Prebiotyki (Suszone Śliwki) a Funkcja Immunologiczna u Kobiet po Menopauzie

Co roku w Stanach Zjednoczonych około 2 miliony kobiet (czyli około 6000 kobiet dziennie) osiąga krytyczny etap starzenia się układu rozrodczego znany jako menopauza. Menopauzę charakteryzuje trwałe ustanie miesiączki i utrata aktywności pęcherzykowej jajników spowodowana spadkiem 17β-estradiolu (czyli niedoborem estrogenu). Wśród amerykańskich kobiet mediana wieku menopauzy wynosi 51 lat [1]. Biorąc pod uwagę obecną oczekiwaną długość życia wynoszącą 80,5 roku, kobiety w tym kraju mogą spodziewać się spędzenia nawet jednej trzeciej swojego życia w tym okresie pomenopauzalnym.

Wpływ zmniejszania się poziomu 17β-estradiolu na funkcję komórek odpornościowych, zwłaszcza niektórych populacji komórek T, stał się przedmiotem wielu badań dotyczących zdrowia kobiet. Powszechnie przyjmuje się, że po menopauzie kobiety wykazują znaczący wzrost ryzyka chorób przewlekłych, w tym nowotworów ginekologicznych i raka piersi, chorób autoimmunologicznych, chorób układu krążenia i osteoporozy. W kontekście zdrowia kości, na którym skupia się praca naszego laboratorium, kobiety po menopauzie są 4 razy bardziej narażone na złamania w porównaniu z kobietami przed menopauzą (w wieku 20-50 lat). Co więcej, 1 na 3 kobiety po 50. roku życia doświadczy złamania osteoporotycznego. Spadkowi 17β-estradiolu, który występuje w menopauzie, towarzyszą zmiany immunologiczne w efektorowych komórkach T z grupy różnicowania (CD)4+, w szczególności wzrost liczby komórek T pomocniczych wyrażających prozapalną cytokinę interleukinę (IL)-17 (tj. komórek Th17) w stosunku do immunosupresyjnych, regulatorowych komórek T (Treg). Komórki Th17 są silnymi promotorami osteoklastogenezy i przyspieszają resorpcję kości, która występuje przy niedoborze estrogenu. Natomiast osteoprotekcyjna rola komórek Treg, które według doniesień zmniejszają się lub pozostają niezmienione w menopauzie, jest mniej jasna u ludzi poza ich właściwościami przeciwzapalnymi. W konsekwencji to wzrost komórek Th17 jest głównym wyznacznikiem zmienionego stosunku Treg/Th17, który jest zgłaszany w odpowiedzi na spadek estrogenu i odgrywa kluczową rolę w patofizjologii osteoporozy pomenopauzalnej.

Ostatnie dowody ujawniły, że mikrobiota jelitowa jest krytycznym regulatorem tej odpowiedzi osteoimmunologicznej (tj. komórek T); tym samym ustanawiając oś jelitowo-kostną jako realny cel w zapobieganiu utracie kości wywołanej niedoborem estrogenu. Badania kliniczne wykazały, że wykorzystanie probiotyków i prebiotyków do zmiany mikrobioty jelitowej ma korzystny wpływ na metabolizm kości i mineralów. W modelach zwierzęcych osteoporozy pomenopauzalnej probiotyki i prebiotyki zwiększają metabolity pochodzące z jelit (np. krótkołańcuchowe kwasy tłuszczowe (SCFA)), programują bardziej tolerogenną lub przeciwzapalną odpowiedź immunologiczną, jednocześnie zapobiegając utracie kości. Obszerne prace naszego laboratorium nad suszonymi śliwkami i ich unikalną zdolnością nie tylko do zapobiegania, ale także odwracania utraty kości w modelach zwierzęcych, ujawniły, że poprawiają one funkcję komórek T ex vivo, a zarówno ich składniki polifenolowe, jak i węglowodanowe przyczyniają się do ich aktywności prebiotycznej. Te odkrycia w połączeniu z mocnymi dowodami z trzech oddzielnych badań klinicznych potwierdzającymi zdolność suszonych śliwek do zapobiegania utracie kości po menopauzie [1-3] czynią je doskonałym kandydatem na prebiotyk do przetestowania, czy te mediowane przez jelita zmiany w funkcji immunologicznej obserwowane w modelach zwierzęcych przekładają się na ludzi.

