Az American Thoracic Society évkönyvei

Absztrakt

Kiemelt Egészséges Tüdő Kutatóközpont, Hunter Orvosi Kutatóintézet, Newcastle Egyetem, Új-Dél-Wales, Ausztrália

Absztrakt
Teljes szöveg
Hivatkozások
Kiegészítők
Idézi
PDF

Absztrakt

Az elhízás akkor alakul ki, ha az energiafelvétel krónikusan meghaladja az energiatermelést. Bármely energiatermelő tápanyag - zsírok, szénhidrátok vagy fehérjék - túlzott fogyasztása súlygyarapodáshoz vezethet, ha az energiára nincs szükség a testi funkciókhoz, és így zsírként tárolódik. Fontos azonban, hogy az elhízáshoz vezető diéták nem csak magasak a makrotápanyagokban, hanem gyakran rossz minőségűek is.

Az elhízás számos fejlett országban elérte a járvány mértékét, mivel a nyugati táplálkozási szokásokat széles körben elfogadták. Ezeket a túlzott energiafogyasztás, valamint a feldolgozott vagy „gyors” ételek rendszeres fogyasztása, valamint a gyümölcsök, zöldségek és teljes kiőrlésű gabonák korlátozott fogyasztása jellemzi (1, 2). Ennek eredményeként magas a tápanyagok bevitele, amelyekről kimutatták, hogy nemkívánatos hatásokkal járnak, ha túlzottan fogyasztják őket, például telített zsír, finomított szénhidrát és nátrium. Ugyanakkor sok hasznos tápanyag bevitele alacsony, beleértve a rostokat, vitaminokat és más fitokemikáliákat, amelyek közül sok antioxidáns és gyulladásgátló tulajdonságú. Az ilyen típusú rossz minőségű étrend negatív egészségügyi hatásokkal járt, ideértve a szív- és érrendszeri betegségek (1) és a vastagbélrák (3) fokozott kockázatát, valószínűleg annak a ténynek köszönhető, hogy az obesogén diéta valójában gyulladásos étrend, amint azt az alábbiakban tárgyaljuk. ( 1.ábra ).

1.ábra. Az obesogén diéta gyulladásos étrend. Az elhízás számos fejlett országban elérte a járvány mértékét, mivel a nyugati táplálkozási szokásokat széles körben elfogadták. Ezeket a túlzott energiafogyasztás, valamint a feldolgozott vagy „gyors” ételek rendszeres fogyasztása, valamint a korlátozott gyümölcs-, zöldség- és teljes kiőrlésű gabonafélék fogyasztása jellemzi. Ennek eredményeként magas a telített zsír-, finomított szénhidrát- és nátrium-bevitel, valamint alacsony a rost-, vitamin- és egyéb fitokemikáliák bevitele. Az ilyen típusú rossz minőségű étrend a krónikus gyulladásos betegségek, köztük az asztma fokozott kockázatával jár.

Az elhízás növeli az asztma kockázatát (4), és a longitudinális vizsgálatok azt mutatják, hogy fogékony egyéneknél az elhízás megelőzi az asztma megjelenését (5, 6), és a súlygyarapodás társul az asztma megjelenésével (5, 7). Az elhízásnak számos negatív hatása van a tüdő egészségére: az elhízott egyének csökkent tüdőfunkcióval (FEV1 és FVC) (6), csökkent tüdőmennyiséggel (kilégzési tartalék térfogat és FRC) (8), csökkent légzőizom erővel (9), csökkent testmozgóképességgel rendelkeznek (10), és rosszabb tünetek (nehézlégzés és zihálás) (11). Az elhízott, asztmában szenvedő egyéneknek csökkent a válaszuk a glükokortikoidokra (12, 13), és nagyobb dózisú kortikoszteroidokat használnak az asztma kontrolljának javítására, ami hosszú távon mellékhatásokhoz vezethet. A rossz minőségű étrend hozzájárulása az elhízott, asztmás betegek rosszabb kimeneteléhez megfontolandó.

Epidemiológiai vizsgálatok szerint a nyugati táplálkozási szokások növelik a gyermekek asztmás kockázatát (14, 15). Továbbá gyermekeknél a gyorséttermek fokozott bevitele korrelált az asztma, a zihálás és a bronchiális hiperreaktivitás jelenlétével (16, 17). Felnőtteknél kimutatták, hogy a nyugati étrend pozitívan társul az asztma exacerbációjának gyakoribbá válásával (18). Ezért az obesogén étrend hozzájárulhat az asztma kialakulásához és progressziójához.

