대기 오염과 낭포성 섬유증 어린이

배경:

낭포성 섬유증(CF)은 가장 흔한 유전성 생명 단축 호흡기 질환으로, 재발성 기도 감염 및 염증에 이차적인 조기 사망을 초래하여 돌이킬 수 없는 폐 손상을 초래합니다. 영아기 검진 프로그램으로 기대수명은 향상되었지만 현재 CF 환자의 수명은 여전히 ​​20년 정도 단축되어 있습니다. 따라서 CF의 염증, 감염 및 폐 손상을 줄이기 위한 개입이 여전히 필요합니다.

잠재적 개입 중 하나는 CF 어린이가 대기 오염에 노출되는 것을 줄이는 것입니다. 미립자 물질(PM)은 휘발유 및 디젤 엔진 배출물에서 나오는 미세한 그을음 입자입니다. PM은 어린이의 호흡기 건강에 악영향을 미칩니다. 낭포성 섬유증이 있는 어린이는 PM에 특히 취약하지만 현재까지 노출 감소 조언이 없으며 이 취약성의 기본 메커니즘은 불분명합니다.

CF 어린이의 PM에 대한 개인적인 노출은 i) 로컬 생성 소스(번잡한 도로와의 근접성에 상대적) 및 ii) 배경 농도(즉, PM은 다른 지역에서 도시 전체에 퍼집니다.) 대기 오염과 건강한 어린이의 폐 기능 성장 감소 사이의 연관성이 잘 확립되어 있지만 CF 폐 질환과의 연관성은 최근에야 나타났습니다. 최근 연구에 따르면 CF 어린이가 PM에 장기간 노출되면 슈도모나스에 의한 기도 감염 위험이 증가합니다. 또 다른 연구에서는 또한 단기 배경 오염이 CF가 있는 어린이 및 성인의 항생제 필요성 증가와 관련이 있음을 발견했습니다. PM에 대한 환자의 개인적 노출을 줄여야 할 필요성은 Barts Health NHS Trust에 의해 인식되었습니다. Global Action Plan과 협력하여 Trust는 성인의 개인별 대기 오염 노출을 줄이는 방법에 대한 정보를 개발했습니다. 이러한 팁에는 출퇴근 시간 외 여행, 저공해 경로 이용(지도 제공), airText 대기 오염 경고 앱 가입 등이 포함됩니다. 출퇴근 시간 이외의 여행은 학교 어린이에게 적합하지 않기 때문에 어린이 친화적인 팁이 시급히 필요합니다.

천식 환자에 대한 최근 연구는 흡입된 PM의 손상된 제거의 추정 메커니즘을 제안합니다. 건강한 폐에서 흡입된 PM은 기도 대식세포(AM)에 의해 빠르게 제거(식균작용)됩니다. AM은 기도를 감싸고 있는 상피 세포의 표면을 순찰합니다. PM을 섭취한 후, 그들은 위로 이동하여 폐 밖으로 나갑니다. 따라서 정상적인 식세포 기능을 가진 AM은 상피 세포를 포함한 다른 기도 세포의 PM 노출을 줄이고 PM이 폐에 축적되지 않도록 하는 역할을 합니다. AM의 탄소 입자 양은 이전에 건강한 어린이와 성인의 노출에 대한 장기적인 영향을 평가하는 데 사용되었습니다. AM의 블랙 카본(BC)의 양은 PM을 제거하는 AM의 고유 능력(식세포 능력)을 반영합니다. AM 탄소는 AM 식세포 능력이 손상된 심한 천식과 같은 상태에서 상당히 낮습니다. 또한, 천식에서 손상된 식세포 기능을 매개하는 프로스타글란딘 E2(PGE2)의 역할이 확인되었습니다. 첫째, PGE2는 시험관 내에서 도시 PM의 AM 식균 작용을 억제합니다. 둘째, 중증 천식이 있는 어린이는 요중 PGE2 대사 물질이 증가했습니다. AM에서 다른 세포로 흡입된 PM의 이동은 상피 세포에 의한 인터루킨-8(IL-8) 방출을 자극할 가능성이 있습니다. 마우스에서 관찰되는 현상으로, AM 식세포 기능이 저하될 때 비염증성 입자의 흡입이 상당한 기도 호중구증가증을 생성합니다. 장애.

