Zeitschrift für Ernährungsstörungen und Therapie

Abstrakt

Ernährung & Gesundheit 2017: Vitamin-A-Mangel fördert Entzündungen durch Induktion von Typ-2-Zytokinen im experimentellen Ovalbumin-induzierten Asthma-Mausmodell – Dong Li – Jilin-Universität

Dong Li

Asthma stellt eine große Bedrohung für die öffentliche Gesundheit dar, da weltweit über 300 Millionen Menschen davon betroffen sind. Asthma, insbesondere durch allergische Allergene ausgelöstes Asthma, ist mit eosinophilen Entzündungen der Atemwege und erhöhten Serum-IgE-Werten verbunden. Obwohl es umfangreiche experimentelle und am Menschen durchgeführte Studien zu den Mechanismen asthmatischer Entzündungen und Umbauprozesse in den Atemwegen gibt, sind noch weitere Arbeiten erforderlich, um diese Erkrankungen vollständig zu verstehen. Derzeit wird allgemein angenommen, dass die Typ-2-Helferzellen-T-Zellen (Th2)-Zytokine (einschließlich Interleukin (IL)-4, IL-5 und IL-13), auch als Typ-2-Zytokine bekannt, da ihre Hauptquelle Th2-Zellen und angeborene Lymphzellen des Typs 2 sind, eine wesentliche Rolle bei der Pathogenese von Asthma spielen.

 

Problemstellung: Vitamin-A-Mangel (VA) ist eine der häufigsten Mangelernährungserkrankungen. Aktuelle Erkenntnisse haben gezeigt, dass VA eine wichtige Rolle im Immunsystem spielt. Ein Mangel an VA kann zu einer entzündlichen Immunreaktion vom Typ 2 führen, die durch eine erhöhte Produktion von Zytokinen vom Typ 2 und eine Infiltration und Aktivierung von angeborenen Lymphzellen vom Typ 2 gekennzeichnet ist. Resistente Reaktionen vom Typ 2 spielen eine defensive Rolle bei der Infektionsabwehr, spielen jedoch eine pathologische Rolle bei Asthma. Methodik und theoretische Ausrichtung: Um die Rolle von VA bei Asthma zu untersuchen, verwendeten wir ein Ovalbumin-induziertes Asthma-Mausmodell und beobachteten die pathologischen Veränderungen zwischen Mäusen, die VA-defiziente und -ausreichende Ernährung erhielten. Wir haben auch die Expression von Zytokinen vom Typ 2 gemessen, um den potenziellen Mechanismus aufzudecken. Ergebnisse: Unsere Ergebnisse zeigten, dass VA-Mangel Ovalbumin-induzierte Lungenentzündungen durch Induktion der Produktion von Zytokinen vom Typ 2 verschlimmert. Schlussfolgerung und Bedeutung: VA-Mangel oder Mangelernährung im weiteren Ausmaß können zur zunehmenden Verbreitung von Asthma beitragen.

 

Angesichts des gut belegten Beitrags von Mangelernährung zu Funktionsstörungen des Systems schlussfolgerten wir, dass VA-Mangel (VAI) auch Ovalbumin-induziertes Asthma bei Mäusen verschlimmern kann. Um die Wirkung von VA auf Asthma einzuschätzen, gaben wir männlichen C57-Mäusen ab Tag 0 eine normale Diät oder eine VA-Mangeldiät. Dann sensibilisierten wir die Mäuse am 14. Tag mit Ovalbumin plus Adjuvans oder PBS. Die Mäuse wurden an den Tagen 22, 23 und 24 dreimal mit Ovalbumin oder PBS behandelt und schließlich töteten wir alle Mäuse 48 Stunden nach der letzten Behandlung. Mäuse, die nur eine VAI-Diät erhielten, entwickelten keine Lungenentzündung, aber in den Ovalbumin-sensibilisierten und Ovalbumin-behandelten Gruppen hatten Mäuse aus der VAI-Gruppe signifikant schwerere Lungenentzündungen als Mäuse mit herkömmlicher Ernährung. Die VAI-Gruppen wiesen nach der Gabe von Ovalbumin auch höhere IgE-Serumspiegel (2,98 μg/ml) auf als die Kontrollgruppen (1,95 μg/ml).

