Fernando Holguin, 1 Hartmut Grasemann, 2 Sunita Sharma, 1 Daniel Winnica, 1 Karen Wasil, 1 Vong Smith, 1 Margaret H. Cruse, 1 Nancy Perez, 1 Erika Coleman, 1 Timothy J. Scialla, 3 și Loretta G. Que 3

1 Departamentul de Medicină, Facultatea de Medicină a Universității din Colorado, Aurora, Colorado, SUA.

insight

2 Departamentul de Pediatrie, Spitalul pentru Copii Bolnavi, Toronto, Ontario, Canada.

3 Departamentul de Medicină, Școala de Medicină a Universității Duke, Durham, Carolina de Nord, SUA.

Adresă corespondență către: Fernando Holguin, Departamentul de Medicină, Facultatea de Medicină a Universității din Colorado, 12700 East 19th Avenue 9C03, Aurora, Colorado 80045, SUA. Telefon: 303.724.6095; E-mail: [email protected].

Găsiți articole de Holguin, F. în: JCI | PubMed | Google Scholar

1 Departamentul de Medicină, Facultatea de Medicină a Universității din Colorado, Aurora, Colorado, SUA.

2 Departamentul de Pediatrie, Spitalul pentru Copii Bolnavi, Toronto, Ontario, Canada.

3 Departamentul de Medicină, Școala de Medicină a Universității Duke, Durham, Carolina de Nord, SUA.

Adresă corespondență către: Fernando Holguin, Departamentul de Medicină, Facultatea de Medicină a Universității din Colorado, 12700 East 19th Avenue 9C03, Aurora, Colorado 80045, SUA. Telefon: 303.724.6095; E-mail: [email protected].

Găsiți articole de Grasemann, H. în: JCI | PubMed | Google Scholar

1 Departamentul de Medicină, Facultatea de Medicină a Universității din Colorado, Aurora, Colorado, SUA.

2 Departamentul de Pediatrie, Spitalul pentru Copii Bolnavi, Toronto, Ontario, Canada.

3 Departamentul de Medicină, Școala de Medicină a Universității Duke, Durham, Carolina de Nord, SUA.

Adresă corespondență către: Fernando Holguin, Departamentul de Medicină, Facultatea de Medicină a Universității din Colorado, 12700 East 19th Avenue 9C03, Aurora, Colorado 80045, SUA. Telefon: 303.724.6095; E-mail: [email protected].

1 Departamentul de Medicină, Facultatea de Medicină a Universității din Colorado, Aurora, Colorado, SUA.

2 Departamentul de Pediatrie, Spitalul pentru Copii Bolnavi, Toronto, Ontario, Canada.

3 Departamentul de Medicină, Școala de Medicină a Universității Duke, Durham, Carolina de Nord, SUA.

Adresă corespondență către: Fernando Holguin, Departamentul de Medicină, Facultatea de Medicină a Universității din Colorado, 12700 East 19th Avenue 9C03, Aurora, Colorado 80045, SUA. Telefon: 303.724.6095; E-mail: [email protected].

Găsiți articole de Winnica, D. în: JCI | PubMed | Google Scholar

1 Departamentul de Medicină, Facultatea de Medicină a Universității din Colorado, Aurora, Colorado, SUA.

2 Departamentul de Pediatrie, Spitalul pentru Copii Bolnavi, Toronto, Ontario, Canada.

3 Departamentul de Medicină, Școala de Medicină a Universității Duke, Durham, Carolina de Nord, SUA.

Adresă corespondență către: Fernando Holguin, Departamentul de Medicină, Facultatea de Medicină a Universității din Colorado, 12700 East 19th Avenue 9C03, Aurora, Colorado 80045, SUA. Telefon: 303.724.6095; E-mail: [email protected].

