Pollution de l'air et enfants atteints de fibrose kystique

Arrière-plan:

La fibrose kystique (FK) est la maladie respiratoire héréditaire la plus courante qui raccourcit la vie, entraînant une mort prématurée secondaire à des infections et à une inflammation récurrentes des voies respiratoires, entraînant des lésions pulmonaires irréversibles. Le programme de dépistage dans la petite enfance a amélioré l'espérance de vie, mais la durée de vie des patients atteints de mucoviscidose est encore réduite de 20 ans à l'heure actuelle. Ainsi, des interventions visant à réduire l'inflammation, l'infection et les lésions pulmonaires dans la mucoviscidose sont toujours nécessaires.

Une intervention potentielle consiste à réduire l'exposition des enfants FK à la pollution de l'air. Les particules (PM) sont des particules de suie microscopiques provenant des émissions des moteurs à essence et diesel ; Les PM sont liées à des effets néfastes sur la santé respiratoire chez les enfants. Les enfants atteints de mucoviscidose sont particulièrement vulnérables aux PM mais, à ce jour, aucun conseil de réduction de l'exposition n'est disponible, et le mécanisme sous-jacent à cette vulnérabilité n'est pas clair.

L'exposition personnelle des enfants FK aux particules est due à : i) des sources générées localement (par rapport à la proximité de routes très fréquentées) et ii) des concentrations de fond (c.-à-d. PM soufflé à travers toute la ville depuis d'autres zones). Bien qu'un lien entre la pollution de l'air et la croissance réduite de la fonction pulmonaire chez les enfants en bonne santé soit bien établi, le lien avec la maladie pulmonaire FK n'est apparu que récemment. Une étude récente a révélé que l'exposition à long terme des enfants FK aux PM augmente le risque d'infection des voies respiratoires par Pseudomonas. Une autre étude a également révélé que la pollution de fond à court terme est associée à un besoin accru d'antibiotiques chez les enfants et les adultes atteints de mucoviscidose. La nécessité de réduire l'exposition personnelle des patients aux PM a été reconnue par Barts Health NHS Trust. En collaboration avec Global Action Plan, le Trust a élaboré des conseils sur la manière de réduire l'exposition personnelle des adultes à la pollution de l'air. Ces conseils incluent les déplacements en dehors des heures de pointe, l'emprunt d'itinéraires à faible pollution (cartes fournies) et l'inscription à l'application d'avertissement de pollution de l'air airText. Étant donné que les déplacements en dehors des heures de pointe ne sont pas possibles pour les écoliers, des conseils adaptés aux enfants sont nécessaires de toute urgence.

Des recherches récentes sur des patients asthmatiques suggèrent un mécanisme putatif d'élimination altérée des particules inhalées. Dans le poumon sain, les PM inhalées sont rapidement éliminées (phagocytées) par les macrophages des voies respiratoires (MA). AM patrouille à la surface des cellules épithéliales tapissant les voies respiratoires ; après avoir absorbé les PM, ils montent et sortent du poumon. Ainsi, les AM avec une fonction phagocytaire normale agissent à la fois pour réduire l'exposition aux PM d'autres cellules des voies respiratoires - y compris les cellules épithéliales, et pour garantir que les PM ne s'accumulent pas dans les poumons. La quantité de particules de carbone dans AM était auparavant utilisée pour évaluer les effets à long terme de l'exposition d'enfants et d'adultes en bonne santé. La quantité de carbone noir (BC) dans AM reflète la capacité intrinsèque d'AM à éliminer les PM (capacité phagocytaire). Le carbone AM est significativement plus faible dans des conditions telles que l'asthme sévère, où la capacité phagocytaire AM est altérée. En outre, un rôle de la prostaglandine E2 (PGE2) dans la médiation de la fonction phagocytaire altérée dans l'asthme a été identifié. Premièrement, la PGE2 supprime la phagocytose AM des PM urbaines in vitro ; et deuxièmement, les enfants souffrant d'asthme sévère présentaient une augmentation des métabolites urinaires de la PGE2. Le déplacement des PM inhalées de l'AM vers d'autres cellules a le potentiel de stimuler la libération d'interleukine-8 (IL-8) par les cellules épithéliales - un phénomène observé chez la souris, où l'inhalation de particules non inflammatoires produit une neutrophilie significative des voies respiratoires lorsque la fonction phagocytaire de l'AM est altéré.

