia (20/69), en comparación con la uveítis posterior (20/417) y panuveítis (20/209) (p <0,05). Discusión: Los datos de este estudio proporcionan el primer reporte de las características clínicas de la uveítis en pacientes pediátricos en Colombia, donde las uveítis infecciosas son la primera causa de esta entidad. Este estudio mejorará el conocimiento de la uveítis en nuestro medio, así como es un instrumento para el desarrollo de políticas públicas para la población pediátrica colombiana, con el fin de mejorar los resultados del tratamiento de estos pacientes.

Experiencia en el manejo de cancer colorrectal en el hospital universitario mayor - Mederi

Introducción: El cáncer colorrectal es el tercer cáncer más diagnosticado en los hombres y el segundo en las mujeres a nivel mundial. Hasta 1.000 casos nuevos se diagnostican en Colombia cada año, por lo que es importante conocer la experiencia con esta patología en un centro de experiencia recientemente creado en el “Méderi, Hospital Universitario Mayor”. Materiales y métodos: Se realizó un estudio de corte transversal de la población con diagnóstico de cáncer colorrectal atendida entre agosto 2012 y diciembre 2014 que corresponde al tiempo de funcionamiento del servicio de Coloproctología. Resultados: Se atendieron un total de 152 pacientes con cáncer colorrectal en la institución. Se operó el 91% de los pacientes. El estadío más frecuente fue el IV. Solo el 4.9% presentó dehiscencia de anastomosis, datos concordantes con la literatura cuando el manejo es a cargo de expertos. El subtipo histológico más frecuente fue adenocarcinoma moderadamente diferenciado y la mortalidad perioperatoria de 2.63%. Discusión: El cáncer colorrectal es una entidad con alta morbimortalidad lo cual puede cambiar si se realizan pruebas de tamizaje, para realizar un manejo temprano y oportuno. Además juega un papel importante la experiencia del cirujano y la discusión de los pacientes en juntas multidisciplinarias. Palabras clave: cáncer de colon, cáncer de recto, epidemiología, estadificación

Prebiotic effects: metabolic and health benefits

The different compartments of the gastrointestinal tract are inhabited by populations of micro-organisms. By far the most important predominant populations are in the colon where a true symbiosis with the host exists that is a key for well-being and health. For such a microbiota, 'normobiosis' characterises a composition of the gut 'ecosystem' in which micro-organisms with potential health benefits predominate in number over potentially harmful ones, in contrast to 'dysbiosis', in which one or a few potentially harmful micro-organisms are dominant, thus creating a disease-prone situation. The present document has been written by a group of both academic and industry experts (in the ILSI Europe Prebiotic Expert Group and Prebiotic Task Force, respectively). It does not aim to propose a new definition of a prebiotic nor to identify which food products are classified as prebiotic but rather to validate and expand the original idea of the prebiotic concept (that can be translated in 'prebiotic effects'), defined as: 'The selective stimulation of growth and/or activity(ies) of one or a limited number of microbial genus(era)/species in the gut microbiota that confer(s) health benefits to the host.' Thanks to the methodological and fundamental research of microbiologists, immense progress has very recently been made in our understanding of the gut microbiota. A large number of human intervention studies have been performed that have demonstrated that dietary consumption of certain food products can result in statistically significant changes in the composition of the gut microbiota in line with the prebiotic concept. Thus the prebiotic effect is now a well-established scientific fact. The more data are accumulating, the more it will be recognised that such changes in the microbiota's composition, especially increase in bifidobacteria, can be regarded as a marker of intestinal health. The review is divided in chapters that cover the major areas of nutrition research where a prebiotic effect has tentatively been investigated for potential health benefits. The prebiotic effect has been shown to associate with modulation of biomarkers and activity(ies) of the immune system. Confirming the studies in adults, it has been demonstrated that, in infant nutrition, the prebiotic effect includes a significant change of gut microbiota composition, especially an increase of faecal concentrations of bifidobacteria. This concomitantly improves stool quality (pH, SCFA, frequency and consistency), reduces the risk of gastroenteritis and infections, improves general well-being and reduces the incidence of allergic symptoms such as atopic eczema. Changes in the gut microbiota composition are classically considered as one of the many factors involved in the pathogenesis of either inflammatory bowel disease or irritable bowel syndrome. The use of particular food products with a prebiotic effect has thus been tested in clinical trials with the objective to improve the clinical activity and well-being of patients with such disorders. Promising beneficial effects have been demonstrated in some preliminary studies, including changes in gut microbiota composition (especially increase in bifidobacteria concentration). Often associated with toxic load and/or miscellaneous risk factors, colon cancer is another pathology for which a possible role of gut microbiota composition has been hypothesised. Numerous experimental studies have reported reduction in incidence of tumours and cancers after feeding specific food products with a prebiotic effect. Some of these studies (including one human trial) have also reported that, in such conditions, gut microbiota composition was modified (especially due to increased concentration of bifidobacteria). Dietary intake of particular food products with a prebiotic effect has been shown, especially in adolescents, but also tentatively in postmenopausal women, to increase Ca absorption as well as bone Ca accretion and bone mineral density. Recent data, both from experimental models and from human studies, support the beneficial effects of particular food products with prebiotic properties on energy homaeostasis, satiety regulation and body weight gain. Together, with data in obese animals and patients, these studies support the hypothesis that gut microbiota composition (especially the number of bifidobacteria) may contribute to modulate metabolic processes associated with syndrome X, especially obesity and diabetes type 2. It is plausible, even though not exclusive, that these effects are linked to the microbiota-induced changes and it is feasible to conclude that their mechanisms fit into the prebiotic effect. However, the role of such changes in these health benefits remains to be definitively proven. As a result of the research activity that followed the publication of the prebiotic concept 15 years ago, it has become clear that products that cause a selective modification in the gut microbiota's composition and/or activity(ies) and thus strengthens normobiosis could either induce beneficial physiological effects in the colon and also in extra-intestinal compartments or contribute towards reducing the risk of dysbiosis and associated intestinal and systemic pathologies.