1 Departamentul de Medicină, Facultatea de Medicină a Universității din Colorado, Aurora, Colorado, SUA.

2 Departamentul de Pediatrie, Spitalul pentru Copii Bolnavi, Toronto, Ontario, Canada.

3 Departamentul de Medicină, Școala de Medicină a Universității Duke, Durham, Carolina de Nord, SUA.

Adresă corespondență către: Fernando Holguin, Departamentul de Medicină, Facultatea de Medicină a Universității din Colorado, 12700 East 19th Avenue 9C03, Aurora, Colorado 80045, SUA. Telefon: 303.724.6095; E-mail: [email protected].

1 Departamentul de Medicină, Facultatea de Medicină a Universității din Colorado, Aurora, Colorado, SUA.

2 Departamentul de Pediatrie, Spitalul pentru Copii Bolnavi, Toronto, Ontario, Canada.

3 Departamentul de Medicină, Școala de Medicină a Universității Duke, Durham, Carolina de Nord, SUA.

Adresă corespondență către: Fernando Holguin, Departamentul de Medicină, Facultatea de Medicină a Universității din Colorado, 12700 East 19th Avenue 9C03, Aurora, Colorado 80045, SUA. Telefon: 303.724.6095; E-mail: [email protected].

1 Departamentul de Medicină, Facultatea de Medicină a Universității din Colorado, Aurora, Colorado, SUA.

2 Departamentul de Pediatrie, Spitalul pentru Copii Bolnavi, Toronto, Ontario, Canada.

3 Departamentul de Medicină, Școala de Medicină a Universității Duke, Durham, Carolina de Nord, SUA.

Adresă corespondență către: Fernando Holguin, Departamentul de Medicină, Facultatea de Medicină a Universității din Colorado, 12700 East 19th Avenue 9C03, Aurora, Colorado 80045, SUA. Telefon: 303.724.6095; E-mail: [email protected].

1 Departamentul de Medicină, Facultatea de Medicină a Universității din Colorado, Aurora, Colorado, SUA.

2 Departamentul de Pediatrie, Spitalul pentru Copii Bolnavi, Toronto, Ontario, Canada.

3 Departamentul de Medicină, Școala de Medicină a Universității Duke, Durham, Carolina de Nord, SUA.

Adresă corespondență către: Fernando Holguin, Departamentul de Medicină, Facultatea de Medicină a Universității din Colorado, 12700 East 19th Avenue 9C03, Aurora, Colorado 80045, SUA. Telefon: 303.724.6095; E-mail: [email protected].

Găsiți articole de Coleman, E. în: JCI | PubMed | Google Scholar

1 Departamentul de Medicină, Facultatea de Medicină a Universității din Colorado, Aurora, Colorado, SUA.

2 Departamentul de Pediatrie, Spitalul pentru Copii Bolnavi, Toronto, Ontario, Canada.

3 Departamentul de Medicină, Școala de Medicină a Universității Duke, Durham, Carolina de Nord, SUA.

Adresă corespondență către: Fernando Holguin, Departamentul de Medicină, Facultatea de Medicină a Universității din Colorado, 12700 East 19th Avenue 9C03, Aurora, Colorado 80045, SUA. Telefon: 303.724.6095; E-mail: [email protected].

Găsiți articole de Scialla, T. în: JCI | PubMed | Google Scholar

1 Departamentul de Medicină, Facultatea de Medicină a Universității din Colorado, Aurora, Colorado, SUA.

2 Departamentul de Pediatrie, Spitalul pentru Copii Bolnavi, Toronto, Ontario, Canada.

3 Departamentul de Medicină, Școala de Medicină a Universității Duke, Durham, Carolina de Nord, SUA.

Adresă corespondență către: Fernando Holguin, Departamentul de Medicină, Facultatea de Medicină a Universității din Colorado, 12700 East 19th Avenue 9C03, Aurora, Colorado 80045, SUA. Telefon: 303.724.6095; E-mail: [email protected].

