Účinek suplementace obohacené o gama tokoferol na odpověď na inhalovaný LPS (Vitalps)

POZADÍ:

Alergické astma (AA) je nejčastějším respiračním onemocněním u dětí a dospělých ve Spojených státech a je celosvětově hlavní příčinou morbidity. Mezi nejvíce rušivé projevy onemocnění u AA patří akutní exacerbace astmatu. Centrum pro kontrolu nemocí uvádí látky znečišťující okolní ovzduší a tabákový kouř v životním prostředí jako mezi nejčastější spouštěče akutní exacerbace astmatu. Ozon (O3) je nejběžněji se vyskytující látkou znečišťující okolní ovzduší v USA. Endotoxin (neboli lipopolysacharid nebo LPS) je složkou bioaerosolů nacházejících se ve vnitřním i venkovním prostředí, je složkou tabákového kouře a je zvýšený ve vnitřních prostředích, kde žijí kuřáci. LPS je také součástí znečištění ovzduší hrubými a jemnými částicemi.

OXIDATIVNÍ STRES A ASTMA:

U astmatiků byl pozorován zvýšený oxidační stres a snížená antioxidační schopnost. Tyto znečišťující látky jsou prozánětlivé a jsou spojeny se zvýšeným oxidačním stresem, který by u astmatiků zhoršil poranění vyvolané reaktivním kyslíkem a reaktivními druhy dusíku (ROS a RNS). O3 poškozuje epiteliální buňky a uvolňuje sekundární mediátory, které aktivují zánětlivé buňky, částečně ligací Toll-like receptoru 4 (TLR4), primárního receptoru pro LPS. Aktivace TLR4 zánětlivých buněk aktivuje nukleární faktor-kB (NF-kB) a indukuje oxidační stres. O3 a LPS byly spojovány s exacerbací astmatu a my jsme uvedli, že O3 a LPS zesilují alergický zánět dýchacích cest u alergických astmatiků (AA). Rozvoj intervencí ke zmírnění těchto reakcí výrazně sníží morbiditu onemocnění.

Vzhledem k úloze, kterou oxidanty hrají v patofyziologii exacerbace astmatu, by defekty v hladinách antioxidantů zvýšily riziko akutní exacerbace astmatu. Nutriční nedostatky vitaminu E, askorbátu a selenu jsou spojovány se závažností astmatu a astmatici mají sníženou hladinu antioxidantů v tekutině v dýchacích cestách. My a jiní jsme prokázali, že vitaminy C a E jsou v tekutinách dýchacích cest u astmatiků sníženy. Kromě toho mohou genetické faktory zvýšit riziko exacerbace astmatu vyvolané oxidanty. Mnoho výzkumníků uvádí, že osoby, které jsou homozygotní pro nulový polymorfismus genu glutathion-S-transferázy Mu1 (GSTM1) a nejsou schopny produkovat protein GSTM1 (nulový genotyp GSTM1), mají zvýšené riziko akutní exacerbace astmatu vyvolané znečišťujícími látkami. U zdravých dobrovolníků jsme ukázali, že nulový genotyp GSTM1 je spojen se zvýšenou zánětlivou odpovědí na O3, bez vlivu na nociceptivní odpověď na tuto polutantu. Také jsme ukázali, že dobrovolníci s nulovým GSTM1 mají zvýšený zánět dýchacích cest a systémový zánět po expozici LPS.

Jiní ukázali, že nulový genotyp GSTM1 je spojen se zvýšenou reakcí na pasivní tabákový kouř, výfukové plyny nafty a další složky pevných částic. Romieu et al prokázali, že děti s astmatem v Mexico City měly zvýšenou náchylnost k exacerbacím vyvolaným O3, pokud měly nulový genotyp GSTM1. Tato skupina také zjistila, že GSTM1 null AA selektivně těžily z antioxidační intervence. Nulový genotyp GSTM1 se vyskytuje u 20–40 % populace a může být nadměrně zastoupen u alergických populací. Dohromady tato pozorování ukazují, že značná populace s nulovým GSTM1 je ohrožena onemocněním dýchacích cest způsobeným znečišťujícími látkami a že antioxidační intervence zaměřená na působení ROS a RNS bude přínosem pro astmatiky a zvláště pro astmatiky s nulovým GSTM1.

