Prebiotica (Gedroogde Pruim) en Immuunfunctie bij Postmenopauzale Vrouwen

Elk jaar bereiken in de Verenigde Staten naar schatting 2 miljoen vrouwen (~6.000 vrouwen per dag) het kritieke stadium van vrouwelijke reproductieve veroudering dat bekend staat als menopauze. Menopauze wordt gekenmerkt door het permanente stoppen van de menstruatie en het verlies van ovariële folliculaire activiteit veroorzaakt door de afname van 17β-estradiol (d.w.z. oestrogeentekort). Bij Amerikaanse vrouwen is de mediane leeftijd voor menopauze 51 jaar [1]. Gebaseerd op een huidige levensverwachting van 80,5 jaar, kunnen vrouwen in dit land verwachten tot een derde van hun leven in deze postmenopauzale fase door te brengen.

De impact van afnemend 17β-estradiol op immuuncelfunctie, vooral sommige T-celpopulaties, is het focuspunt geworden van veel onderzoek naar vrouwengezondheid. Het is algemeen aanvaard dat vrouwen na de menopauze een significante toename vertonen in hun risico op chronische ziekten, waaronder gynaecologische en borstkankers, auto-immuunziekten, hart- en vaatziekten en osteoporose. Wat botgezondheid betreft, de focus van ons laboratoriumwerk, hebben postmenopauzale vrouwen 4 keer meer kans op fracturen vergeleken met premenopauzale vrouwen (leeftijd 20-50 jaar). Bovendien zal 1 op de 3 vrouwen ouder dan 50 jaar een osteoporotische fractuur ervaren. De daling in 17β-estradiol die optreedt bij menopauze gaat gepaard met immunologische veranderingen in CD4+ effector T-cellen, met name een toename in T-helpercellen die de pro-inflammatoire cytokine interleukine (IL)-17 tot expressie brengen (d.w.z. Th17-cellen) relatief ten opzichte van de immunosuppressieve T-regulatorische (Treg) cellen. Th17-cellen zijn zeer krachtige bevorderaars van osteoclastogenese en versnellen de botresorptie die optreedt bij oestrogeentekort. Daarentegen is de osteoprotectieve rol van Tregs, waarvan gerapporteerd wordt dat ze afnemen of onveranderd blijven bij menopauze, minder duidelijk bij mensen naast hun anti-inflammatoire eigenschappen. Bijgevolg is het de toename in Th17-cellen die de belangrijkste determinant is van de veranderde Treg/Th17-ratio die gerapporteerd wordt als reactie op dalend oestrogeen en een centrale rol speelt in de pathofysiologie van postmenopauzale osteoporose.

Recent bewijs heeft onthuld dat de darmmicrobiota een kritieke regulator is van deze osteo-immunologische (d.w.z. T-cel) respons; hiermee wordt de darm-botas gevestigd als een levensvatbaar doelwit om oestrogeentekort-geïnduceerd botverlies te voorkomen. Klinische studies hebben aangetoond dat het gebruik van probiotica en prebiotica om de darmmicrobiota te veranderen gunstige effecten heeft op bot- en mineraalmetabolisme. In diermodellen van postmenopauzale osteoporose verhogen probiotica en prebiotica darm-afgeleide metabolieten (bijvoorbeeld korteketenvetzuren (SCFA)), programmeren ze meer tolerogene of anti-inflammatoire immuunresponsen, terwijl ze botverlies voorkomen. Het uitgebreide werk van ons laboratorium aan gedroogde pruimen en hun unieke vermogen om niet alleen botverlies te voorkomen, maar ook om te keren in diermodellen, heeft onthuld dat het de T-celfunctie ex vivo verbetert en zowel de polyfenolische als koolhydraatcomponenten bijdragen aan hun prebiotische activiteit. Deze bevindingen gecombineerd met sterk bewijs uit drie afzonderlijke klinische onderzoeken ondersteunen het vermogen van gedroogde pruimen om postmenopauzaal botverlies te voorkomen [1-3] en maken het een uitstekende prebiotische kandidaat om te testen of deze darm-gemedieerde veranderingen in immuunfunctie waargenomen in diermodellen vertalen naar menselijke proefpersonen.

