• Găsiți acest autor pe Google Scholar
  • Găsiți acest autor pe PubMed
  • Căutați acest autor pe acest site
  • Pentru corespondență: [email protected]

Abstract

Obezitatea și astmul sunt asociate, dar mecanismul (mecanismele) asociației nu au fost încă elucidate. Scopul acestui studiu a fost de a evalua inflamația căilor respiratorii în raport cu obezitatea și acizii grași plasmatici la bărbați și femei cu și fără astm.

inflamația

Obezi (n = 68) și nonobezi (n = 47) adulți cu astm bronșic și obezi (n = 16) și nonobezi (n = 63) martori sănătoși au indus probe de sânge spută și venoasă analizate pentru markeri inflamatori.

A existat o interacțiune pozitivă între obezitate și astm la procentul de neutrofile din spută (p = 0,012) și nivelul proteinei C-reactive (p = 0,003). Deși procentul de eozinofile din spută a fost crescut în astm (p = 0,001), nu a existat niciun efect al obezității (p = 0,16). Procentul de neutrofile din spută a fost asociat pozitiv cu indicele de masă corporală la femeile cu astm (β = 1,015, IÎ 95% 0,258-1,772; p = 0,009) și astmul neutrofil a fost prezent într-o proporție mai mare de obezi comparativ cu femeile neobeze (42,9% versus 16,2%; p = 0,017). La bărbații cu astm, procentul de neutrofile din spută a fost asociat pozitiv cu acizii grași saturați în plasmă (β = 0,108, 95% CI 0,036-0,180; p = 0,004) și negativ cu acizii grași mononesaturați (β = -0,068, 95% CI -0,131 - -0,005; p = 0,035).

Acesta a fost primul studiu care a demonstrat o creștere a inflamației neutrofile a căilor respiratorii la astmul obez. Această relație a fost semnificativă doar la femeile cu astm. La bărbați, acizii grași saturați și mononesaturați au fost predictori importanți ai inflamației neutrofile a căilor respiratorii în astm.

  • Astm
  • inflamaţie
  • leptina
  • neutrofile
  • obezitate
  • grăsime saturată

Prevalența atât a astmului, cât și a obezității a crescut în ultimii ani și dovezile sugerează că cele două condiții sunt asociate. Deși mecanismul (mecanismele) responsabil (e) de asociere rămâne necunoscut, au fost explorate o serie de ipoteze, inclusiv inflamația, refluxul gastro-esofagian și factorii mecanici [1]. Cercetătorii au examinat rolul inflamației astmatice a căilor respiratorii și nu au găsit nicio relație cu obezitatea, măsurată direct prin eozinofile din spută [2-4] sau indirect prin oxidul azotic expirat [4]. Acest lucru a condus la consensul general că inflamația căilor respiratorii nu conduce asocierea dintre astm și obezitate.

Obezitatea duce la o creștere bine descrisă a nivelurilor circulante ale citokinelor pro-inflamatorii IL-6 și proteine ​​C-reactive (CRP), datorită prezenței excesului de țesut adipos, care este metabolic activ. O dietă bogată în grăsimi poate duce, de asemenea, la creșterea inflamației sistemice, independent de IMC, datorită creșterii nivelurilor de acizi grași circulanți, care activează răspunsurile imune înnăscute [9]. Inflamația sistemică este evidentă în astm, cu mediatori proinflamatori crescuți în astmatici comparativ cu controalele sănătoase [10]. Prin urmare, markerii inflamației sistemice crescute atât în ​​obezitate, cât și prin acizi grași saturați circulanți sunt, de asemenea, crescute în astm, sugerând că efectele inflamatorii independente ale obezității și acizii grași pot contribui la dezvoltarea și progresia astmului.

O serie de studii bazate pe populație au sugerat că relația dintre obezitate și astm poate fi mai puternică la femei [11], deși aceasta nu este o constatare universală. Există un dimorfism sexual în raport cu compoziția corpului, prin faptul că femelele transportă mai multă grăsime subcutanat, iar masculii transportă mai multă grăsime visceral [12]. Acest lucru duce la diferențe distincte în modelul inflamator prezentat. De exemplu, leptina este secretată mai mult din țesutul adipos subcutanat și, prin urmare, este mai mare la femele decât la bărbați [12]. Acizii grași sunt, de asemenea, tratați diferit, cu stocare mai mare la femele (rezultând o adipozitate comparativ mai mare) și eliberare mai mare de acizi grași în circulația portală a masculilor [13]. Datorită dimorfismului sexual cunoscut în compoziția corpului și manipularea acizilor grași și descoperirea unui fenotip obez-astmatic predominant feminin [6], am căutat să examinăm efectele sexului asupra relației dintre obezitate, acizi grași și astm.