Publicat pe 12 noiembrie 2019 - Mai multe informații

FUNDAL. Căile respiratorii ale astmaticilor obezi s-au dovedit a nu avea deficiențe și acest lucru contribuie la disfuncția căilor respiratorii și la răspunsul redus la corticosteroizii inhalați. În celulele epiteliale ale căilor respiratorii cultivate, L-citrulina, un precursor al reciclării L-argininei și formării NO, s-a dovedit că previne decuplarea NO-sintetază (mediată de ADMA) NO-sintază (NOS2) mediată (ADMA), restabilind NO și reducând stresul oxidativ.

METODE. Într-un studiu pilot cu dovadă a conceptului, deschis, în care participanții au fost analizați înainte și după tratament, am emis ipoteza că 15 g/d L-citrulină timp de 2 săptămâni ar (a) crește excreția fracționată de NO (FeNO), (b) îmbunătățirea controlului astmului și (c) îmbunătățirea funcției pulmonare. În acest scop, am recrutat astmatici obezi (IMC> 30) pe terapia controlorului, cu un FeNO inițial de ≤ 30 ppb de la Centrul Medical al Universității din Colorado și sistemul de sănătate al Universității Duke.

REZULTATE. Un total de 41 de subiecți cu un FeNO mediu de 17 ppb (95% CI, 15-19) și astm slab controlat (chestionar mediu de control al astmului [ACQ] 1,5 [95% CI, 1,2-1,8]) au finalizat studiul. În comparație cu valoarea inițială, L-citrulina a crescut, în timp ce concentrația de ADMA și arginază nu (valorile reprezintă media Δ și 95% CI): L-citrulină plasmatică (190 μM, 84-297), L-arginină plasmatică (67 μM, 38-95) și L-arginină plasmatică/ADMA (raport 117, 67-167). FeNO a crescut cu 4,2 ppb (1,7-6,7 ppb); ACQ a scăzut cu –0,46 (–0,67 la 0,27 puncte); capacitatea vitală forțată și volumul de expirație forțată în 1 secundă, respectiv, s-au modificat cu 86 ml (10-161 ml) și 52 ml (–11 la 132 ml). Într-o analiză secundară, cele mai mari creșteri ale FEV1 s-au produs la acei subiecți cu astm cu debut tardiv (> 12 ani) (63 ml [95% CI, 1-137]), la femei (80 ml [95% CI, 5-154 ).]), cu o schimbare mai mare observată la femelele cu debut tardiv (100 ml, [95% CI, 2-177]). Modificările funcției pulmonare sau controlul astmului nu au fost semnificativ asociate cu modificările înainte și după tratament cu L-arginină/ADMA sau FeNO.

CONCLUZIE. Tratamentul pe termen scurt cu L-citrulină a îmbunătățit controlul astmului și nivelurile de FeNO la astmaticii obezi cu FeNO scăzut sau normal. Au fost observate creșteri mai mari ale FEV1 la cei cu astm cu debut tardiv și la femei.

ÎNREGISTRAREA ÎNCERCĂRII. ClinicalTrials.gov NCT01715844.

FINANȚAREA. NIH NHLBI R01 HL146542-01.

Populația de studiu. Un total de 57 de pacienți au fost selectați pentru studiu; 13 au fost eșecuri ale ecranului din motivele prezentate în Figura 2. Au fost înscriși 41 de subiecți și au finalizat studiul de 2 săptămâni. Toți cei 41 de subiecți au luat zilnic L-citrulina pe toată durata studiului (Figura 2). Caracteristicile populației studiate sunt prezentate în Tabelul 1. Majoritatea participanților au fost femele albe obeze, cu astm slab controlat; 30% au îndeplinit criteriile pentru sindromul metabolic și aproximativ două treimi dintre subiecții studiați au avut astm cu debut tardiv (diagnostic> 12 ani), vârsta medie a diagnosticului fiind mai mare de 35 de ani. În medie, subiecții au avut obstrucție ușoară până la moderată la spirometrie și un FeNO în intervalul de la cel mai mic la normal de mai puțin de 25 ppb. Majoritatea subiecților au urmat terapie de întreținere cu controlori ICS/agonist β cu acțiune lungă (ICS/LABA).

