Classical and recent advances in the treatment of inflammatory bowel diseases

Crohn's disease (CD) and ulcerative colitis (UC) are intestinal disorders that comprise the inflammatory bowel diseases (IBD). These disorders have a significant effect on the quality of life of affected patients and the increasing number of IBD cases worldwide is a growing concern. Because of the overall burden of IBD and its multifactorial etiology, efforts have been made to improve the medical management of these inflammatory conditions. The classical therapeutic strategies aim to control the exacerbated host immune response with aminosalicylates, antibiotics, corticosteroids, thiopurines, methotrexate and anti-tumor necrosis factor (TNF) biological agents. Although successful in the treatment of several CD or UC conditions, these drugs have limited effectiveness, and variable responses may culminate in unpredictable outcomes. The ideal therapy should reduce inflammation without inducing immunosuppression, and remains a challenge to health care personnel. Recently, a number of additional approaches to IBD therapy, such as new target molecules for biological agents and cellular therapy, have shown promising results. A deeper understanding of IBD pathogenesis and the availability of novel therapies are needed to improve therapeutic success. This review describes the overall key features of therapies currently employed in clinical practice as well as novel and future alternative IBD treatment methods.

Roles of keratins in intestinal health and disease

Intermediate filament keratins (K) play a pivotal role in protein targeting and epithelialcytoprotection from stress as evidenced by keratin mutations predisposing to human liver and skin diseases and possibly inflammatory bowel disease (IBD). The K8-null (K8-/-) mice exhibit colonic phenotype similar to IBD and marked spontaneous colitis, epithelial hyperproliferation, decreased apoptosis, mistargeting of proteins leading to defective ion transport and diarrhea. The K8-heterozygote (K8+/-) mouse colon appears normal but displays a defective sodium (Na+) and chloride (Cl-) transport similar to, but milder than K8-/-. Characterization of K8+/- colon revealed ~50% less keratins (K7, K8, K19, K20) compared to K8 wild type (K8+/+). A similar ~50% decrease was seen in K8+/- mRNA levels as compared to K8+/+, while the mRNA levels for the other keratins were unaltered. K8+/- keratins were arranged in a normal colonic crypt expression pattern, except K7 which was expressed at the top of crypts in contrast to K8+/+. The K8+/- colon showed mild hyperplasia but no signs of inflammation and no resistance to apoptosis. Experimental colitis induced by using different concentrations of dextran sulphate sodium (DSS) showed that K8+/- mice are slightly more sensitive to induced colitis and showed a delayed recovery compared to K8+/+. Hence, the K8+/- mouse with less keratins and without inflammation, provided a novel model to study direct molecular mechanisms of keratins in intestinal homeostasis and ion transport. Different candidate ion transporters for a possible role in altered ion transport seen in the K8-/- and K8+/- mouse colon were evaluated. Besides normal levels of CFTR, PAT-1 and NHE-3, DRA mRNA levels were decreased 3-4-fold and DRA protein nearly entirely lost in K8-/- caecum, distal and proximal colon compared to K8+/+. In K8+/- mice, DRA mRNA levels were unaltered while decreased DRA protein level and patchy distribution was detected particularly in the proximal colon and as compared to K8+/+. DRA was similarly decreased when K8 was knocked-down in Caco-2 cells, confirming that K8 levels modulate DRA levels in an inflammation-independent manner. The dramatic loss of DRA in colon and caecum of K8-/- mice was responsible for the chloride transport defect. The milder ion transport in K8+/- colon might be related to DRA suggesting a role for K8 in regulation of DRA expression and targeting. The current study demonstrates the importance of keratins in stress protection and cell signaling. Furthermore, we have also successfully developed a novel, simple, fast, cost effective, non-invasive in vivo imaging method for the early diagnosis of murine colitis with specificity for both genetic and experimental colitis. The said modality provides continuous measurements of reactive oxygen and nitrogen species (RONS) and minimizes the use of an increased number of experimental animals by using a luminal derivative chemiluminescent probe, L-012 which provides a cost-effective tool to study the level and longitudinal progression of colitis.

