Zeitschrift für Ernährungsstörungen und Therapie

Abstrakt

Ernährungskongress 2015: Vitamin-E-Isoformen regulieren allergische Erkrankungen – Joan Cook-Mills – North-Western University School of Medicine

Joan Cook-Mills

Asthma entsteht durch ein komplexes Zusammenspiel von Umwelt und Genetik. Klinische Studien und Tiermodelle von Asthma weisen darauf hin, dass Ernährungsfaktoren wie Vitamin E und Vitamin D vor dem Asthmarisiko schützen. In dieser Übersicht diskutieren wir die gegensätzlichen regulatorischen Funktionen von Tocopherol-Isoformen von Vitamin E und die regulatorischen Funktionen von Vitamin D bei Asthma und die Art und Weise, wie die Schwankungen in der weltweiten Prävalenz von Asthma zumindest teilweise durch diese Ernährungsbestandteile erklärt werden können.

Asthma ist eine heterogene Krankheit, die aus komplexen Wechselwirkungen zwischen Umwelt- und genetischen Faktoren resultiert. Die Weltgesundheitsorganisation berichtete, dass die Prävalenz von Asthma von 1950 bis heute in vielen Ländern, darunter Ländern mit hohen, mittleren oder niedrigen Asthmaraten, innerhalb weniger Jahrzehnte zugenommen hat, was auf eine wichtige Rolle der lokalen Umwelt hindeutet. Der deutliche Anstieg der Asthmaraten innerhalb weniger Jahrzehnte und die Unterschiede zwischen den Raten zwischen den Ländern und bei der Migration von Bevölkerungen lassen auf eine wichtige Rolle der lokalen Umwelt, wie z. B. der Ernährung, bei der Entstehung von Asthma schließen. Eine Umweltveränderung in den letzten 40 Jahren war ein Anstieg der d-γ-Tocopherol-Isoform von Vitamin E in der Ernährung und in Säuglingsanfangsnahrung. Wir haben kürzlich gezeigt, dass γ-Tocopherol die allergische Lungenentzündung in einem Mausmodell von Asthma erhöht, und wir haben berichtet, dass bei Menschen hohe Plasma-γ-Tocopherol-Werte mit einer geringeren Lungenfunktion verbunden sind. Es wird auch vermutet, dass eine mit der Zeit erfolgende Verringerung eines anderen Vitamins, Vitamin D, mit der Zunahme der Asthmarate einhergeht. In dieser Übersicht diskutieren wir die Regulierung von Asthma durch Vitamin D und die komplexen und möglicherweise schützenden Wirkungen bestimmter Isoformen von Vitamin E auf Asthma bei Menschen und in Tiermodellen von Lungenentzündungen. Wir werden auch untersuchen, wie die Unterschiede in der weltweiten Prävalenz von Asthma zumindest teilweise durch länderspezifische Plasma-γ-Tocopherol-Konzentrationen erklärt werden können. Unsere Studien konzentrieren sich auf die Regulierung allergischer Entzündungen durch die beiden am häufigsten vorkommenden Arten von Vitamin E (d-α-Tocopherol und d-γ-Tocopherol) in der Nahrung und im Gewebe. Wir haben gezeigt, dass α-Tocopherol die Leukozytenrekrutierung über das Endothel in vitro hemmt und γ-Tocopherol die Aktivierung der Proteinkinase Cα in Endothelzellen zur Rekrutierung von eosinophilen und dendritischen Zellen während allergischer Entzündungen erhöht. Insbesondere ist γ-Tocopherol ein Agonist und α-Tocopherol ein Antagonist von PKC. In vivo blockiert die α-Tocopherol-Supplementierung eosinophile allergische Lungenreaktionen bei erwachsenen Mäusen und α-Tocopherol ist mit einer besseren Lungenspirometrie bei erwachsenen Menschen verbunden. Bemerkenswerterweise hat γ-Tocopherol die entgegengesetzte Funktion. Bei Menschen ist ein 5-fach höherer Plasma-γ-Tocopherolspiegel mit einer niedrigeren Lungenspirometrie bei Erwachsenen im Alter von 21 Jahren verbunden, was darauf hindeutet, dass Tocopherol-Isoformen schon früh im Leben eine regulierende Rolle spielen. In klinischen Untersuchungen und Tiermodellen reagierten Nachkommen allergischer Mütter besser auf Allergenbelastungen.

