Effetto dell'integrazione arricchita con gamma tocoferolo sulla risposta all'LPS inalato (Vitalps)

SFONDO:

L'asma allergico (AA) è la malattia respiratoria più comunemente riscontrata nei bambini e negli adulti negli Stati Uniti ed è una delle principali cause di morbilità in tutto il mondo. Tra le espressioni più dirompenti della malattia nell'AA c'è l'esacerbazione acuta dell'asma. Il Center for Disease Control elenca gli inquinanti atmosferici e il fumo di tabacco ambientale tra i fattori scatenanti più comuni per l'esacerbazione acuta dell'asma. L'ozono (O3) è l'inquinante dell'aria ambiente più comunemente riscontrato negli Stati Uniti. L'endotossina (o lipopolisaccaride o LPS) è un componente dei bioaerosol presenti sia nell'ambiente interno che esterno, è un componente del fumo di tabacco ed è aumentato negli ambienti interni in cui vivono i fumatori. LPS è anche un componente dell'inquinamento atmosferico da particelle grossolane e fini.

STRESS OSSIDATIVO E ASMA:

Negli asmatici sono stati osservati un aumento dello stress ossidativo e una diminuzione della capacità antiossidante. Questi inquinanti sono pro-infiammatori e sono associati a un aumento dello stress ossidativo, che aggraverebbe il danno indotto dalle specie reattive dell'ossigeno e dell'azoto (ROS e RNS) negli asmatici. L'O3 danneggia le cellule epiteliali, rilasciando mediatori secondari che attivano le cellule infiammatorie, in parte mediante legatura del recettore Toll-Like 4 (TLR4), il recettore primario per LPS. L'attivazione del TLR4 delle cellule infiammatorie attiva il fattore nucleare-kB (NF-kB) e induce lo stress ossidativo. O3 e LPS sono stati associati all'esacerbazione dell'asma e abbiamo riportato che O3 e LPS aumentano l'infiammazione allergica delle vie aeree negli asmatici allergici (AA). Lo sviluppo di interventi per mitigare queste risposte ridurrà notevolmente la morbilità della malattia.

Dato il ruolo che gli ossidanti svolgono nella fisiopatologia dell'esacerbazione dell'asma, i difetti nei livelli di antiossidanti aumenterebbero il rischio di esacerbazione acuta dell'asma. Le carenze nutrizionali di vitamina E, ascorbato e selenio sono state collegate alla gravità dell'asma e gli asmatici hanno livelli ridotti di antiossidanti nel fluido delle vie aeree. Noi e altri abbiamo dimostrato che le vitamine C ed E sono diminuite nei fluidi delle vie aeree degli asmatici. Inoltre, i fattori genetici possono aumentare il rischio di esacerbazione dell'asma indotta da ossidanti. Molti ricercatori hanno riferito che le persone che sono omozigoti per il polimorfismo nullo del gene Glutatione-S-transferasi Mu1 (GSTM1) e incapaci di produrre la proteina GSTM1 (il genotipo nullo GSTM1) hanno un aumentato rischio di esacerbazione acuta dell'asma indotta da inquinanti. Abbiamo dimostrato in volontari sani che il genotipo nullo GSTM1 è associato a una maggiore risposta infiammatoria all'O3, senza alcun impatto sulla risposta nocicettiva a questo inquinante. Abbiamo anche dimostrato che i volontari nulli GSTM1 hanno migliorato le vie aeree e l'infiammazione sistemica dopo la sfida con LPS.

Altri hanno dimostrato che il genotipo nullo GSTM1 è associato a una maggiore risposta al fumo di tabacco passivo, allo scarico diesel e ad altri componenti del particolato. Romieu et al. hanno dimostrato che i bambini con asma a Città del Messico avevano una maggiore suscettibilità alle riacutizzazioni indotte da O3 se avevano il genotipo nullo GSTM1. Questo gruppo ha anche scoperto che gli AA nulli GSTM1 hanno beneficiato in modo selettivo dell'intervento antiossidante. Il genotipo nullo GSTM1 si trova nel 20-40% della popolazione e può essere sovrarappresentato nelle popolazioni allergiche. Nel loro insieme, queste osservazioni mostrano che la considerevole popolazione nulla di GSTM1 è a rischio di malattia delle vie aeree indotta da inquinanti e che l'intervento antiossidante mirato all'azione di ROS e RNS andrà a beneficio degli asmatici e in particolare degli asmatici nulli di GSTM1.