The role of keratin intermediate filaments in the colon epithelial cells

Keratins (K) are cytoskeletal proteins mainly expressed in the epithelium and constitute the largest subgroup of intermediate filaments (IFs). Simple epithelial keratins (SEKs) K7-K8 and K18-K20 are the major IF elements in the colon. SEK mutations are known to cause around 30 human diseases, mainly affecting liver and skin. However, so far no strong associations between K8 mutations and the development of human colitis have been found. The keratin contribution to colonic health comes from the K8 knock-out (K8-/-) mouse model, which develops an early chronic inflammation and hyperproliferation in the colon. The aim of this thesis was to investigate how keratins contribute to intestinal health and disease mainly by the experimental analysis using the K8-/- mouse colon and cell culture models. The work described here is divided into three studies. The first study revealed involvement of keratins in Notch1 signaling, which is the master regulator of cell fate in the colon. Immunoprecipitation and immunostaining, both in vitro and in vivo showed that K8 binds and co-localizes with Notch1. Interestingly, overexpression of keratins enhanced Notch1 levels and stabilized Notch intracellular domain (NICD), leading to higher activity of Notch signaling. The dramatic decrease in Notch activity in the K8-/- colon resulted in a differentiation shift towards goblet and enteroendocrine cells. The second study focused on the involvement of keratins in colitis-associated cancer (CAC). Although, the K8-/- inflamed colon did not develop colorectal cancer (CRC) spontaneously, it was dramatically more susceptible to induced CRC in two CRC models: azoxymethane (AOM) and multiple intestinal neoplasia (ApcMin/+). To understand how the loss of K8 contributes to CAC, the epithelial inflammasome signaling pathway was analyzed. The released component of active inflammasome, cleaved caspase-1 and its downstream protein, interleukin (IL)-18, were significantly increased in K8-/- and K8-/-ApcMin/+ colons. The inflammasome pathway has recently been suggested to control the levels of IL-22 binding protein (IL-22BP), which is a negative regulator of IL-22 activity. Interestingly, the activated inflammasome correlated with an upregulation of IL-22 and a complete loss of IL-22BP in the K8-null colons. The activation of IL-22 was confirmed by increased levels of downstream signaling, which is phosphorylated signal transducer and activator of transcription 3 (P-STAT3), a transcription factor promoting proliferation and tissue regeneration in the colon. The objective of the third study, was to examine the role of keratins in colon energy metabolism. A proteomic analysis identified mitochondrial 3-hydroxy-3-methylglutaryl-CoA synthase 2 (HMGCS2) as the major ownregulated protein in the K8-/- colonocytes. HMGCS2 is the rate-limiting enzyme in ketogenesis, where energy from bacterially produced short chain fatty acids (SCFAs), mainly butyrate, is converted into ketone bodies in colonic epithelium. Lower levels and activity of HMGCS2 in the K8-/- colon resulted in a blunted ketogenesis. The studies upstream from HMGCS2, identified decreased levels of the SCFA-transporter monocarboxylate transporter 1 (MCT1), which led to increased SCFA content in the stool suggesting impaired butyrate transport through the colonic epithelium. Taken together, the results of the herein thesis indicate that keratins are essential regulators of colon homeostasis, in particular epithelial differentiation, tumorigenesis and energy metabolism.

Étude génétique et fonctionnelle de variantes de la région chromosomique 3p21 associée aux maladies inflammatoires de l'intestin

Des études de liaison et d’association génétiques ont permis d’identifier certains des facteurs de risque génétiques aux maladies inflammatoires de l’intestin (MII) dans la région chromosomique 3p21. Dans cette région, le polymorphisme nucléotidique simple (SNP) codant non-synonyme du gène MST1, rs3197999, encodant pour la mutation R689C, a été associé et répliqué à la fois à la colite ulcéreuse (CU) et à la maladie de Crohn (MC). Un autre SNP, corrélé à des SNP codants non-synonymes du gène MST1R, a également été associé à la MC. Afin de déterminer si d’autres variantes des gènes MST1 et MST1R sont associés à la CU, nous avons testé pour association des SNP de ces gènes. Seul un proxy de R689C a montré un signal d’association significatif aux MII, ce qui suggère que R689C est la variante causale aux MII dans le gène MST1. En cherchant à déterminer si la région 3p21 contenait plusieurs signaux d’association mutuellement indépendants, trois SNP ont été identifiés comme possible facteurs de risque indépendants, et ont été génotypés dans des cas de CU et de MC et des témoins, puis nos résultats d’association ont été combinés à ceux provenant de trois autres cohortes indépendantes. Les trois SNP, R689C (MST1), rs6802890 et rs7629936 (CDHR4), sont associés aux MII, mais une étude d’association conditionnelle suggère qu’il existe en fait deux signaux d’association mutuellement indépendants dans la région 3p21. Le signal principal provient de R689C, une mutation de la protéine MSP. Cette protéine a un rôle dans l’inflammation chez les macrophages murins, et la migration, la cicatrisation et la survie chez les cellules épithéliales. Dans cette étude, le rôle de la MSP a été investigué dans des modèles de macrophages humains et de cellules épithéliales de côlon, et seule la phosphorylation d’AKT, un acteur dans la voie de signalisation de la survie cellulaire, a été modulée par la MSP dans nos modèles. Ce projet a donc permis d’apporter des connaissances sur les facteurs de risques génétiques aux MII dans la région 3p21, en identifiant 2 signaux d’association indépendants, et en nous informant sur le rôle de MST1, duquel provient le signal d’association principal, chez les cellules humaines.