Am emis ipoteza că obezitatea și acizii grași din plasmă contribuie independent la activarea imună înnăscută, ducând la niveluri crescute de neutrofile ale căilor respiratorii și inflamații sistemice, cu diferențe în tiparul de inflamație între bărbați și femei. Scopul acestui studiu a fost de a evalua inflamația căilor respiratorii în raport cu obezitatea și acizii grași plasmatici la bărbați și femei cu și fără astm.

MATERIALE ȘI METODE

Subiecte

Subiecții au fost obezi (IMC ≥30 kg · m −2) și nonobezi (IMC −2) adulți cu și fără astm. Astmul a fost definit ca diagnosticul unui medic de astm și AHR până la 4,5% soluție salină hipertonică. Toți subiecții astmatici au fost clasificați ca stabili: nu au avut nicio exacerbare a astmului bronșic, infecții ale căilor respiratorii sau utilizare de corticosteroizi orali în ultimele 4 săptămâni. Toți subiecții erau nefumători. Subiecții au fost supuși testării alergiei cutanate, iar subiecții astmatici au completat chestionarul privind controlul astmului (ACQ) [14]. Greutatea corporală a fost determinată folosind cântare electronice calibrate (Nuweigh EB8271; Newcastle Weighing Services, Wickham, Australia) măsurând în trepte de 0,1 kg. Înălțimea a fost măsurată folosind un stadiometru montat pe perete (Seca 220; Seca, Hamburg, Germania), măsurând până la cel mai apropiat milimetru. Această cercetare a fost aprobată de Comitetul de etică al cercetării umane Hunter New England (Hunter New England Health, New Lambton, Australia) și toți subiecții au furnizat consimțământul scris în scris.

Inducerea și analiza sputei

Spirometria (KoKo; nSpire Health, Longmont, CO, SUA) și inducerea sputei cuplate cu provocarea bronșică folosind ser fiziologic hipertonic 4,5% au fost efectuate pe un timp de nebulizator standardizat de 15,5 minute, așa cum este descris de Gibson și colab. [15]. O scădere a volumului expirator forțat în 1 s (FEV1) de ≥15% din valoarea inițială a fost indicativă pentru AHR și a fost înregistrată ca doză de provocare a soluției saline [15]. O scădere a FEV1 de ≥15% din valoarea inițială a fost tratată cu un β2-agonist (salbutamol, 200 μg). Probele de spută au fost obținute cu succes de la 88% dintre subiecții astmatici și 82% din controalele sănătoase.

Porțiunile sputei respiratorii inferioare au fost selectate și dispersate folosind ditiotreitol. Numărul total de celule și viabilitatea celulelor (excluderea albastru trypan) au fost determinate folosind un hemocitometru. Numărul diferențial de celule a fost determinat din citospini, care au fost preparați, colorați (mai - Grunwald Geimsa) și numărați din 400 de celule necvamice.

Markeri inflamatori serici

Sângele venos a fost colectat după un post de 12 ore peste noapte. ELISA-urile comerciale au fost utilizate pentru a determina nivelurile de CRP de înaltă sensibilitate (MP-Biomedicals, Orangeburg, NY, SUA), IL-6 (R&D Systems, Minneapolis, MN, SUA) și leptină (Bio-Rad, Hercules, CA, SUA). Sensibilitățile testului au fost de 0,1 mg · L −1, 0,039 pg · mL −1 și respectiv 13 pg · mL −1.