L'hypothèse est que la mauvaise manipulation des PM inhalées par AM contribue à la vulnérabilité des enfants atteints de mucoviscidose à la pollution de l'air. Plus précisément, la vulnérabilité accrue aux PM inhalées chez les enfants atteints de mucoviscidose est due à une altération de la phagocytose AM médiée par la PGE2. Le corollaire est que les enfants atteints de mucoviscidose auront; i) des niveaux réduits de carbone AM in vivo (reflétant une phagocytose réduite des PM inhalées in vivo), ii) une capacité réduite de AM à phagocyter les PM carbonées in vitro, iii) une augmentation des métabolites de PGE2 dans les voies respiratoires et l'urine, et enfin, iv) étant donné que la production de PGE2 est sous le contrôle de l'enzyme cyclooxygénase (COX, en particulier COX-2), les cellules des voies respiratoires CF ont augmenté l'expression de COX-2, v) les inhibiteurs de COX (par ex. L'ibuprofène) devrait supprimer la production de PGE2, améliorant théoriquement la fonction AM.

La bronchectasie non kystique est une affection respiratoire aux étiologies multiples telles que la pathologie congénitale, l'immunodéficience et la dyskinésie ciliaire primitive. Les patients atteints de bronchectasie non FK présentent des caractéristiques cliniques similaires à ceux atteints de FK, les patients atteints de l'une ou l'autre de ces conditions sont pris en charge avec des traitements similaires, il est donc supposé que ce qui précède s'applique également aux enfants atteints de bronchectasie non FK.

Il a été prouvé que certains organismes sont capables de se reproduire et de résider dans les macrophages des voies respiratoires sans être détruits par la voie phagocytaire traditionnelle. Souvent, les patients souffrant de bronchectasie CF et non CF sont admis à l'hôpital pour des traitements antibiotiques intensifs, mais une proportion de leurs échantillons d'expectoration ne produit aucune croissance par culture hospitalière de routine. Cette étude explorera les macrophages isolés des voies respiratoires et identifiera les organismes qu'ils contiennent - s'il y en a.

Donnée clinique:

Il existe des preuves à l'appui de cette hypothèse; i) il a été rapporté précédemment que la phagocytose des billes de latex inertes est altérée chez les adultes atteints de mucoviscidose (71 + 15 % de phagocytose chez les témoins contre 23 + 9 % dans les mucoviscidose), ii), la mucoviscidose est associée à une augmentation de la PGE2 des voies respiratoires, et iii ) dans une étude pilote, significativement (p<0,01) réduction du carbone AM chez 6 enfants fibro-kystiques par rapport à 6 témoins sains (moyenne 0 contre 0,3 + 0,05, μm2 p<0,01) a été trouvé.

Raisonnement:

À ce jour, l'effet d'une absorption altérée des PM par AM sur d'autres cellules des voies respiratoires n'a pas été étudié in vitro. L'hypothèse est que dans les co-cultures de cellules épithéliales AM humaines et des voies respiratoires exposées aux PM urbaines, l'altération de la phagocytose des macrophages induite par la PGE2 augmente la libération épithéliale d'IL-8. De plus, étant donné que les AM sont une source majeure de PGE2 dans les voies respiratoires, on suppose qu'il y a une expression accrue de COX-2 dans les AM des enfants atteints de mucoviscidose. Ainsi, la suppression de la fonction phagocytaire AM dans la mucoviscidose est un processus autocrine ; c'est à dire. CF AM libère plus de PGE2 - qui à son tour supprime la phagocytose AM. Dans cette étude, les preuves d'une manipulation anormale des PM par AM chez les enfants FK seront recherchées et modélisées à l'aide de cultures de cellules des voies respiratoires humaines et de macrophages.