MAST3 : facteur de risque génétique aux maladies inflammatoires de l’intestin et modulateur d’inflammation

La maladie de Crohn (MC) et la colite ulcéreuse (CU) sont des maladies inflammatoires chroniques du tube digestif qu’on regroupe sous le terme maladies inflammatoires de l’intestin (MII). Les mécanismes moléculaires menant au développement des MII ne sont pas entièrement connus, mais des études génétiques et fonctionnelles ont permis de mettre en évidence des interactions entre des prédispositions génétiques et des facteurs environnementaux - notamment la flore intestinale – qui contribuent au développement d’une dérégulation de la réponse immunitaire menant à l’inflammation de la muqueuse intestinale. Des études d’association pangénomiques et ciblées ont permis d’identifier plusieurs gènes de susceptibilité aux MII mais les estimations de la contribution de ces gènes à l’héritabilité suggèrent que plusieurs gènes restent à découvrir. Certains d’entre eux peuvent se trouver dans les régions identifiées par des études de liaison génétique. L’objectif de mon projet de doctorat était d’identifier un ou des facteurs de risque génétique dans la région chromosomale 19p (identifiée comme région de liaison IBD6) et de le/les caractériser au niveau fonctionnel. Nous avons d’abord entrepris une cartographie d’association de la région 19p. À la suite du génotypage successif de deux cohortes indépendantes, nous avons identifié un SNP intronique et quatre SNP codants dont un non-synonyme, rs8108738, tous localisés dans le gène microtubule associated serine threonine kinase gene-3 (MAST3) et associés aux MII. Peu d’information fonctionnelle sur MAST3 était disponible. Par contre MAST2, une protéine encodée par un gène de la même famille, régule l’activité du facteur de transcription inflammatoire NF-kappaB. Nous avons confirmé l’implication de MAST3 dans l’activité de NF-kappaB via un knockdown de MAST3 et des essais gène-rapporteur. Pour poursuivre la caractérisation fonctionnelle de MAST3, nous avons choisi une approche non ciblée pour étudier les effets de la variation des niveaux d’expression de MAST3 sur la cellule. C’est-à-dire que nous avons créé un 1er modèle cellulaire de surexpression du gène MAST3 dans les cellules HEK293 et analysé l’expression pangénomique endogène. La validation de l’expression génique dans un 2e modèle cellulaire de knockdown et de type cellulaire différent (THP1), nous a permis d’identifier et de contrer les effets non-spécifiques dus aux niveaux non-physiologiques. Notre étude d’expression a mené à l’identification d’un groupe de gènes dont l’expression est régulée par MAST3. Ces gènes sont majoritairement impliqués dans des fonctions immunitaires (cytokines pro-inflammatoires, régulateurs de NF-kappaB, migration cellulaire, etc.) et une forte proportion est régulée par NF-kappaB. Nous avons évalué l’importance du groupe de gènes régulés par MAST3 dans la présentation clinique des MII à travers des études d’expression dans des biopsies intestinales de patients atteints de CU. Nous avons constaté que l’expression de ces gènes est significativement supérieure dans les régions enflammées par rapport aux régions saines de la muqueuse intestinale des patients atteints de CU. Globalement, les résultats de nos études suggèrent que le facteur de risque aux MII MAST3 agit via la voie du facteur de transcription NF-kappaB pour influencer l’expression d’un groupe de gènes impliqués dans l’inflammation intestinale typique des MII. Chaque étude génétique sur les MII a le potentiel d’orienter les recherches fonctionnelles vers de nouvelles voies biologiques causales. Le dévoilement des mécanismes moléculaires sous-jacents à ces voies permet d’augmenter les connaissances sur le développement de ces maladies vers une compréhension plus complète de la pathogenèse qui permettra d’optimiser le diagnostic et le traitement de ces maladies.