ANTIOXIDANTY A ASTMA:

Nevýhradní seznam navrhovaných antioxidantů zahrnuje lapače radikálů, jako je askorbát, a-tokoferol (aT), y-tokoferol (yT) nebo induktory transkripčního faktoru antioxidační genové odpovědi NRF2, které aktivují NRF2 s následnou širokou upregulací akutní fáze II a antioxidační proteiny. Tyto látky jsou dostupné v přirozeně se vyskytujících potravinách a jako výživové doplňky. Řada studií na zvířatech, buněčných kulturách a epidemiologických studií podporuje myšlenku, že suplementace antioxidantů je užitečná u alergických onemocnění dýchacích cest. Navzdory těmto studiím a širokému veřejnému a vědeckému nadšení, pokud jde o použití těchto látek u astmatiků, však existuje jen málo údajů o lidech, které by podpořily nebo vyvrátily použití takových intervencí u akutních nebo chronických alergických onemocnění dýchacích cest. Je zásadní, aby adekvátní, dobře navržené studie na lidech vyhodnotily roli antioxidantů u alergického astmatu, aby se buď potvrdila jejich účinnost, nebo vyvrátila tvrzení, že se jedná o účinné, bezpečné a levné intervence u alergických onemocnění.

GAMMA TOKOFEROL A ASTMA:

Gama tokoferol má jak vychytávání radikálů, tak protizánětlivé účinky, které mohou hrát důležitou roli při snižování škodlivin vyvolaného a alergického poškození dýchacích cest.

Stejně jako ostatní izoformy vitaminu E je yT účinným lapačem ROS a je také silným nukleofilem, který zachycuje elektrofily, jako je peroxynitrit, v lipofilních kompartmentech. Jedním z mechanismů, kterým y-T působí cytoprotektivně, je vychytávání RNS v nesubstituované poloze C-5 na hydroxy-chromanovém kruhu y-T za vzniku 5-NO-y-tokoferolu (5-NO-yT). Celkově vitamín E poskytuje obecnou ochranu DNA, lipidů a proteinů před radikálním stresem. Příklad takové ochrany je ukázán ve studiích rakoviny prostaty na hlodavcích, ve kterých je příjem yT spojen se sníženou methylací DNA oblastí NRF2 bohatých na CpG. NRF2 je hlavním regulátorem řady cytoprotektivních antioxidačních enzymů.

Suplementace yT také zabraňuje nitraci proteinů a zmírňuje ztrátu plazmatického vitaminu C v plazmě u modelu zánětu hlodavců pobřišnice. Naše skupina také ukázala, že yT inhibuje cyklo-oxygenázu-2 (COX-2) a 5-lipoxygenázu (5-LO) v LPS-stimulovaných makrofázích a interleukinem (IL)-1b stimulovaných epiteliálních buňkách. Tyto účinky jsou zprostředkovány především metabolitem yT 2, 7, 8-trimethyl-2S-(.-karboxyethyl)-6-hydroxychromanem (y-CEHC), který vyžaduje hydroxylaci y-methylové skupiny yT cytochromem P450 (CYP450). Při zánětu vyvolaném karagenanem u samců potkanů ​​Wistar yT snižuje produkci prostaglandinu (PGE2) a leukotrienu (LTB4), což naznačuje, že yT může také inhibovat produkci leukotrienů zprostředkovanou 5-LO. Tokoferoly, včetně yT, také modulují genovou expresi řady zánětlivých genů. yT a další tokoferoly tedy snižují produkci řady prozánětlivých cytokinů na transkripční úrovni.

U zvířat jsme také ukázali, že gama tokoferol snižuje výchozí eozinofilii v dýchacích cestách. V naší rané fázi I studií směsných tokoferolů obohacených gama tokoferolem (gT-mT) jsme ukázali, že gT-mT inhibuje monocyty indukovanou produkci cytokinů, snižuje základní nitrosativní stres a inhibuje LPS eosinofilní a neutrofilní influx u zdravých dobrovolníků.

SOUHRN:

Existuje rozšířený názor, že antioxidační živiny, jako je gama tokoferol (yT, forma vitaminu E), jsou nevyužitým a levným zásahem pro akutní astma vyvolané prostředím. Existuje však zásadní mezera v podpoře takových intervencí u astmatu na základě důkazů. Nedostatek koordinovaného výzkumu hodnotícího specifické antioxidační režimy z preklinických studií, studií fáze I a fáze II brání rozvoji antioxidačních studií fáze III u astmatických populací. Není také jasné, které fyziologické koncové body jsou v takových studiích nejrelevantnější. Tento projekt se zaměřuje na studie fáze II yT u AA na základě našich preklinických studií a studií fáze I. Pro tento protokol budeme testovat hypotézu, že doplněk gama tokoferolu bude základním počtem eozinofilů ve sputu dýchacích cest u astmatiků (specifický cíl 1) a (specifický cíl 2) inhibovat LPS indukovaný zánět dýchacích cest u lehkých alergických astmatiků.

Výzkumníci také provedou průzkumné hodnocení specifického dopadu nulového genotypu GSTM1 na odpověď na LPS a účinek suplementace obohacené gama tokoferolem na tuto odpověď.

Pokud gama-tokoferol snižuje LPS-indukovanou odpověď u astmatiků, poskytlo by to důkaz konceptu, že tato látka by byla užitečnou intervencí u astmatu, což potvrzuje potřebu studie fáze III doplňků obohacených gama-tokoferolem jako léčby astmatu.