Análisis de la eficacia del cranberry y concentración urinaria de ácidos fenólicos en la prevención de la infección urinaria recurrente infantil

Resumo

Justification There is a strong controversy when justifying antibiotic prophylaxis in children with recurrent urinary tract infections and vesicoureteral reflux1-2. At the same time, there is a growing interest in the potential health benefits of natural plant components such as polyphenols. Therefore, cranberry has been widely studied and proven as an effective agent in the prevention of recurrent Urinary Tract Infection (UTI)1,3-5. The cranberry contains at least two compounds that have been implicated in its well studied antiadhesion effect1. However, it is felt that the real mechanism of action and the metabolites involved remain unclear6-8. With this study, we intend to demonstrate the usefulness of cranberry in a large paediatric population at risk of recurrent UTI, and to understand what it the role of cranberry and its metabolites, specially phenolic acids, in its final outcome. Methods A randomised double-blind clinical trial has been performed to prove the effectiveness and safety of cranberry versus Trimethoprim in a paediatric population. This study was designed as a test of equivalence or non-inferiority. The statistical analysis was performed using the Kaplan Meier method. It has been registered within the European Clinical Trial Registry EuDract 2007-004397-62. The composition of the cranberry extract used in this study has been characterised using High Performance Liquid Chromatography Time of Flight Mass Spectrometry (HPLC-TOF-MS). The excretion of phenolic acids has been measured in morning/evening urine within a selected group of these patients and it has been compared with the consumption of either cranberry of trimethoprim. Escherichia coli (E. coli) subsets have also been incubated with different concentrations of cranberry and its metabolites in order to understand the change in non-specific antiadhesion properties such as hydrophobicity and haemagglutination inhibition. The influence of cranberry over these non-specific antiadhesion properties have been put in relation with its inhibition of biofilm formation. Results A total of 198 patients were eligible to be included in the study. Gastrointestinal intolerance was observed in 5 of the cases assigned to trimethoprim and in 2 of those assigned to cranberry syrup treatment. In patients younger than 1 year, the cumulative rate of UTI associated with trimethoprim prophylaxis was 19% (95% Confidence Interval: CI, 4–35) in boys and 43% (95% CI, 18–68) in girls. In patients younger than 1 year, the cumulative rate of UTI associated with cranberry prophylaxis was 46% (95% CI, 23–70) in boys and 17% (95% CI, 0–38) in girls. For both sexes overall, the cumulative rate of UTI in infants that received trimethoprim was 28% (95% CI, 13–42) while this rate was 35% (95% CI, 17–52) in infants that received cranberry. The overall cumulative rate of UTI in children older than 1 year was 35% (95% CI, 21–50) in those that received trimethoprim and 26% (95% CI, 12–41) in those that received cranberry. By sex, the cumulative rate of UTI in males that received trimethoprim was 33% (95% CI, 1.8–65) compared to 8% (95% CI, 0–26) in males that received cranberry. Incubation of E. coli with cranberry syrup resulted in a reduction in its surface hydrophobicity and did not depend upon the quantities of Type 1 or Type P fimbriae expressed. The incubation of E. coli with 1:1000 dilutions of cranberry extract (which do not affect the haemagglutination mediated by Type P fimbriae) did produce significant reductions in surface hydrophobicity, thus showing that extremely low levels of this extract are capable to modify the non-specific adherence properties of E. coli. In TSB medium, biofilm formation was inhibited after incubation with cranberry syrup (W = 0.93, P <0.001), and the formation of biofilm in the absence of cranberry syrup was significantly higher. Our data corroborate the relation between the increased presence of hydroxybenzoic acid in urine and a decrease in the Surface hydrophobicity of E. coli. Besides, our results show that the presence of