Wpływ suplementacji wzbogaconej tokoferolem gamma na odpowiedź na wziewny LPS (Vitalps)

TŁO:

Astma alergiczna (AA) jest najczęściej spotykaną chorobą układu oddechowego u dzieci i dorosłych w Stanach Zjednoczonych i jest główną przyczyną zachorowalności na całym świecie. Do najbardziej destrukcyjnych przejawów choroby w AA należy ostre zaostrzenie astmy. Centrum Kontroli Chorób wymienia zanieczyszczenia powietrza i środowiskowy dym tytoniowy jako jedne z najczęstszych czynników wyzwalających ostre zaostrzenie astmy. Ozon (O3) jest najczęściej spotykanym zanieczyszczeniem powietrza atmosferycznego w USA. Endotoksyna (lub lipopolisacharyd lub LPS) jest składnikiem bioaerozoli występujących zarówno w środowisku wewnętrznym, jak i zewnętrznym, jest składnikiem dymu tytoniowego i jest zwiększona w pomieszczeniach, w których mieszkają palacze. LPS jest również składnikiem zanieczyszczenia powietrza gruboziarnistymi i drobnoziarnistymi cząstkami stałymi.

STRES OXYDACYJNY I ASTMA:

U astmatyków obserwowano zwiększony stres oksydacyjny i zmniejszoną zdolność antyoksydacyjną. Zanieczyszczenia te mają działanie prozapalne i są związane ze zwiększonym stresem oksydacyjnym, który może zaostrzyć uszkodzenia wywołane reaktywnym tlenem i reaktywnymi formami azotu (ROS i RNS) u astmatyków. O3 uszkadza komórki nabłonkowe, uwalniając drugorzędne mediatory, które aktywują komórki zapalne, częściowo przez ligację Toll-Like Receptor 4 (TLR4), głównego receptora dla LPS. Aktywacja TLR4 komórek zapalnych aktywuje czynnik jądrowy-kB (NF-kB) i indukuje stres oksydacyjny. O3 i LPS wiązano z zaostrzeniem astmy, a my donieśliśmy, że O3 i LPS nasilają alergiczne zapalenie dróg oddechowych u astmatyków alergicznych (AA). Opracowanie interwencji łagodzących te reakcje znacznie zmniejszy zachorowalność na choroby.

Biorąc pod uwagę rolę, jaką utleniacze odgrywają w patofizjologii zaostrzenia astmy, niedobory poziomu przeciwutleniaczy zwiększają ryzyko ostrego zaostrzenia astmy. Niedobory żywieniowe witaminy E, askorbinianu i selenu zostały powiązane z ciężkością astmy, a astmatycy mają obniżony poziom przeciwutleniaczy w płynie z dróg oddechowych. My i inni wykazaliśmy, że witaminy C i E są obniżone w płynach dróg oddechowych astmatyków. Dodatkowo czynniki genetyczne mogą zwiększać ryzyko zaostrzenia astmy wywołanego przez utleniacze. Wielu badaczy zgłosiło, że osoby, które są homozygotyczne pod względem zerowego polimorfizmu genu glutationo-S-transferazy Mu1 (GSTM1) i niezdolne do wytwarzania białka GSTM1 (genotyp zerowy GSTM1) mają zwiększone ryzyko ostrego zaostrzenia astmy wywołanego przez zanieczyszczenia. U zdrowych ochotników wykazaliśmy, że genotyp zerowy GSTM1 jest związany ze zwiększoną odpowiedzią zapalną na O3, bez wpływu na odpowiedź nocyceptywną na to zanieczyszczenie. Wykazaliśmy również, że ochotnicy zerowi GSTM1 mają wzmocnione zapalenie dróg oddechowych i ogólnoustrojowe po prowokacji LPS.

Inni wykazali, że genotyp zerowy GSTM1 jest związany ze zwiększoną reakcją na bierny dym tytoniowy, spaliny z silników Diesla i inne składniki cząstek stałych. Romieu i wsp. wykazali, że dzieci z astmą w Mexico City miały zwiększoną podatność na zaostrzenia wywołane przez O3, jeśli miały zerowy genotyp GSTM1. Ta grupa odkryła również, że AA GSTM1 zerowe selektywnie skorzystały z interwencji antyoksydacyjnej. Genotyp zerowy GSTM1 występuje u 20-40% populacji i może być nadreprezentowany w populacjach alergicznych. Podsumowując, obserwacje te pokazują, że znaczna populacja zerowa GSTM1 jest narażona na ryzyko chorób dróg oddechowych wywołanych zanieczyszczeniami, a interwencja antyoksydacyjna ukierunkowana na działanie ROS i RNS przyniesie korzyści astmatykom, a zwłaszcza astmatykom zerowym GSTM1.