New scientific paradigms for probiotics and prebiotics

The inaugural meeting of the International Scientific Association for Probiotics and Prebiotics (ISAPP) was held May 3 to May 5 2002 in London, Ontario, Canada. A group of 63 academic and industrial scientists from around the world convened to discuss current issues in the science of probiotics and prebiotics. ISAPP is a non-profit organization comprised of international scientists whose intent is to strongly support and improve the levels of scientific integrity and due diligence associated with the study, use, and application of probiotics and prebiotics. In addition, ISAPP values its role in facilitating communication with the public and healthcare providers and among scientists in related fields on all topics pertinent to probiotics and prebiotics. It is anticipated that such efforts will lead to development of approaches and products that are optimally designed for the improvement of human and animal health and well being. This article is a summary of the discussions, conclusions, and recommendations made by 8 working groups convened during the first ISAPP workshop focusing on the topics of: definitions, intestinal flora, extra-intestinal sites, immune function, intestinal disease, cancer, genetics and genomics, and second generation prebiotics. Humans have evolved in symbiosis with an estimated 1014 resident microorganisms. However, as medicine has widely defined and explored the perpetrators of disease, including those of microbial origin, it has paid relatively little attention to the microbial cells that constitute the most abundant life forms associated with our body. Microbial metabolism in humans and animals constitutes an intense biochemical activity in the body, with profound repercussions for health and disease. As understanding of the human genome constantly expands, an important opportunity will arise to better determine the relationship between microbial populations within the body and host factors (including gender, genetic background, and nutrition) and the concomitant implications for health and improved quality of life. Combined human and microbial genetic studies will determine how such interactions can affect human health and longevity, which communication systems are used, and how they can be influenced to benefit the host. Probiotics are defined as live microorganisms which, when administered in adequate amounts confer a health benefit on the host.1 The probiotic concept dates back over 100 years, but only in recent times have the scientific knowledge and tools become available to properly evaluate their effects on normal health and well being, and their potential in preventing and treating disease. A similar situation exists for prebiotics, defined by this group as non-digestible substances that provide a beneficial physiological effect on the host by selectively stimulating the favorable growth or activity of a limited number of indigenous bacteria. Prebiotics function complementary to, and possibly synergistically with, probiotics. Numerous studies are providing insights into the growth and metabolic influence of these microbial nutrients on health. Today, the science behind the function of probiotics and prebiotics still requires more stringent deciphering both scientifically and mechanistically. The explosion of publications and interest in probiotics and prebiotics has resulted in a body of collective research that points toward great promise. However, this research is spread among such a diversity of organisms, delivery vehicles (foods, pills, and supplements), and potential health targets such that general conclusions cannot easily be made. Nevertheless, this situation is rapidly changing on a number of important fronts. With progress over the past decade on the genetics of lactic acid bacteria and the recent, 2,3 and pending, 4 release of complete genome sequences for major probiotic species, the field is now armed with detailed information and sophisticated microbiological and bioinformatic tools. Similarly, advances in biotechnology could yield new probiotics and prebiotics designed for enhanced or expanded functionality. The incorporation of genetic tools within a multidisciplinary scientific platform is expected to reveal the contributions of commensals, probiotics, and prebiotics to general health and well being and explicitly identify the mechanisms and corresponding host responses that provide the basis for their positive roles and associated claims. In terms of human suffering, the need for effective new approaches to prevent and treat disease is paramount. The need exists not only to alleviate the significant mortality and morbidity caused by intestinal diseases worldwide (especially diarrheal diseases in children), but also for infections at non-intestinal sites. This is especially worthy of pursuit in developing nations where mortality is too often the outcome of food and water borne infection. Inasmuch as probiotics and prebiotics are able to influence the populations or activities of commensal microflora, there is evidence that they can also play a role in mitigating some diseases. 5,6 Preliminary support that probiotics and prebiotics may be useful as intervention in conditions including inflammatory bowel disease, irritable bowel syndrome, allergy, cancer (especially colorectal cancer of which 75% are associated with diet), vaginal and urinary tract infections in women, kidney stone disease, mineral absorption, and infections caused by Helicobacter pylori is emerging. Some metabolites of microbes in the gut may also impact systemic conditions ranging from coronary heart disease to cognitive function, suggesting the possibility that exogenously applied microbes in the form of probiotics, or alteration of gut microecology with prebiotics, may be useful interventions even in these apparently disparate conditions. Beyond these direct intervention targets, probiotic cultures can also serve in expanded roles as live vehicles to deliver biologic agents (vaccines, enzymes, and proteins) to targeted locations within the body. The economic impact of these disease conditions in terms of diagnosis, treatment, doctor and hospital visits, and time off work exceeds several hundred billion dollars. The quality of life impact is also of major concern. Probiotics and prebiotics offer plausible opportunities to reduce the morbidity associated with these conditions. The following addresses issues that emerged from 8 workshops (Definitions, Intestinal Flora, Extra-Intestinal Sites, Immune Function, Intestinal Disease, Cancer, Genomics, and Second Generation Prebiotics), reflecting the current scientific state of probiotics and prebiotics. This is not a comprehensive review, however the study emphasizes pivotal knowledge gaps, and recommendations are made as to the underlying scientific and multidisciplinary studies that will be required to advance our understanding of the roles and impact of prebiotics, probiotics, and the commensal microflora upon health and disease management.