Analiza plasmatică a acizilor grași

Sângele integral a fost colectat în tuburi EDTA și centrifugat la 3.000 × g la 4 ° C timp de 10 min. Plasma a fost separată și depozitată la -70 ° C înainte de analiză. Acizii grași totali au fost determinați așa cum s-a descris anterior [16].

analize statistice

Datele sunt raportate ca mediană (interval intercuartil (IQR)) pentru datele neparametrice sau media ± sd pentru datele parametrice. Comparațiile de grup pentru date continue au fost efectuate folosind fie testul Kruskal - Wallis cu testare sumă a rangului Wilcoxon post hoc, fie ANOVA cu testare t neechipată post-hoc cu două eșantioane (Intercooled Stata 9.1; Stata Corporation, College Station, TX, SUA). Comparațiile de proporții de grup au fost comparate folosind testul Chi-pătrat al lui Pearson. Procentele de neutrofile din spută au fost analizate prin regresie progresivă înapoi și înainte până la obținerea celui mai parsimonios model. Valorile p univariate de ≤0,2 au introdus modelul multivariat. Aceste analize au fost efectuate la subiecți astmatici în ansamblu, femele astmatice și bărbați astmatici. Inflamația sistemică și a căilor respiratorii ajustate în funcție de vârstă și sex a fost analizată de ANOVA cu doi factori la subiecții astmatici și nastmatici, pentru a determina interacțiunile și efectele principale ale astmului și obezității. Estimatorul robust al varianței a fost aplicat variabilelor neparametrice pentru a ține cont de rezultatul înclinat. Corelațiile dintre măsurile clinice de astm și inflamația sistemică au fost evaluate folosind testul Spearman rank (rs) la subiecții cu astm. valorile p ale Vizualizați acest tabel:

  • Vizualizați în linie
  • Vizualizați fereastra pop-up

Inflamație sistemică, obezitate și astm

CRP a fost crescută la obezi comparativ cu subiecții nonobezi (mediană (IQR) 5,5 (2,0-10,4) față de 1,6 (0,8-4,2) mg · L -1; p -1; p = 0,036) și CRP redusă (2,2 (0,9– ) 5,6) versus 3,5 (1,3-9,6) mg · L -1; p = 0,069) și leptină (3,038 (2,055-5,906) față de 8,205 (3,539-11,199) pg · mL −1; p Vizualizați acest tabel:

  • Vizualizați în linie
  • Vizualizați fereastra pop-up

a) Concentrația de proteină C reactivă (CRP), b) concentrația de interleukină (IL) -6 și c) concentrația de leptină la subiecți nonobezi și obezi cu și fără astm. Barele orizontale reprezintă concentrații mediane. #: p ¶: p = 0,008; +: p = 0,003; §: p = 0,013; ƒ: p = 0,001.

Inflamarea căilor respiratorii, obezitatea și astmul

a) Procentele de neutrofile din spută și b) Procentele de eozinofile din spută la subiecții nonobezi și obezi cu și fără astm. Barele orizontale reprezintă a) concentrații medii și b) mediane. #: p = 0,005; ¶: p = 0,001; +: p = 0,003; §: p ƒ: p = 0,007.

Rezultatele ANOVA cu doi factori arată o interacțiune între obezitate și astm, ducând la creșterea procentelor de neutrofile din spută (p = 0,012) (tabelul 2). A existat un efect pozitiv semnificativ al astmului asupra procentelor de eozinofile din spută (p = 0,001); cu toate acestea, nu a existat niciun efect al obezității (p = 0,157) (tabelul 2). A existat o interacțiune semnificativă între astm și obezitate, rezultând scăderea nivelului de macrofage absolute (p = 0,032) (tabelul 2). A existat o tendință către o creștere a numărului absolut de neutrofile în astmul obez comparativ cu astmul non-obez (p = 0,350) și martorii non-obezi (p = 0,159). Au existat corelații slabe între inflamația căilor respiratorii neutrofile și CRP (rs = 0,283, p = 0,005) și IL-6 (rs = 0,284, p = 0,005) la subiecții cu astm. Sputa IL-8 a fost măsurată într-un subgrup de pacienți (n = 82), fără nicio diferență semnificativă între astmul non-obez și cel obez (medie (IQR) 6,7 (3,5-14,9) față de 6,9 ​​(3,1-12,4) ng · mL -1; p = 0,887). Numai la femei, a existat o creștere mică, dar nesemnificativă, a IL-8 la obezi comparativ cu astmul nonobez (6,4 (2,5-9,8) față de 4,8 (3,0-7,6) ng · mL -1; p = 0,655).