isoferulic acid in urine is associated with decreased biofilm formation by E. coli. The excretion of ferulic and homovanillic acids was greater among the infants aged less than 1 year than in the other age groups. These infants presented a greater frequency of UTI, which was significantly related to the greater excretion of ferulic acid. Conclusions Our study confirms that the use of cranberry is safe in infants and children. The efficacy of cranberry is not inferior to that of trimethoprim for the prophylaxis of recurrent UTI in children, although its efficacy in infants less than 1 year of age can be considered inferior to that of trimethoprim at the doses we administered. Our study shows that cranberry can modify the surface hydrophobicity and the biofilm formation of E. coli on polystyrene (microtitre plates), the latter effect being dependent on the characteristics of the culture medium. We believe that the doses of cranberry syrup used in this study might be insufficient for the lowest-weight infants. This age group, with urinary excretion featuring high levels of ferulic acid, should be given a fixed amount of cranberry syrup in order to ensure a minimum concentration of proanthocyanidins in the urine. Justificación Existe una fuerte controversia en cuanto a la justificación del uso profiláctico de antibiótico en niños con infección recurrente del tracto urinario y reflujo vesicoureteral1-2. Al mismo tiempo, existe un interés creciente sobre los potenciales efectos beneficiosos para la salud de sustancias naturales encontradas en el reino vegetal como los polifenoles. Por todo ello, el arándano rojo se ha estudiado extensivamente y ha demostrado ser un agente muy efectivo en la prevención de la infección recurrente del tracto urinario1,3-5. El arándano contiene al menos dos compuestos que se han relacionado con su bien conocido efecto antiadherente1. Sin embargo, da la sensación de que el mecanismo real de acción y los metabolitos que intervienen en su acción son todavía desconocidos6-8. Con este estudio, se pretende intentar demostrar la utilidad del arándano en una gran población pediátrica en riesgo de infección recurrente del tracto urinario y entender cuál es el rol del arándano y sus metabolitos, especialmente los ácidos fenólicos, en su acción final. Metodología Se ha llevado a cabo un ensayo clínico aleatorizado a doble ciego para probar la efectividad y la seguridad del tratamiento del arándano en comparación con el Trimethoprim en una población pediátrica. Este estudio se diseñó como un test de equivalencia o de no-inferioridad. El análisis estadístico se realizó usando el método de Kaplan Meier. Se ha registrado en el European Clinical Trial Registry EuDract con el número 2007-004397-62. La composición del extracto de arándano utilizado en este estudio se ha caracterizado usando espectrometría de masas de tiempo de vuelo con cromatografía liquida de alta resolución (HPLC-TOF-MS). La excreción de ácidos fenólicos se ha medido en orina de mañana/noche dentro de un grupo seleccionado de pacientes y se ha comparado con el consumo de arándano o trimethoprim. Cepas de Escherichia coli (E. coli) se han incubado con diferentes concentraciones de arándano y sus metabolitos para comprender el cambio en las propiedades de antiadhesión no especificas tales como la hidrofobicidad de superficie y la inhibición de hemaglutinación. La influencia del arándano sobre estas propiedades no específicas, se ha puesto en relación con la inhibición de la formación de biofilm. Resultados Un total de 198 pacientes eran elegibles para ser incluidos en el estudio. Intolerancia gastrointestinal fue observada en 5 de los casos asignados al trimethorpim y en 2 de aquellos asignados al tratamiento con jarabe de arándano. En pacientes menores de un año, el ratio acumulado de infección de tracto urinario asociado con el trimethoprim profiláctico fue del 19% (95% intervalo de confianza: IC, 4-35) en varones y 43% (95% IC, 18-68) en mujeres. En pacientes menores de un año, el ratio acumulado de infección de tracto urinario asociado con el uso profiláctico de arándano fue del 46% (95% IC, 23-70) en varones y 17% (95%, IC 0-38) en mujeres. Para ambos sexos en conjunto, el