Le locus 1q32 : susceptibilité aux maladies inflammatoires de l’intestin et rôles biologiques de C1orf106 et KIF21B

La maladie de Crohn (MC) et la colite ulcéreuse (CU) sont des maladies inflammatoires de l’intestin (MII) caractérisées par une inflammation chronique du tube digestif. Ces maladies à traits complexes sont le résultat d’un dérèglement du système immunitaire. Les études d’association pangénomique ont identifié au total 99 loci de susceptibilité aux MII. La région 1q32 du chromosome 1 a été identifiée comme locus de susceptibilité à la MC, la CU et la sclérose en plaque. La région autour du marqueur génétique (rs11584383) contient quatre gènes : Chromosome 1 open reading frame 106 (C1orf106), Kinesin family member 21B (KIF21B), Calcium channel, voltage-dependant, L type, alpha 1S subunit (CACNA1S) et Chromosome 1 open reading frame 81 (C1orf81). L’objectif de l’étude est de mettre ces quatres gènes dans un contexte biologique et de déterminer leur rôle potentiel dans les MII. Par réaction de polymérisation en chaîne quantitatif (qPCR), nous avons déterminé le profil d’expression de ces gènes dans des tissus murins et des lignées cellulaires humaines. KIF21B et C1orf106 sont exprimés dans les tissus gastrointestinal et immunitaire. Par la suite, nous avons testé l’implication de KIF21B et C1orf106 dans les voies biologiques connues pour leur rôle dans les MII comme l’activité NF-kB et le stress du réticulum endoplasmique (RE). Nos résultats montrent que la surexpression de KIF21B dans les cellules HEK293T diminue l’activité de NF-kB et la surexpression de C1orf106 augmente le stress du RE et l’activité de la voie Wnt. Globalement, ces résultats suggèrent que KIF21B et C1orf106, dans la région 1q32, sont des gènes candidats prometteurs puisqu’ils interviennent dans des voies biologiques connues des maladies inflammatoire de l’intestin.

Influence du microbiote intestinal sur le métabolisme et la virulence des Escherichia coli entérohémorragiques