Naast leeftijdsgerelateerde veranderingen in oestrogeen, kunnen andere factoren die de T-celbiologie van postmenopauzale vrouwen beïnvloeden (bijvoorbeeld vitamine D-status) hun osteoporoserisico verder verergeren. Onder Amerikaanse vrouwen van 51-70 jaar oud is 28% vitamine D-onvoldoende en 10% vitamine D-deficiënt volgens de richtlijnen van het Institute of Medicine. Hoewel vitamine D bekend staat om zijn rol in skeletgezondheid, blijft bewijs van zijn belangrijke extraskeletale functies zich opstapelen. 1,25-(OH)2D3 remt gelijktijdig de pro-inflammatoire Th17-cel en verhoogt de anti-inflammatoire Treg-cel, aantal en functie. Bovendien is de invloed van vitamine D op immuunfunctie recentelijk, zij het indirect, gekoppeld aan de darmmicrobiota. Daarom kunnen postmenopauzale vrouwen met een gecompromitteerde vitamine D-status mogelijk een nog groter risico lopen op T-cel-gemedieerde pathologieën (bijvoorbeeld auto-immuunziekten & osteoporose), wat het belang van het targeten van de darmmicrobiota verder benadrukt.

Het doel van deze studie is te begrijpen hoe voedingssupplementatie met gedroogde pruimen, een voedsel met prebiotische activiteit, T-effectorcellen (d.w.z. Th17 & Treg) en hun functie beïnvloedt; en om te onderzoeken of de vitamine D-status van de gastheer deze respons verandert. De fundamentele vragen die zullen worden behandeld zijn: 1) of supplementeren van het dieet met gedroogde pruimen de immuunfunctie beïnvloedt (d.w.z. T-effectorcellen); 2) of de bevindingen van onze preklinische studies die aantonen dat de darmmicrobiota een doelwit is om T-celveranderingen geassocieerd met oestrogeentekort tegen te gaan, vertalen naar postmenopauzale vrouwen; en 3) of de vitamine D-status van de gastheer de respons op dit prebioticum beïnvloedt.

Om dit te bereiken, zullen we gezonde postmenopauzale vrouwen, leeftijd 60-75 jaar, werven om deel te nemen aan een gerandomiseerde cross-over controleproef met en zonder gedroogde pruimen. We zijn van plan n=30 vrouwen in te schrijven. In aanmerking komende vrijwilligers zullen 5 studiebezoeken voltooien aan het Clinical Research Center van het IU Health University Hospital. Tijdens Bezoek 1 zullen vrijwilligers screening ondergaan om ervoor te zorgen dat ze in aanmerking komen voor deelname en na het geven van geïnformeerde toestemming zullen ze antropometrie, een baseline botdichtheidsscan en fysieke functiebeoordelingen ondergaan. Voor Bezoek 2, en alle volgende bezoeken, zullen deelnemers stoelgangmonsters verzamelen en hun 3-daags dieetrecord invoeren in de Automated Self-administered 24-hour (ASA24).

De primaire studiebezoeken (Bezoek 2-5) zijn verdeeld in twee armen (elk 4 weken durend met 1 week run-in) en een wash-out periode (2-4 weken). Tijdens Bezoek 2 zullen deelnemers vervolgens willekeurig worden toegewezen aan Arm A (met gedroogde pruimen interventie) of Arm B (zonder de gedroogde pruimen interventie) met behulp van een computergegenereerde lijst van willekeurige nummers. Wanneer deelnemers in Arm A zitten, zullen instructies worden verstrekt over het run-in protocol en het incorporeren van gedroogde pruimen in het dieet (50 g/dag of 5-6 gedroogde pruimen per dag). Deelnemers zullen de hoeveelheid en het tijdstip van de dag waarop de gedroogde pruimen worden geconsumeerd registreren en eventueel resterende product terugbrengen. Studiepersoneel zal de gedroogde pruimen verstrekken in snackverpakkingen zonder kosten. Let op: de snackverpakkingen worden verstrekt door de California Prune Board. Tijdens Bezoek 3 zullen deelnemers de gegevens- en monstercollectie voltooien zoals beschreven voor Bezoek 2 en dan beginnen met de wash-out periode. Bezoek 4 zal worden gepland na de wash-out periode en dezelfde procedures beschreven in Bezoek 3 zullen worden herhaald met cross-over naar de tweede arm. Tijdens Bezoek 5 (laatste bezoek) zullen deelnemers de gegevens- en monstercollectie voltooien.

Tijdens Bezoeken 2-5 zullen deelnemers ook vragenlijsten over fysieke activiteit en blootstelling aan de zon invullen. Ze zullen een bloedmonster afstaan en studiepersoneel op de hoogte brengen van eventuele veranderingen in hun gezondheidsstatus. Gedurende beide armen van de studie zullen deelnemers dagelijks hun stoelganggewoonten beoordelen.