ANTIOSSIDANTI E ASMA:

Un elenco non esclusivo di antiossidanti proposti include scavenger di radicali come ascorbato, a-tocoferolo (aT), y-tocoferolo (yT) o induttori del fattore di trascrizione dell'elemento di risposta del gene antiossidante NRF2, che attivano NRF2 con successiva ampia sovraregolazione della fase acuta II e proteine ​​antiossidanti. Questi agenti sono disponibili in alimenti naturali e come integratori alimentari. Numerosi studi su animali, colture cellulari ed epidemiologici supportano l'idea che l'integrazione di antiossidanti sia utile nelle malattie allergiche delle vie aeree. Tuttavia, nonostante questi studi e il diffuso entusiasmo pubblico e scientifico riguardo all'uso di tali agenti negli asmatici, ci sono scarsi dati umani per supportare o confutare l'uso di tali interventi per la malattia allergica acuta o cronica delle vie aeree. È fondamentale che studi umani adeguati e ben progettati valutino il ruolo degli antiossidanti per l'asma allergico per confermare la loro efficacia o confutare le affermazioni secondo cui si tratta di interventi efficaci, sicuri ea basso costo per le malattie allergiche.

GAMMA TOCOFEROLO E ASMA:

Il gamma-tocoferolo ha azioni sia di scavenging dei radicali che antinfiammatorie che possono svolgere un ruolo importante nel ridurre le lesioni allergiche e indotte da sostanze inquinanti alle vie aeree.

Come altre isoforme di vitamina E, yT è un potente scavenger di ROS ed è anche un potente nucleofilo che intrappola elettrofili come il perossinitrito nei compartimenti lipofili. Un meccanismo mediante il quale y-T è citoprotettivo è lo scavenging di RNS nella posizione C-5 non sostituita sull'anello idrossi-cromano di y-T per formare 5-NO-y-tocoferolo (5-NO-yT). Nel complesso, la vitamina E fornisce una protezione generale del DNA, dei lipidi e delle proteine ​​dallo stress radicalico. Un esempio di tale protezione è mostrato negli studi sui roditori sul cancro alla prostata in cui l'assunzione di yT è associata a una ridotta metilazione del DNA delle regioni ricche di CpG del NRF2. NRF2 è un regolatore principale di numerosi enzimi antiossidanti citoprotettivi.

L'integrazione con yT previene anche la nitrazione proteica e attenua la perdita di vitamina C plasmatica nel plasma in un modello di infiammazione della peritonite dei roditori. Il nostro gruppo ha anche dimostrato che yT inibisce la cicloossigenasi-2 (COX-2) e la 5-lipossigenasi (5-LO) nei macrofagi stimolati con LPS e nelle cellule epiteliali stimolate dall'interleuchina (IL)-1b. Queste azioni sono mediate principalmente dal metabolita yT 2, 7, 8-trimetil-2S-(.-carbossietil)-6-idrossicromano (y-CEHC) che richiede l'idrossilazione del gruppo y-metilico di yT da parte del citocromo P450 (CYP450). Nell'infiammazione indotta da carragenina nei ratti Wistar maschi, yT diminuisce la produzione di prostaglandine (PGE2) e leucotrieni (LTB4), suggerendo che anche la produzione di leucotrieni mediata da 5-LO può essere inibita da yT. I tocoferoli, incluso yT, modulano anche l'espressione genica di numerosi geni infiammatori. Pertanto, yT e altri tocoferoli riducono la produzione di un numero di citochine pro-infiammatorie a livello trascrizionale.

Negli animali, abbiamo anche dimostrato che il gamma tocoferolo riduce l'eosinofilia basale nelle vie aeree. Nei nostri primi studi di fase I sui tocoferoli misti arricchiti con gamma tocoferolo (gT-mT) abbiamo dimostrato che gT-mT inibisce la produzione di citochine indotta da monociti, diminuisce lo stress nitrosativo basale e inibisce l'afflusso di eosinofili e neutrofili LPS in volontari sani.

RIEPILOGO:

È opinione diffusa che i nutrienti antiossidanti come il gamma tocoferolo (yT, una forma di vitamina E) siano un intervento non sfruttato e poco costoso per l'asma acuto innescato dall'ambiente. Tuttavia, vi è una lacuna cruciale nel supporto basato sull'evidenza di tali interventi nell'asma. La mancanza di una ricerca coordinata che valuti regimi antiossidanti specifici da studi preclinici, di fase I e di fase II impedisce lo sviluppo di studi antiossidanti di fase III nelle popolazioni asmatiche. Inoltre, non è chiaro quali endpoint fisiologici siano più rilevanti in tali studi. Questo progetto si concentra sugli studi di fase II di yT in AA sulla base dei nostri studi preclinici e di fase I. Per questo protocollo testeremo l'ipotesi che un integratore di gamma-tocoferolo possa basare il numero di eosinofili nell'espettorato delle vie aeree degli asmatici (obiettivi specifici 1) e (obiettivi specifici 2) inibisca l'infiammazione delle vie aeree indotta da LPS negli asmatici allergici lievi.

Gli investigatori effettueranno anche una valutazione esplorativa dell'impatto specifico del genotipo nullo GSTM1 sulla risposta all'LPS e dell'effetto dell'integrazione arricchita con gamma tocoferolo su questa risposta.

Se il gamma tocoferolo riduce la risposta indotta da LPS negli asmatici, ciò fornirebbe la prova del concetto che questo agente sarebbe un intervento utile per l'asma, confermando la necessità di uno studio di fase III sugli integratori arricchiti con gamma tocoferolo come trattamento per l'asma.