Les Escherichia coli entérohémorragiques (EHEC) représentent un problème majeur de santé publique dans les pays développés. Les EHEC sont régulièrement responsables de toxi-infections alimentaires graves chez l’humain et causent des colites hémorragiques et le symptôme hémolytique et urémique, mortel chez les enfants en bas âge. Les EHEC les plus virulents appartiennent au sérotype O157:H7 et le bovin constitue leur réservoir naturel. À ce jour il n’existe aucun traitement pour éviter l’apparition des symptômes liés à une infection à EHEC. Par conséquent, il est important d’augmenter nos connaissances sur les mécanismes employés par le pathogène pour réguler sa virulence et coloniser efficacement la niche intestinale. Dans un premier temps, l’adaptation de la souche EHEC O157:H7 EDL933 à l’activité métabolique du microbiote intestinal a été étudiée au niveau transcriptionnel. Pour se faire, EDL933 a été cultivée dans les contenus caecaux de rats axéniques (milieu GFC) et dans ceux provenant de rats colonisés par le microbiote intestinal humain (milieu HMC). Le HMC est un milieu cécal conditionné in vivo par le microbiote. Dans le HMC par rapport au GFC, EDL933 change drastiquement de profile métabolique en réponse à l’activité du microbiote et cela se traduit par une diminution de l’expression des voies de la glycolyse et une activation des voies de l’anaplérose (voies métaboliques dont le rôle est d’approvisionner le cycle TCA en intermédiaires métaboliques). Ces résultats, couplés avec une analyse métabolomique ciblée sur plusieurs composés, ont révélé la carence en nutriments rencontrée par le pathogène dans le HMC et les stratégies métaboliques utilisées pour s’adapter au microbiote intestinal. De plus, l’expression des gènes de virulence incluant les gènes du locus d’effacement des entérocytes (LEE) codant pour le système de sécrétion de type III sont réprimés dans le HMC par rapport au GFC indiquant la capacité du microbiote intestinal à réprimer la virulence des EHEC. L’influence de plusieurs composés intestinaux présents dans les contenus caecaux de rats sur l’expression des gènes de virulence d’EDL933 a ensuite été étudiée. Ces résultats ont démontré que deux composés, l’acide N-acétylneuraminique (Neu5Ac) et le N-acétylglucosamine (GlcNAc) répriment l’expression des gènes du LEE. La répression induite par ces composés s’effectue via NagC, le senseur du GlcNAc-6-P intracellulaire et le régulateur du catabolisme du GlcNAc et du galactose chez E. coli. NagC est un régulateur transcriptionnel inactivé en présence de GlcNAc-6-P qui dérive du catabolisme du Neu5Ac et du transport GlcNAc. Ce travail nous a permis d’identifier NagC comme un activateur des gènes du LEE et de mettre à jour un nouveau mécanisme qui permet la synchronisation de la virulence avec le métabolisme chez les EHEC O157:H7. La concentration du Neu5Ac et du GlcNAc est augmentée in vivo chez le rat par le symbiote humain Bacteroides thetaiotaomicron, indiquant la capacité de certaines espèces du microbiote intestinal à relâcher les composés répresseurs de la virulence des pathogènes. Ce travail a permis l’identification des adaptations métaboliques des EHEC O157:H7 en réponse au microbiote intestinal ainsi que la découverte d’un nouveau mécanisme de régulation de la virulence en réponse au métabolisme. Ces données peuvent contribuer à l’élaboration de nouvelles approches visant à limiter les infections à EHEC.

Eficacia del factor estimulante de colonias de granulocitos en el manejo de la enterocolitis neutropénica en pediatría

Antecedentes: La enterocolitis neutropénica es una complicación que se presenta en niños tratados con quimioterapia. Se ha propuesto dentro del manejo el uso del factor estimulante de colonias de granulocitos. Sin embargo, no se ha realizado una revisión sistemática para evaluar su eficacia. Objetivo: Determinar la eficacia del uso del factor estimulante de colonias de granulocitos en el manejo de la enterocolitis neutropénica. Metodología: Se realizó una revisión sistemática de la literatura con búsqueda de ensayos clínicos a través de las bases de datos Pubmed, Cochrane, Embase, Ovid y Bireme. Como límites se tuvieron los idiomas ingles y español y la publicación entre los años 1996 y 2012. Se planteó la realización del análisis de calidad empleando la valoración del riesgo de sesgo propuesta por la Colaboración Cochrane. Se planteó la realización de un meta- análisis de la literatura. Resultados: No se encontraron estudios que exploraran el uso del factor estimulante de colonias en niños y adolescentes con enterocolitis neutropénica. Conclusión: No es posible emitir un juicio de valor positivo o negativo sobre la eficacia del factor en el manejo de la enterocolitis neutropénica en niños o adolescentes. No existe evidencia que evalúe el uso del factor estimulante de colonias en el paciente pediátrico con enterocolitis neutropénica.

Factores asociados a la infección para Clostridium difficile en un hospital universitario de Bogotá

Introducción La infección por Clostridium difficile, es una de las causas más frecuentes de diarrea nosocomial con una alta morbimortalidad, con un aumento exponencial en su incidencia, en Estados Unidos se duplicó, de 261 casos x 100.000 en 1993 pasó a 546 x 100.000 en 2003 2, y en Canadá se encontraron datos similares con un aumento de 4.5 veces, en 1991 de 35.6 casos x 100.000 a 156.3 casos por 100.000 en 2004 3 . Se han descrito varios factores asociados Materiales y Métodos Se trata de un estudio descriptivo de tipo serie de casos en el que se evaluaron pacientes con diagnóstico de infección por C. Difficile y los factores asociados en un Hospital Universitario entre febrero de 2010 hasta septiembre de 2011 Resultados Se recolectaron 31 pacientes la edad promedio fue de 58 años con un rango entre 18 y 93 años, de los cuales 19 (61%) fueron mujeres y 12 (39%) hombres. El factor asociado a la infección por C. Difficile más frecuentemente encontrado fue el uso de inhibidores de bomba de protones con 54.84% (n=17) .No se encontraron pacientes VIH positivos o con diagnóstico de enfermedad inflamatoria intestinal. Ningún paciente presentó complicaciones asociadas a la infección ni mortalidad alguna. Conclusión El factor asociado que más se presentó fue el uso de antimicrobianos en los quince dias previos al inicio del cuadro en el 74% de los pacientes lo que coincide con lo presentado en la literatura mundial.