Az elhízott egyének magas zsírsav-keringéssel rendelkeznek a megváltozott lipid-anyagcsere következtében. Bár a zsírszövet képes pufferként működni a lipid homeosztázisban azáltal, hogy trigliceridként nagy mennyiségű zsírsavat tárol, ennek a funkciónak a hatékonysága tartós tápanyag-túlterhelés és az inzulinrezisztencia kialakulása miatt elvész (19). Az antilipolitikus hormonok elnyomódnak, és a szabad zsírsavak újraészterezése az adipocitákban történő tároláshoz károsodik, ami a keringő zsírsavszint emelkedését eredményezi (19). Az elhízott egyéneknél gyakori magas zsírtartalmú ételek fogyasztása tovább emelheti a keringő zsírsavszintet az étkezés utáni fázisban. A keringő zsírsavak, különösen a telített szabad zsírsavak magas szintje sokféle mechanizmus révén gyulladásos reakciót válthat ki (20).

A zsír okozta gyulladás klinikai bizonyítéka számos olyan tanulmányt tartalmaz, amelyek kimutatták, hogy a zsírsav-túlterhelés oxidatív stresszt (26–28) és gyulladást vált ki a szisztémás keringésben, a megnövekedett TLR2 és TLR4 expresszióval együtt (29); NF-KB aktivitás (26, 27); vér neutrofilszám (30); és a keringő tumor nekrózis faktor α (31), IL-6 (31-33) és C-reaktív fehérje (CRP) (26) szintek. Kutatócsoportunk bebizonyította, hogy a zsírsavfelesleg a légutakat is befolyásolja, a magas zsírtartalmú étkezés pedig fokozott indukált köpet neutrofil százalékos arányt és TLR4 mRNS expressziót eredményez a köpet sejtjeiben, ami megfelel a rövid hatású β2-agonistákra adott káros válasznak (34 ). Fontos, hogy a felesleges zsírsavak által kiváltott nonosinofil gyulladásminta nem reagál a glükokortikoid terápiára, és valószínűleg hozzájárul az asztmában szenvedő, elhízott egyéneknél jelentkező csökkent szteroid válaszkészséghez. Az ezen utakat célzó alternatív gyógyszeres terápiákat ebben a populációban értékelni kell.

Az alacsony rosttartalmú étrend az általános populációban végzett számos vizsgálatban kimutatták, hogy fokozott szisztémás gyulladással (szérum CRP és IL-6) jár (35, 36). Kiterjesztettük ezeket a megfigyeléseket egy keresztmetszeti tanulmányban, amely a rostbevitel és a légúti gyulladás kapcsolatát vizsgálta (37). A többszörös regressziós elemzés kimutatta, hogy a rostbevitel fordítottan összefügg a légúti eozinofilekkel, és pozitívan a tüdőfunkcióval (FEV1 százalékos előrejelzés) (37). Ezért az alacsony rostbevitel hozzájárulhat az asztma patofiziológiájához.

Az étkezési rost összetett szénhidrát, amely a növényi eredetű élelmiszerekben megtalálható, és oldható és oldhatatlan formában létezik. Az oldható rostot a vastagbélben lévő kommenzális baktériumok részben vagy teljesen fermentálják, így fiziológiailag aktív melléktermékeket állítanak elő, ideértve a rövid láncú zsírsavak (SCFA-k) acetátját, propionátját és butirátját. Az SCFA termelése a gazda bél mikrobiom összetételétől függ, olyan fajokkal, mint pl Bifidobacterium és Lactobacillus a legerősebb SCFA-k termelői között (38). Néhány oldható rost prebiotikumként is működik, és fokozza az SCFA-termelést azáltal, hogy előnyösen stimulálja az SCFA-t termelő baktériumok szaporodását (38). Az SCFA-k különböző szövetekben metabolizálódnak: A vastagbélsejtek fő energiaforrása a butirát; a propionátot leginkább a máj szívja fel; és az acetát az elsődleges SCFA, amely bejut a keringésbe (39), amely leginkább a perifériás szervek betegségei, például az asztma szempontjából lehet releváns.

Az SCFA nagy figyelmet keltett gyulladáscsökkentő tulajdonságai miatt, és kapcsolatnak bizonyulhat az étkezési rostok és a gyulladások között. Az SCFA hatásának két kulcsmechanizmusát javasolták, és egyre több bizonyíték áll rendelkezésre arról, hogy mindkét út hozzájárul a légúti gyulladás modulációjához.