Într-un model de regresie liniară multiplă, procentele de neutrofile din spută și IMC au fost asociate pozitiv la subiecții cu astm (coeficient β (95% CI) 0,801 (0,102-1,499); p = 0,025) (tabelul 3). Interesant este că această relație a fost întărită atunci când ne uităm doar la femei (coeficientul β (IC 95%) 1.015 (0,258-1,772); p = 0,009) (tabelul 4), dar nu a fost semnificativă la bărbați (p = 0,594) (tabelul 5) . La femei, pentru fiecare creștere a unității IMC a existat o creștere corespunzătoare a procentului de neutrofile de 1,0%. Nu a existat nicio asociere între procentul de neutrofile din spută și IMC la controalele sănătoase (p = 0,828, n = 65) sau între procentul de neutrofile și doza de ICS în oricare dintre modelele de regresie efectuate (tabelele 3-5). Astmul neutrofil (neutrofile ale căilor respiratorii ≥61%) a fost prezent într-o proporție mai mare de obezi decât femeile astmatice nonobeze (42,9% față de 16,2%; p = 0,017, n = 65), în timp ce bărbații astmatici obezi și nonobezi au avut niveluri similare (28,6% față de 22,8%, p = 0,693, n = 36) (Fig. 3). Nu a existat nicio relație între leptina plasmatică și procentul de neutrofile din spută (p = 0,618) sau procentul de eozinofile din spută (p = 0,432) la subiecții cu astm.

Creșterea proporției de astm neutrofil (neutrofile din spută ≥61%) la femeile obeze cu astm. #: p = 0,017 față de femele astmatice nonobeze.

Inflamarea căilor respiratorii și acizii grași plasmatici în astm

Procentele de acizi grași saturați în plasmă au fost semnificativ mai mari la bărbații obezi (30,4 ± 2,4%) comparativ cu bărbații și femelele neobeze și cu femelele obeze (28,6 ± 1,7%, 28,6 ± 1,7% și respectiv 28,8 ± 1,4%; p Vizualizați acest tabel:

  • Vizualizați în linie
  • Vizualizați fereastra pop-up

Acizii grași nu au fost un predictor al procentelor de neutrofile din spută în modelul de regresie multivariat, inclusiv toți subiecții cu astm (tabelul 3). Cu toate acestea, atunci când sunt stratificați în funcție de sex, bărbații astmatici au prezentat o asociere pozitivă între acizii grași saturați în plasmă totală și procentele de neutrofile din spută (coeficientul β (95% CI) 0,108 (0,036-0,180); p = 0,004) și o asociere negativă între mononesaturați procente de acizi grași și neutrofile din spută (coeficientul β (IC 95%) -0,068 (-0,131–0,005); p = 0,035) (tabelul 5). Nici o relație între acizii grași polinesaturați și procentele de neutrofile din spută nu a fost prezentă în niciunul dintre modelele multivariate (tabelele 3-5). Interesant, nu a existat nicio asociere între procentele de neutrofile din spută și acizii grași la femeile cu astm (tabelul 4).

DISCUŢIE

Acesta a fost primul studiu care a demonstrat o creștere a inflamației neutrofile a căilor respiratorii la obezi comparativ cu astmaticii nonobezi și a examinat relația acestuia cu acizii grași circulanți. Efectul inflamator al astmului obez pare să apară prin căi imune înnăscute, deoarece am observat o creștere semnificativă a proporției de neutrofile în căile respiratorii ale astmaticilor obezi și o creștere semnificativă a IL-6 circulant. Interesant este că atunci când subiecții au fost stratificați în funcție de sex, această relație a fost semnificativă doar la femeile astmatice. La bărbați, am constatat că procentele de acizi grași saturați în plasmă au fost un predictor pozitiv al procentului de neutrofile. Acest lucru sugerează că la femeile astmatice grăsimea corporală poate fi un factor cheie al inflamației căilor respiratorii.

Interesant este că nu am observat o relație între IMC și nivelurile de acizi grași. Obezitatea rezultă din aportul caloric excesiv, care poate rezulta din aportul excesiv de grăsimi, dar a fost, de asemenea, foarte puternic legat de aportul excesiv de carbohidrați [28], care nu ar avea niciun efect direct asupra nivelurilor de acizi grași plasmatici. Acest lucru poate explica lipsa asocierii între IMC și acizii grași din plasmă în acest studiu.