Caracterización de los eventos de neutropenia febril en niños con cáncer

Introducción: La neutropenia febril es una condición frecuente en los pacien¬tes pediátricos con cáncer y una de las mayores causas de morbimortalidad. Es necesario conocer la frecuencia su comportamiento. Objetivo: Caracterizar los eventos de neutropenia febril en niños con cáncer en la clínica Infantil Colsubsidio, Bogotá desde Enero de 2014 hasta Diciembre de 2014. Materiales y Métodos: Estudio transversal en niños de 1 mes a 18 años con cáncer y neutropenia febril atendidos de Enero 2014 a Diciembre 2014. Resultados: Se presentaron 74 eventos de un total de 41 pacientes con un máximo de 3 eventos por paciente, 20 mujeres y 21 hombres con una edad promedio de 8 años. 61% de los pacientes tenían diagnostico de Leucemia Linfoide Aguda .Se clasificaron como Fiebre sin causa clara con 43 eventos (58.11%), colitis neutropenica con 10 eventos (13.51%) y neumonía que registro 7 eventos (9%). El 70% de los pacientes presentaron al ingreso menos de 100 neutrofilos y una PCR con un promedio de 97.4. En un 6,76% de los pacientes se diagnostico bacteriemia. Los Hemocultivos fueron positivos en 5 pacientes (7 %), siendo el S epidermidis y el S mitis los gérmenes más frecuentes La mortalidad fue nula. Conclusiones: Esta estudio permitió conocer el comportamiento de la neutropenia febril en nuestra institución conociendo los organismos principalmente aislados, el perfil de resistencia y la respuesta al manejo antibiótico. Es importante determinar estudios prospectivos y analíticos con el fin de establecer factores de riesgo asociados a complicaciones y mortalidad.

Posibles repercusiones psicopatologicas de los transtornos de la afectividad en el niño de 0 a 5 años.

Profundizar en el mundo del niño, especialmente en las relaciones afectivas que lo unen con los que lo rodean. La mayor parte de las manifestaciones psicopatológicas de 0 a 5 años son debidas a la carencia afectiva, a la mala relación entre hijo e madre. Los conflictos del lactante giran en torno a la esfera oroalimenticia durante el primer año al tercer año la ansiedad, manifestaciones neuroticas, fobias, terror nocturno, asma, dolores abdominales, colitis ulcerosa y cefaleas de tres a cinco, enuresis, encopresis, transtornos psicóticos.

The effect of nicotine in vitro on the integrity of tight junctions in Caco-2 cell monolayers

Ulcerative colitis is characterised by impairment of the epithelial barrier and tight junction alterations resulting in increased intestinal permeability. UC is less common in smokers with smoking reported to decrease paracellular permeability. The aim of this study was thus to determine the effect of nicotine, the major constituent in cigarettes and its metabolites on the integrity of tight junctions in Caco-2 cell monolayers. The integrity of Caco-2 tight junctions was analysed by measuring the transepithelial electrical resistance (TER) and by tracing the flux of the fluorescent marker fluorescein, after treatment with various concentrations of nicotine or nicotine metabolites over 48 h. TER was significantly higher compared to the control for all concentrations of nicotine 0.01-10 M at 48 h (p < 0.001), and for 0.01 mu M (p < 0.001) and 0.1 mu M and 10 M nicotine (p < 0.01) at 12 and 24 h. The fluorescein flux results supported those of the TER assay. TER readings for all nicotine metabolites tested were also higher at 24 and 48 h only (p <= 0.01). Western blot analysis demonstrated that nicotine up-regulated the expression of the tight junction proteins occludin and claudin-l (p < 0.01). Overall, it appears that nicotine and its metabolites, at concentrations corresponding to those reported in the blood of smokers, can significantly improve tight junction integrity, and thus, decrease epithelial gut permeability. We have shown that in vitro, nicotine appears more potent than its metabolites in decreasing epithelial gut permeability. We speculate that this enhanced gut barrier may be the result of increased expression of claudin-l and occludin proteins, which are associated with the formation of tight junctions. These findings may help explain the mechanism of action of nicotine treatment and indeed smoking in reducing epithelial gut permeability. (c) 2007 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Dietary-based gut flora modulation against Clostridium difficile onset