 

Im Rahmen dieser Arbeit berichtete Daten enthüllen einen bisher unbekannten Effekt und Mechanismus, durch den VAI Ovalbumin-induziertes Asthma bei Mäusen verschlimmert. VA hatte einen signifikanten Effekt auf die Immunreaktion in diesem Asthma-Mausmodell. VAI-Mäuse hatten eine schwerere Lungenentzündung, eine stärkere Infiltration der Atemwege durch Neutrophile und Eosinophile sowie mehr Zytokine des Typs 2 und IgE-Expressionen. Obwohl ein Vitamin-A-Mangel selbst keine asthmatische Reaktion auslöst, stellten wir fest, dass die Expression von IL-5 und IL-13 leicht erhöht war, obwohl die Unterschiede nicht signifikant waren. Dennoch wiesen VAI-Mäuse nach der Exposition mit Ovalbumin einen signifikant höheren Spiegel von Zytokinen des Typs 2 im Vergleich zu normalen Mäusen auf. Und die Neutralisierung von IL-5 und IL-13 verhinderte die Verschlimmerung.

 

Vitamin-A-Mangel wurde mit asthmatischen Erkrankungen in Verbindung gebracht, der Vitamin-A-Serumspiegel war bei Asthmapatienten niedriger als bei gesunden Kontrollpersonen, und daher korrelierte die Serumkonzentration von Asthma auch negativ mit der Schwere der Krankheit. Die zugrunde liegenden Mechanismen sind jedoch weitgehend unbekannt; frühere Studien zeigten widersprüchliche Ergebnisse. Ex-vivo-Studien zeigten, dass Vitamin A und sein Metabolit Retinsäure für die Proliferation und Zytotoxizität von T-Zellen unerlässlich sind und Vitamin A für die Polarisierung von T-Helferzellen des Typs 2 erforderlich ist. Andere In-vivo-Studien berichteten jedoch, dass Vitamin A für ILCs des Typs 1 und 3 erforderlich ist, nicht jedoch für ILCs des Typs 2. Diese Ergebnisse legten nahe, dass Vitamin A möglicherweise unterschiedliche Auswirkungen auf Helferzellen des angeborenen und adaptiven Immunsystems hat. Diese Arbeit zeigte, dass VAI-Mäuse eine erhöhte Produktion von Zytokinen des Typs 2 aufwiesen, insbesondere IL-5 und IL-13. Zytokine des Typs 2 können die IgE-Produktion von B-Zellen steigern, indem sie den Isotopenschalter beeinflussen. Und IL-5 könnte Eosinophile rekrutieren und aktivieren, um eine eosinophile Entzündung zu verursachen. Beide sind Schlüsselfaktoren für Asthma. Die genauen Quellen dieser Zytokine müssen jedoch noch weiter untersucht werden. Angeborene Lymphzellen vom Typ 2 könnten einer der Hauptverursacher dieser Zytokine sein. Dennoch haben Mangelernährungszustände wie Vitamin-A-Mangel Auswirkungen auf das Immunsystem. Um dies vollständig zu verstehen, sind noch weitere Untersuchungen erforderlich.

 

Asthmatische Erkrankungen sind aufgrund der damit verbundenen Morbidität und Belastung des Gesundheitssystems ein Problem für die öffentliche Gesundheit, insbesondere in westlichen Ländern. Daher hat die Prävalenz von Asthma in westlichen Ländern seit den 1970er Jahren dramatisch zugenommen. Es wird vermutet, dass dieser Anstieg auf veränderte Ernährungsgewohnheiten zurückzuführen ist. Es ist allgemein anerkannt, dass Mangelernährung einer der häufigsten Gründe für Funktionsstörungen des Immunsystems ist. Jüngste Berichte haben gezeigt, dass der Vitamin-A-Spiegel negativ mit dem Risiko für die Entwicklung von Asthma korreliert. Unsere Arbeit lieferte weitere Beweise dafür, dass Vitamin A eine wichtige Rolle bei asthmatischen Erkrankungen spielt, und zeigte, dass der Mechanismus mit einer erhöhten Produktion von Typ-2-Zytokinen einhergeht. Diese Erkenntnisse könnten eine neue Strategie für die Vorbeugung und Behandlung asthmatischer Erkrankungen liefern.

^{Diese Arbeit wurde teilweise auf dem} 9.  Internationalen Kongress für Ernährung und Gesundheit vorgestellt , der am 20. und 21. Februar 2017 in Berlin stattfand .