Oprócz zmian związanych z wiekiem w poziomie estrogenu, inne czynniki wpływające na biologię komórek T u kobiet po menopauzie (np. status witaminy D) mogą dodatkowo zwiększać ich ryzyko osteoporozy. Wśród amerykańskich kobiet w wieku 51-70 lat, 28% ma niewystarczający poziom witaminy D, a 10% jest jej niedoborowych według wytycznych Institute of Medicine. Chociaż witamina D jest znana ze swojej roli w zdrowiu szkieletu, wciąż pojawiają się dowody na jej ważne funkcje pozaszkieletowe. 1,25-(OH)2D3 jednocześnie hamuje prozapalne komórki Th17 i zwiększa liczbę oraz funkcję przeciwzapalnych komórek Treg. Ponadto, wpływ witaminy D na funkcję immunologiczną został ostatnio powiązany, choć pośrednio, z mikrobiotą jelitową. Tak więc kobiety po menopauzie z zaburzonym statusem witaminy D mogą być narażone na jeszcze większe ryzyko patologii mediowanych przez komórki T (np. chorób autoimmunologicznych i osteoporozy), co dodatkowo podkreśla znaczenie celowania w mikrobiotę jelitową.

Celem tego badania jest zrozumienie, w jaki sposób suplementacja diety suszonymi śliwkami, pokarmem o aktywności prebiotycznej, wpływa na efektorowe komórki T (tj. Th17 i Treg) i ich funkcję; oraz zbadanie, czy status witaminy D gospodarza zmienia tę odpowiedź. Podstawowe pytania, na które należy odpowiedzieć, to: 1) czy suplementacja diety suszonymi śliwkami wpływa na funkcję immunologiczną (tj. efektorowe komórki T); 2) czy wyniki naszych badań przedklinicznych wykazujące, że mikrobiota jelitowa jest celem w przeciwdziałaniu zmianom w komórkach T związanych z niedoborem estrogenu, przekładają się na kobiety po menopauzie; oraz 3) czy status witaminy D gospodarza wpływa na odpowiedź na ten prebiotyk.

Aby to osiągnąć, zrekrutujemy zdrowe kobiety po menopauzie w wieku 60-75 lat do udziału w randomizowanym, kontrolowanym badaniu krzyżowym z suszonymi śliwkami i bez nich. Planujemy włączyć n=30 kobiet. Kwalifikujący się ochotnicy odbędą 5 wizyt badawczych w Centrum Badań Klinicznych w Szpitalu Uniwersyteckim IU Health. Podczas Wizyty 1 ochotnicy przejdą badania przesiewowe, aby upewnić się, że kwalifikują się do udziału, a po wyrażeniu świadomej zgody zostaną u nich przeprowadzone pomiary antropometryczne, podstawowe badanie gęstości kości i ocena sprawności fizycznej. Przed Wizytą 2 i wszystkimi kolejnymi wizytami uczestnicy będą zbierać próbki kału i wprowadzać swój 3-dniowy zapis diety do zautomatyzowanego systemu ASA24 (Automated Self-administered 24-hour).

Główne wizyty badawcze (Wizyty 2-5) są podzielone na dwa ramiona (każde trwające 4 tygodnie z 1-tygodniowym okresem wstępnym) i okres washout (2-4 tygodnie). Podczas Wizyty 2 uczestnicy zostaną losowo przydzieleni do Ramienia A (z interwencją suszonych śliwek) lub Ramienia B (bez interwencji suszonych śliwek) przy użyciu komputerowo generowanej listy liczb losowych. Gdy uczestnicy są w Ramieniu A, otrzymają instrukcje dotyczące protokołu wstępnego i włączenia suszonych śliwek do diety (50 g/dzień lub 5-6 suszonych śliwek dziennie). Uczestnicy będą rejestrować ilość i porę dnia spożywania suszonych śliwek i zwracać wszelkie pozostałe produkty. Personel badawczy zapewni suszone śliwki w paczkach przekąskowych bezpłatnie. Należy zauważyć, że paczki przekąskowe są dostarczane przez California Prune Board. Podczas Wizyty 3 uczestnicy ukończą zbieranie danych i próbek zgodnie z opisem dla Wizyty 2, a następnie rozpoczną okres washout. Wizyta 4 zostanie zaplanowana po okresie washout i te same procedury opisane w Wizycie 3 zostaną powtórzone z przejściem do drugiego ramienia. Podczas Wizyty 5 (wizyty końcowej) uczestnicy ukończą zbieranie danych i próbek.

Podczas Wizyt 2-5 uczestnicy będą również wypełniać kwestionariusze dotyczące aktywności fizycznej i ekspozycji na słońce. Dostarczą próbkę krwi i poinformują personel badawczy o wszelkich zmianach w stanie zdrowia. Przez cały okres trwania obu ramion badania uczestnicy będą codziennie oceniać swoje nawyki jelitowe.