The average human plasma γ-tocopherol levels are 2 to 5 times higher in the United States than those of many European and Asian countries whereas the average human plasma α-tocopherol levels are relatively similar among these countries. This 5-fold higher level of human plasma γ-tocopherol is similar to the 5-fold increase in plasma γ-tocopherol in mice that increased allergic lung inflammation with γ-tocopherol administration. The high human plasma γ-tocopherol levels in the United States are consistent with soybean oil, which is high in γ-tocopherol, as the predominant food oil in the United States. It is reported that dietary oils influence plasma tocopherol levels in humans. In studies with soybean oil administration, plasma γ-tocopherol is elevated 2–5 fold in humans and hamsters. Also, in a study in which olive oil or soybean oil was administered to preterm human infants starting 24 hrs after birth, there was a significant 1.5 fold increase in plasma α-tocopherol after feeding with olive oil as compared to feeding with soybean oil, but unfortunately, γ-tocopherol was not reported. It is reported that as countries assume western lifestyles, diets change including increased consumption of soybean oil. In contrast to high levels of γ-tocopherol in soybean oil, γ-tocopherol is low in other oils such as sunflower oil, safflower oil and olive oil that are used in several European and Mediterranean countries. There are also differences in asthma prevalence among racial and ethnic groups. However, studies examining vitamin E association with clinical outcomes generally adjust for several known confounding factors such as gender, age, body mass index, race, and smoking. Although there may be other differences regarding the environment and genetics of people in different countries, the outcomes for tocopherol isoforms and asthma in clinical studies are consistent with the studies demonstrating opposing functions of the tocopherol isoforms on leukocyte recruitment and allergic inflammation in mice.

Wir haben berichtet, dass die Erkenntnisse über gegensätzliche regulatorische Funktionen von Tocopherol-Isoformen in Tiermodellen auf die menschliche Lungenfunktion übertragen werden können. Wir haben 4526 Erwachsene in den Vereinigten Staaten in der multizentrischen Kohorte Coronary Artery Risk Development in Young Adults (CARDIA) mit verfügbaren Spirometrie- und Tocopherol-Isoform-Daten analysiert. In dieser Kohorte gab es je nach Studiendesign gleich viele Schwarze und Weiße sowie gleich viele Frauen und Männer. Interessanterweise waren steigende Serumkonzentrationen von γ-Tocopherol mit niedrigerem FEV1 oder FVC verbunden, während steigende Serumkonzentrationen von α-Tocopherol mit höherem FEV1 oder FVC verbunden waren. Da diese beiden Tocopherole gegensätzliche Funktionen haben, schlagen wir vor, dass die Analyse gegensätzlicher Funktionen von Tocopherol-Isoformen in klinischen Studien Quartile von Plasmatocopherolen umfassen sollte, um zu bestimmen, ob ein Zusammenhang zwischen einer Tocopherol-Isoform und dem klinischen Ergebnis besteht, wenn die Konzentration des gegensätzlichen Tocopherols niedrig ist und die wenigsten konkurrierenden gegensätzlichen Effekte verursacht. Mithilfe dieses Ansatzes haben wir kürzlich bei der Analyse der CARDIA-Kohorte gezeigt, dass Plasma-γ-Tocopherol invers mit der Lungenfunktion (FEV1) und Plasma-α-Tocopherol positiv mit der Lungenfunktion (FEV1) bei Nichtasthmatikern und Asthmatikern assoziiert ist, unter Berücksichtigung mehrerer bekannter Störfaktoren wie Geschlecht, Alter, Body-Mass-Index, Rasse und Rauchen. Es gab also gegensätzliche Ergebnisse hinsichtlich der Assoziation von Plasma-α-Tocopherol und γ-Tocopherol mit der Lungenfunktion. Dies steht im Einklang mit unseren mechanistischen Studien zu diesen Tocopherolen in Tiermodellen.

Wir haben gezeigt, dass die Entwicklung allergischer Reaktionen bei Nachkommen durch die mütterliche Supplementierung mit α-Tocopherol bzw. γ-Tocopherol gehemmt oder verstärkt wird. Diese Ergebnisse lassen Rückschlüsse auf die Supplementierung allergischer Mütter mit Tocopherol-Isoformen und auf die Entwicklung von Allergien in zukünftigen Gruppen zu.

HINWEIS: Diese Arbeit wird teilweise auf der 4. Internationalen Konferenz und Ausstellung zur Ernährung vorgestellt, die vom 26. bis 28. Oktober 2015 in Chicago, Illinois, USA, stattfand.