Az oldható rostból származó SCFA-k két fő receptorhoz tudnak kötődni: a szabad zsírsav-receptorhoz (FFAR) 2, más néven G-fehérjéhez kapcsolt receptorhoz (GPR) 43; és az FFAR3, más néven GPR41. A GPR43 nagyon expresszálódik az immunsejtekben, a gyomor-bél traktusban és az adipocitákban, míg a GPR41 elsősorban a gyomor-bél traktusban expresszálódik (40). Állatkísérletek kimutatták, hogy az SCFA-k szabályozó T-sejteket indukálhatnak GPR43 aktivációval (41), valamint GPR43/41-függő gyulladáscsökkentő hatással bírnak a légutakban. Allergiás légúti gyulladásos modellben a GPR43-hiányos egerek súlyosabb gyulladást mutattak, megnövekedett gyulladásos sejtszámmal és eozinofil peroxidáz aktivitással a légutakban (42). Az allergiás légúti betegség egy másik egérmodelljében a rostokban gazdag étrend megváltoztatta a bél mikrobiotájának összetételét és megnövelte a keringő SCFA szintet, és a légúti gyulladás csillapodott egy allergén hatására (43). Az eozinofil infiltráció és a legfontosabb proinflammatorikus molekulák (IL-4, IL-5, IL-13, IL-17A) szintje csökkent a tüdőben, és a légúti túlérzékenység gátolt volt, a hatások a GPR41-től függtek (43).

Kiterjesztettük az állatmodellek megfigyeléseit annak demonstrálásával, hogy az oldható rost egyetlen dózisa aktiválja a GPR41-et és a GPR43-at, és csökkenti az emberi légutak gyulladását (44). Az asztmás felnőttek egyetlen adag oldható rostot (3,5 g inulin) vagy kontroll ételt fogyasztottak. Az inulint fogyasztó alanyokban a GPR41 és a GPR41 génexpressziót 4 óra múlva szabályozták a köpet gyulladásos sejtjeiben, a köpet összes sejtszámának, a köpet neutrofiljeinek és makrofágjainak, a köpet IL-8 és a kilélegzett nitrogén-oxid megfelelő csökkenésével (44). Az oldható rost akut hatásainak adatai megegyeznek más étkezés utáni vizsgálatokkal, amelyek azt mutatják, hogy a felesleges zsírfogyasztást követő 4 órán belül az immunsejt felszíni receptorai aktiválódnak (TLR4) (34), és gyulladásos reakció indul meg, bizonyítva, hogy ezek a rendszerek dinamikus kölcsönhatásban vannak, és külső ingerek gyorsan befolyásolhatják őket.

Az asztmában szenvedő egyéneknek túlzott immunválaszuk van olyan kiváltókra, mint az allergének és a vírusok, ami a légúti gyulladásos sejtek toborzásához és aktiválásához, valamint ROS felszabadulásához vezet (49). Ennek eredményeként az asztmás betegek hajlamosak az oxidatív stresszre, mivel a gazda antioxidáns védekezõ képességei túlterheltek. Úgy tűnik, hogy az oxidatív stressz fontos szerepet játszik az asztma patofiziológiájában (49), mivel a sejtkomponensek károsodnak az ROS által. Ez számos káros hatással van a légutak működésére, ideértve a légúti simaizmok összehúzódását (50), a légutak túlérzékenységének kiváltását (51), a nyálka hiperszekrécióját (52), a hámhullást (53) és az érrendszeri váladékot (54). A ROS fokozza a gyulladásos választ az NF-κB transzkripciós faktor aktiválásával, amely fokozza a gyulladásos citokintermelést (55).

A nyugati étrendben kevés gyümölcs, zöldség és teljes kiőrlésű gabona van kevés antioxidánsban, ami csökkenti a gazdaszervezet antioxidáns védekezőképességét, ezáltal növeli az érzékenységet az oxidatív károsodásokra. Az egyik legjobban leírt étrendi antioxidáns a C-vitamin, egy erős szabad gyökök megkötője, amelyről kimutatták, hogy elnyomja az NF-κB aktivitást (56). Kimutatták, hogy a C-vitamin-kiegészítés csökkenti a gyulladást azáltal, hogy csillapítja a neutrofil beáramlást és a funkciót (57), és csökkenti a keringő citokinszintet (58). Az E-vitamin a legfontosabb antioxidáns, amely megvédi a lipideket az autooxidációtól, és bebizonyosodott, hogy gátolja in vitro ROS termelés és citokin felszabadulás az immunsejtekből (59). Hasonlóképpen, az E-vitamin-kiegészítési vizsgálatok javulást mutattak a fagocita sejtek működésében (60) és csökkentek ex vivo citokin felszabadulás az immunsejtekből (59). A karotinoidok (beleértve az α- és β-karotint, likopint, β-kriptoxantint és luteint) olyan antioxidánsok családja, amelyek erős ROS-oltó tulajdonságokkal rendelkeznek, és erősen gátolják az NF-κB aktivációt (61, 62). Klinikai kiegészítő vizsgálatok azt mutatták, hogy a β-karotin fokozza a természetes gyilkos sejtek működését (63), és a likopin és a lutein (64) alkalmazásával a fagocita működésének javulását figyelték meg.