가설은 AM에 의한 흡입된 PM의 취급 장애가 대기 오염에 대한 CF 어린이의 취약성에 기여한다는 것입니다. 특히, CF를 가진 어린이의 흡입된 PM에 대한 증가된 취약성은 AM 식균 작용의 PGE2 매개 장애로 인한 것입니다. 결론은 CF를 가진 아이들이 가질 것이라는 것입니다; i) 생체 내에서 AM 탄소 수준 감소(생체 내에서 흡입된 PM의 감소된 식균 작용을 반영), ii) 시험관 내에서 탄소 PM을 식균하는 AM의 용량 감소, iii) 기도 및 소변에서 PGE2의 대사 산물 증가, 및 마지막으로, iv) PGE2 생성은 효소 시클로옥시게나제(COX, 특히 COX-2)의 제어를 받기 때문에 CF 기도 세포는 COX-2 발현이 증가합니다. v) COX 억제제(예: Ibuprofen)은 PGE2 생성을 억제하여 이론적으로 AM 기능을 개선해야 합니다.

비낭포성 섬유증 기관지확장증은 선천성 병리, 면역결핍 및 원발성 섬모 운동 이상증과 같은 다양한 병인을 동반하는 호흡기 질환입니다. 비-CF 기관지확장증 환자는 CF 환자와 유사한 임상적 특징을 나타내며, 둘 중 하나의 조건을 가진 환자는 유사한 치료로 관리되므로 위의 내용은 비-CF 기관지확장증 소아에게도 적용된다고 가정합니다.

일부 유기체가 전통적인 식세포 경로에 의해 파괴되지 않고 기도 대식세포 내에서 번식하고 상주할 수 있다는 증거가 있습니다. 종종 몸이 좋지 않은 CF 및 비CF 기관지확장증 환자는 집중적인 항생제 치료를 위해 병원에 입원하지만 객담 샘플의 일부는 일상적인 병원 배양에서 성장하지 않습니다. 이 연구는 격리된 기도 대식세포를 탐색하고 존재하는 경우 그 안에 유기체를 식별합니다.

임상 데이터:

이 가설을 뒷받침하는 증거가 있습니다. i) 비활성 라텍스 비드의 식균 작용이 CF 성인의 AM에서 손상되었다고 이전에 보고되었습니다(대조군에서 71 + 15% 식균 작용 대 CF에서 23 + 9%). ii) CF는 증가된 기도 PGE2와 관련이 있으며 iii ) 파일럿 연구에서 유의미하게(p<0.01) 6명의 건강한 대조군과 비교하여 6명의 CF 어린이에서 AM 탄소 감소(평균 0 대 0.3 + .05, μm2 p<0.01)이 발견되었습니다.

이론적 해석:

현재까지 다른 기도 세포에 대한 AM에 의한 PM 흡수 장애의 영향은 시험관 내에서 연구되지 않았습니다. 가설은 인간 AM과 도시 PM에 노출된 기도 상피 세포의 공동 배양에서 대식세포 식균 작용의 PGE2 매개 장애가 IL-8의 상피 방출을 증가시킨다는 것입니다. 또한 AM은 기도 PGE2의 주요 공급원이므로 CF 어린이의 AM에서 COX-2 발현이 증가한 것으로 추측됩니다. 따라서 CF에서 AM 식세포 기능의 억제는 자가분비 과정입니다. 즉. CF AM은 더 많은 PGE2를 방출하여 AM 식균 작용을 억제합니다. 이 연구에서는 CF 어린이의 AM에 의한 PM의 비정상적인 처리에 대한 증거를 찾고 인간 기도 세포 및 대식세포의 배양을 사용하여 이를 모델링합니다.