ANTYOKSYDANTY I ASTMA:

Niewyłączna lista proponowanych przeciwutleniaczy obejmuje zmiatacze rodników, takie jak askorbinian, a-tokoferol (aT), y-tokoferol (yT) lub induktory czynnika transkrypcyjnego elementu odpowiedzi genu antyoksydacyjnego NRF2, które aktywują NRF2 z późniejszą szeroką regulacją w górę ostrej fazy II i białka przeciwutleniające. Środki te są dostępne w naturalnie występującej żywności i jako suplementy diety. Szereg badań na zwierzętach, hodowli komórkowych i badań epidemiologicznych potwierdza pogląd, że suplementacja antyoksydantami jest przydatna w alergicznych chorobach dróg oddechowych. Jednak pomimo tych badań i powszechnego entuzjazmu opinii publicznej i naukowej dotyczącego stosowania takich środków u chorych na astmę, istnieje niewiele danych dotyczących ludzi, które potwierdzają lub odrzucają stosowanie takich interwencji w ostrych lub przewlekłych alergicznych chorobach dróg oddechowych. Istotne jest, aby odpowiednie, dobrze zaprojektowane badania na ludziach oceniały rolę przeciwutleniaczy w astmie alergicznej, aby potwierdzić ich skuteczność lub obalić twierdzenia, że ​​są to skuteczne, bezpieczne i tanie interwencje w przypadku chorób alergicznych.

GAMMA TOKOFEROL I ASTMA:

Gamma-tokoferol ma zarówno działanie wychwytujące wolne rodniki, jak i działanie przeciwzapalne, które może odgrywać ważną rolę w zmniejszaniu wywołanych zanieczyszczeniami i alergicznych uszkodzeń dróg oddechowych.

Podobnie jak inne izoformy witaminy E, yT jest silnym zmiataczem RFT, a także silnym nukleofilem, który zatrzymuje elektrofile, takie jak nadtlenoazotyn, w przedziałach lipofilowych. Jednym z mechanizmów, dzięki którym y-T działa cytoprotekcyjnie, jest wychwytywanie RNS w niepodstawionej pozycji C-5 na pierścieniu hydroksychromanu y-T z wytworzeniem 5-NO-y-tokoferolu (5-NO-yT). Ogólnie rzecz biorąc, witamina E zapewnia ogólną ochronę DNA, lipidów i białek przed stresem rodnikowym. Przykład takiej ochrony pokazano w badaniach na gryzoniach raka prostaty, w których spożycie yT jest związane ze zmniejszoną metylacją DNA regionów NRF2 bogatych w CpG. NRF2 jest głównym regulatorem wielu cytoprotekcyjnych enzymów antyoksydacyjnych.

Suplementacja yT zapobiega również nitrowaniu białek i osłabia utratę witaminy C w osoczu w osoczu w modelu zapalenia otrzewnej u gryzoni. Nasza grupa wykazała również, że yT hamuje cyklooksygenazę-2 (COX-2) i 5-lipoksygenazę (5-LO) w stymulowanych LPS makrofagach i stymulowanych interleukiną (IL)-1b komórkach nabłonkowych. W działaniach tych pośredniczy głównie metabolit yT 2,7,8-trimetylo-2S-(.-karboksyetylo)-6-hydroksychroman (y-CEHC), która wymaga hydroksylacji grupy y-metylowej yT przez cytochrom P450 (CYP450). W zapaleniu wywołanym karageniną u samców szczurów Wistar, yT zmniejsza produkcję prostaglandyn (PGE2) i leukotrienów (LTB4), co sugeruje, że produkcja leukotrienów za pośrednictwem 5-LO może być również hamowana przez yT. Tokoferole, w tym yT, również modulują ekspresję wielu genów zapalnych. Zatem yT i inne tokoferole zmniejszają wytwarzanie szeregu cytokin prozapalnych na poziomie transkrypcyjnym.

U zwierząt wykazaliśmy również, że gamma tokoferol zmniejsza wyjściową eozynofilię w drogach oddechowych. W naszych wczesnych badaniach I fazy nad mieszanymi tokoferolami wzbogaconymi w tokoferol gamma (gT-mT) wykazaliśmy, że gT-mT hamuje indukowaną przez monocyty produkcję cytokin, zmniejsza wyjściowy stres nitrozacyjny i hamuje napływ eozynofili i neutrofilów LPS u zdrowych ochotników.

STRESZCZENIE:

Istnieje powszechna opinia, że ​​antyoksydacyjne składniki odżywcze, takie jak gamma tokoferol (yT, forma witaminy E), są niewykorzystaną i niedrogą interwencją w przypadku ostrej astmy wywołanej środowiskiem. Istnieje jednak zasadnicza luka w opartym na dowodach poparciu dla takich interwencji w astmie. Brak skoordynowanych badań oceniających określone schematy antyoksydacyjne z badań przedklinicznych, I i II fazy utrudnia rozwój badań III fazy przeciwutleniaczy w populacjach chorych na astmę. Nie jest również jasne, które fizjologiczne punkty końcowe są najbardziej istotne w takich badaniach. Ten projekt koncentruje się na badaniach fazy II nad yT w AA w oparciu o nasze badania przedkliniczne i badania fazy I. W tym protokole będziemy testować hipotezę, że dodatek gamma tokoferolu będzie bazową liczbą eozynofili w plwocinie dróg oddechowych astmatyków (cel szczegółowy 1) i (cel szczegółowy 2) hamuje zapalenie dróg oddechowych wywołane przez LPS u astmatyków z łagodną alergią.

Badacze przeprowadzą również eksploracyjną ocenę specyficznego wpływu genotypu zerowego GSTM1 na odpowiedź na LPS oraz wpływu suplementacji wzbogaconej gamma tokoferolem na tę odpowiedź.

Jeśli gamma tokoferol zmniejsza odpowiedź indukowaną przez LPS u astmatyków, byłby to dowód słuszności koncepcji, że środek ten byłby użyteczną interwencją w przypadku astmy, potwierdzając potrzebę badania fazy III nad suplementami wzbogaconymi w gamma tokoferol w leczeniu astmy.