ratio acumulado de infección de tracto urinario (ITU) en niños que recibieron el trimethoprim fue del 28% (95% IC, 13-42) mientras que el ratio fue de 35% (95% IC 17-52) en niños que recibieron arándano. El ratio acumulado total en niños mayores de un año fue del 35% (95% IC, 21-50) en aquellos que recibieron trimethoprim y 26% (95% IC, 12-41) en aquellos que recibieron arándano. Por sexos, el ratio acumulado de ITU en varones que recibieron trimethoprim fue del 33% (95% IC, 1.8-65) comparado con un 8% (95% IC, 0-26) en varones que recibieron arándano. La incubación de E. coli con el jarabe de arándano resultó en una reducción de la superficie de hidrofobicidad y no dependió de las cantidades expresadas de fimbrias de tipo 1 o tipo P. La incubación de E. coli con soluciones de extracto de arándano al 1:1000 (lo cual no afecta la hemaglutinación medida por las fimbrias tipo P) produjo una reducción significativa de la hidrofobicidad de superficie, mostrando que niveles extremadamente bajos de este extracto son capaces de modificar las propiedades de adherencia no especificas del E. coli. En un medio TSB, la formación de biofilm fue inhibida con jarabe de arándano (W = 0.93, P < 0.001), y la formación de biofilm en ausencia de jarabe de arándano fue significativamente más alta. Nuestros datos corroboran la relación existente entre la presencia aumentada de ácido hidroxibenzoico en la orina y una disminución de la hidrofobicidad de superficie de E. coli. Además de lo anterior, nuestros resultados muestran que la presencia de ácido isoferulico en la orina está asociado a la menor formación de biofilm por parte de la E. coli. La excreción de ácidos ferúlico y homovanílico fue mayor entre los niños de edades menores de un año que entre otros grupos de edad. Estos niños presentaron una frecuencia mayor de ITU lo cual esta significativamente relacionado con la mayor excreción de ácido ferúlico. Conclusiones Nuestro estudio confirma que el uso de arándano es seguro en niños. La eficacia del arándano no es inferior a la del trimethoprim para la prevención de ITU infantil, aunque su eficacia en niños menores de un año de edad puede considerarse inferior a la del trimethoprim a las dosis que se administraron en este estudio. Nuestro estudio demuestra que el arándano puede modificar la hidrofobicidad de superficie y la formación de biofilm de la E. coli en poliestirenos (placas de microtitra). El segundo efecto es dependiente de las características del medio de cultivo. Nosotros pensamos que las dosis de jarabe de arandano en este estudio pueden haber sido insuficientes para los menores con menor peso. A este grupo de edad, con la excreción urinaria con mayores niveles de ácido ferulico, debería dársele una cantidad fija de jarabe de arandano para asegurar la mínima concentración de proantocianidinas en la orina. References/ Referencias 1. Jepson RG, Craig JC. Cranberries for preventing urinary tract infections. Cochrane Database Syst Rev. 2008:CD001321. 2. Craig JC, Simpson JM, Williams GJ, Lowe A, Reynolds GJ, McTaggart SJ, et al. Antibiotic prophylaxis and recurrent urinary tract infection in children. N Engl J Med. 2009;361:1748---59. 3. Zafriri D, Ofek I, Adar R, Pocino M, Sharon N. Inhibitory activity of cranberry juice on adherence of type 1 and type P fimbriated Escherichia coli to eucaryotic cells. Antimicrob Agents Chemother. 1989;33:92–8. 4. Foo LY, LuY, Howell AB, Vorsa N. The structure of cranberry proanthocyanidins which inhibit adherence of uropathogenic P-fimbriated Escherichia coli in vitro. Phytochemistry. 2000b;54:173–81. 5. Howell AB. Bioactive compounds in cranberries and their role in prevention of urinary tract infections. Mol Nutr Food Res. 2007;51:732–7. 6. Magnusson KE. Hydrophobic interaction--a mechanism of bacterial binding. Scand J Infect Dis Suppl. 1982;33:32–6. 7. Foo LY, Lu Y, Howell AB, Vorsa N. A-Type proanthocyanidin trimers from cranberry that inhibit adherence of uropathogenic P-fimbriated Escherichia coli. J Nat Prod. 2000a;63:1225–8. 8. Foo LY, Lu Y, Howell AB, Vorsa N. The structure of cranberry proanthocyanidins which inhibit adherence of uropathogenic P-fimbriated Escherichia coli in vitro. Phytochemistry. 2000c;54:173–81.