Clostridium difficile infection is a frequent complication of antibiotic therapy in hospitalised patients, which today is attracting more attention than ever and has led to its classification as a 'superbug'. Disruption of the composition of the intestinal microflora following antibiotic treatment is an important prerequisite for overgrowth of C. difficile and the subsequent development of an infection. Treatment options for antibiotic-associated diarrhoea and C. difficile-induced colitis include administration of specific antibiotics (e.g. vancomycin), which often leads to high relapse rates. More importantly, both the rate and severity of C. difficile-associated diseases are increasing, with new epidemic strains of C. difficile often implicated. For the prevention and treatment of antibiotic-associated diarrhoea and C. difficile infection, several probiotic bacteria such as selected strains of lactobacilli (especially Lactobacillus rhamnosus GG), Bifidobacterium longum, and Enterococcus faecium and the non-pathogenic yeast Saccharomyces boulardii have been used. Controlled trials indicate a benefit of S. boulardii and L. rhamnosus GG as therapeutic agents when used as adjuncts to antibiotics. However, the need for more well designed controlled trials with probiotics is explicit.

Fibre and effects on probiotics (the prebiotic concept)

The burden (economic and medicinal) of acute and chronic gut disorders continues to increase. As efficient therapies are few, attention has turned towards the use of so-called functional foods to mediate against gut disorder. These target particular genera of gut bacteria seen as beneficial, e.g. bifidobacteria, lactobacilli. The use of products containing live microbial species (probiotics) has a long history of use in humans and many trials have been reported as 'positive'. Taking the view that positive components of the gut flora already exist in the intestinal tract, the prebiotic concept has been developed. Here, dietary carbohydrates have a selective metabolism within the gut flora thereby shifting the community towards a more advantageous structure. Conventional fibres like pectins, cellulose, etc. are not selectively metabolised by gut bacteria. However, certain oligosaccharides do have this capability. Most research has been conducted with fructooligosaccharides, like inulin, which have a powerful bifidogenic effect. Trials are ongoing to determine the clinical benefits of prebiotic use. Intestinal disorders like ulcerative colitis, gastroenteritis and irritable bowel syndrome are particular targets. (c) 2004 Elsevier Ltd. All rights reserved.

N-nitroso compound exposure-associated transcriptomic profiles are indicative of an increased risk for colorectal cancer

Endogenous formation of N-nitroso compounds (NOCs), which are known animal carcinogens, could contribute to human carcinogenesis but definitive evidence is still lacking. To investigate the relevance of NOCs in human colorectal cancer (CRC) development, we analyzed whole genome gene expression modifications in human colon biopsies in relation to fecal NOC exposure. We had a particular interest in patients suffering from intestinal inflammation as this may stimulate endogenous NOC formation, and consequently predispose to CRC risk. Inflammatory bowel disease (IBD) patients diagnosed with ulcerative colitis and irritable bowel syndrome patients without inflammation, serving as controls, were therefore recruited. Fecal NOC were demonstrated in the majority of subjects. By associating gene expression levels of all subjects to fecal NOC levels, we identified a NOC exposure-associated transcriptomic response that suggests that physiological NOC concentrations may potentially induce genotoxic responses and chromatin modifications in human colon tissue, both of which are linked to carcinogenicity. In a network analysis, chromatin modifications were linked to 11 significantly modulated histone genes, pointing towards a possible epigenetic mechanism that may be relevant in comprehending NOC-induced carcinogenesis. In addition, pro-inflammatory transcriptomic modifications were identified in visually non-inflamed regions of the IBD colon. However, fecal NOC levels were slightly but not significantly increased in IBD patients, suggesting that inflammation did not strongly stimulate NOC formation. We conclude that NOC exposure is associated with gene expression modifications in the human colon that may suggest a potential role of these compounds in CRC development.