Gastrointestinal tract: intestinal fatty acid metabolism and implications for health

Short-chain fatty acids (SCFA) are formed from the fermentation of sugars by intestinal bacteria. Acetate is the most abundant SCFA, with lower amounts of propionate and butyrate formed. Propionate and butyrate are also formed from the products of carbohydrate fermentation by other bacteria, for example from lactate and acetate. SCFA play a role in regulating transit of digesta through the intestine, and butyrate formation is thought to be beneficial to health because butyrate decreases the risk of colon cancer. Major butyrate-producing species are among the most abundant present in the colon, including Roseburia and Faecalibacterium spp. Metabolism of longer-chain fatty acids occurs mainly by hydration or hydrogenation of unsaturated fatty acids. Hydroxystearic acids are formed in the intestine, particularly under disease conditions. Metabolism of linoleic acid results in the formation of conjugated linoleic acids (CLA) by several species, including Roseburia hominis and Roseburia inulinovorans. Enhancement of intestinal CLA formation, possibly using probiotics, may be useful in preventing or treating inflammatory bowel disease.

Health benefits of probiotics: are mixtures more effective than single strains?

PURPOSE: Most studies on probiotics utilise single strains, sometimes incorporated into yoghurts. There are fewer studies on efficacy of mixtures of probiotic strains. This review examines the evidence that (a) probiotic mixtures are beneficial for a range of health-related outcomes and (b) mixtures are more or less effective than their component strains administered separately. RESULTS: Mixtures of probiotics had beneficial effects on the end points including irritable bowel syndrome and gut function, diarrhoea, atopic disease, immune function and respiratory tract infections, gut microbiota modulation, inflammatory bowel disease and treatment of Helicobacter pylori infection. However, only 16 studies compared the effect of a mixture with that of its component strains separately, although in 12 cases (75%), the mixture was more effective. CONCLUSION: Probiotic mixtures appear to be effective against a wide range of end points. Based on a limited number of studies, multi-strain probiotics appear to show greater efficacy than single strains, including strains that are components of the mixtures themselves. However, whether this is due to synergistic interactions between strains or a consequence of the higher probiotic dose used in some studies is at present unclear.

Current level of consensus on probiotic science: report of an expert meeting, London, 23 November 2009

The present paper summarizes  the consensus views of a group of 9 European clinicians and scientists on the current state of scientific knowledge on probiotics, covering those areas where there is substantial evidence for beneficial effects and those  where the evidence base is poor or inconsistent. There was general agreement that probiotic effects were species and often strain specific. The experts agreed  that some probiotics were effective in reducing the incidence and duration of rotavirus diarrhoea in infants, antibiotic-associated diarrhoea in adults and, for certain probiotics, Clostridium difficile infections. Some probiotics are associated with symptomatic improvements in irritable bowel syndrome and alleviation of digestive discomfort. Probiotics can reduce the frequency and severity of necrotizing enterocolitis in premature infants and have been shown to regulate intestinal immunity.  Several other clinical effects of probiotics, including their role in inflammatory bowel disease, atopic dermatitis, respiratory or genito-urinary infections or H.pylori adjuvant treatment were thought promising but inconsistent.

Functional oligosaccharides: application and manufacture.

Oligosaccharides are attracting increasing interest as prebiotic functional food ingredients. They can be extracted or obtained by enzymatic hydrolysis from a variety of biomass sources or synthesized from simple oligosaccharides by enzymatic transfer reactions. The major prebiotic oligosaccharides on the market are inulin, fructo-oligosaccharides, and galacto-oligosaccharides. They have been evaluated using a range of in vitro and in vivo methods, although there is a need for more large-scale human trials using modern microbiological methods. Prebiotics are being studied for their effects on gut health and well being and specific clinical conditions, including colon cancer, inflammatory bowel disease (IBD), acute infections, and mineral absorption. Developing understanding of the functional ecology of the human gut is influencing current thinking on what a prebiotic might achieve and is providing new targets for prebiotic intervention.