O creștere a inflamației sistemice la obezitate a fost bine descrisă. Cu toate acestea, relația sa cu inflamația căilor respiratorii este mai puțin clară. Este plauzibil ca inflamația sistemică să afecteze căile respiratorii. Într-adevăr, șoarecii cu deficiență genetică de IL-6, expuși la ozon, au neutrofile ale căilor respiratorii reduse [29], în timp ce CRP crescut este asociat cu o scădere accelerată a funcției pulmonare, independent de IMC [30]. În acest studiu, astmul a crescut în mod independent nivelurile plasmatice ale IL-6 cu ~ 50%. Plasma IL-6 a fost corelată negativ cu FEV1 și capacitatea vitală forțată și pozitiv cu neutrofilele din spută și scorul ACQ în astm, sugerând că această creștere a inflamației sistemice afectează căile respiratorii. Deși nivelul IL-6 pe care l-am observat a fost destul de scăzut, acesta are încă o importanță fiziologică în căile respiratorii datorită efectelor sale din aval. Într-adevăr, Sunyer și colab. [31] a observat o asociere negativă între IL-6 și funcția pulmonară la 134 subiecți post-infarct miocardic, care aveau niveluri similare scăzute de IL-6.

În timp ce astmaticii obezi și nonobezi din acest studiu au avut o funcție pulmonară similară, subiecții obezi luau o doză mai mare de ICS. S-a observat că astmaticii obezi sunt rezistenți la tratamentul cu steroizi [32]. Este plauzibil ca această rezistență la steroizi să fie legată de subiecții obezi care prezintă un tip de inflamație mai neutrofil, deoarece astmaticii neutrofili s-au dovedit a fi rezistenți la steroizi [33]. Într-un studiu recent de răspuns la steroizi în astm, Cowan și colab. [34] a observat o creștere cu 8,4% a neutrofilelor din spută după ≥28 de zile de tratament cu fluticazonă. În studiul de față, subiecții obezi luau într-adevăr o doză mai mare de ICS decât omologii lor nonobezi. Cu toate acestea, acest lucru pare să fi avut un efect minim asupra modelului general al inflamației, deoarece doza de ICS nu a fost un predictor al neutrofiliei căilor respiratorii în analizele de regresie efectuate.

O limitare a acestui studiu este că distribuția grăsimii corporale nu a fost măsurată, deși diferențele de sex în proporțiile și distribuția grăsimii corporale au fost luate în considerare examinând separat bărbații și femelele. O altă limitare este proiectarea studiului transversal. Pentru a verifica rolul cauzal al obezității și al grăsimilor alimentare care conduc independent la inflamația neutrofilă, sunt necesare studii privind modificarea greutății și modificarea grăsimilor dietetice. Un număr limitat de studii au examinat efectul pierderii în greutate în astm și au demonstrat în general îmbunătățiri ale simptomelor respiratorii. Rezultatele preliminare ale unui studiu realizat de Dixon și colab. [35] a inclus 16 subiecți astmatici morbi obezi care au fost supuși unei intervenții chirurgicale bariatrice. S-au observat îmbunătățiri semnificative ale funcției pulmonare și ale controlului astmului, fără efect asupra inflamației căilor respiratorii. Interesant este că acesta este singurul proces de slăbire care a examinat inflamația căilor respiratorii în astm. Niciun studiu publicat de intervenție nu a examinat efectul grăsimilor dietetice asupra inflamației neutrofile a căilor respiratorii.

Mulțumiri

Autorii îi mulțumesc lui J. Smart și personalului laboratorului de cercetare respiratorie al Institutului de cercetare medicală Hunter pentru asistența acordată achiziției de date, și lui P. Mcelduff (Institutul de cercetare medicală Hunter, Spitalul John Hunter, Newcastle, Australia) și lui H. Powell (Medicină respiratorie și de somn), Hunter Medical Research Institute) pentru sfaturi statistice.

Note de subsol

Declarație de asistență

Această cercetare a fost susținută de un centru național de sănătate și cercetare medicală (Canberra, Australia), Centrul pentru cercetare clinică, bursa postuniversitară de excelență și un Hunter Medical Research Institute (Newcastle, Australia), pachet de sprijin pentru studenți, sponsorizat de familia Greaves.