Caracteristicile de bază ale populației studiate

Efectul suplimentării cu L-citrulină asupra nivelurilor plasmatice de L-citrulină, L-arginină/ADMA, FeNO, chestionar de control al astmului (ACQ) și parametrii funcției pulmonare (Tabelul 2).

L-citrulina se modifică înainte și după tratament în biomarkeri și parametrii funcției pulmonare

După tratament, nivelurile plasmatice de L-citrulină au crescut cu aproape 800%, în timp ce nivelurile de L-arginină au crescut cu 116%, nivelurile de L-arginină/ADMA au crescut cu 90%, iar nivelurile de L-ornitină au crescut cu 120%. În schimb, ADMA, arginaza și produsele metabolismului L-ornitinei, adică prolina și poliaminele putrescină, spermină și spermidină, nu s-au schimbat semnificativ. FeNO a crescut cu o medie de 4,2 ppb (IÎ 95%, 1,8-6,7, P = 0,001), iar scorurile ACQ s-au îmbunătățit cu o scădere medie de 0,46 (IC 95%, –0,64, –0,23, P = 0,001) în prima săptămână și cu –0,46 (95% CI, –0,65, –0,27, P = 0,001) în săptămâna 2 (Figura 3). Efectul asupra funcției pulmonare a fost o creștere marginală nesemnificativă pentru FEV1 și o îmbunătățire semnificativă a capacității vitale forțate (FVC).

FeNO, ACQ și L-arginină plasmatică/ADMA se modifică după un tratament de 2 săptămâni cu 15 g/zi cu supliment de L-citrulină. n = 41. FeNO medie Δ 4,2 ppb (IC 95%, 1,7-6,7); ACQ medie Δ –0,46 (IC 95%, –0,67 până la –0,27); L-arginină/ADMA (raport 117, 67–167).

Analiza stratificată în funcție de vârsta fenotipului de debut al astmului. Pentru a determina dacă astmaticii cu debut târziu au răspuns diferențiat la L-citrulină, am efectuat o analiză secundară a rezultatelor studiului primar stratificate prin prezența astmului cu debut precoce sau tardiv, folosind vârsta de 12 ani ca limită. S-a demonstrat anterior că această limită de vârstă discriminează în mod adecvat diferențele clinice și inflamatorii între aceste fenotipuri (9). În comparație cu fenotipul cu debut precoce, astmaticii cu debut târziu au avut o îmbunătățire mai mare a FEV1 (Figura 4); întrucât atât grupurile cu debut precoce, cât și cele cu debut tardiv au avut îmbunătățiri similare în controlul astmului (datele nu sunt prezentate). În astmaticii cu debut târziu, L-citrulina a crescut semnificativ FeNO (medie Δ 3,7 ppb [IÎ 95%, 0,85-6,6]), în timp ce a crescut doar marginal FeNO în astmaticii cu debut precoceP = 0,052). În subanaliză, femeile au avut o îmbunătățire semnificativă și mai mare a FEV1 decât bărbații (Figura 4), în timp ce ambele grupuri au prezentat îmbunătățiri în controlul astmului. FeNO a crescut semnificativ la femei (medie Δ 3,74 ppb [IÎ 95%, 1-6,4]), dar nu a fost semnificativă statistic la bărbați (P = 0,09). Ca analiză exploratorie, am comparat pre-FEV1 la femeile cu debut precoce versus cele cu debut tardiv și am constatat că efectele L-citrullinei asupra FEV1 au fost mai mari la femeile cu astm cu debut tardiv (Figura 4).

Modificarea medie a FEV1 înainte și după tratamentul cu L-citrulină în funcție de vârsta de debut a astmului și de sex. Femele de astm cu debut tardiv = 24; femele cu debut precoce = 7. Δ (diferența medie de suplimentare înainte și după tratamentul cu L-citrulină, 95% CI) FEV1 debut precoce: –11 ml - –155 la 17; P = 0,8); FEV1 debut tardiv: 63 ml (1–137, P = 0,09); Femele FEV1: 80 ml (5-154; P = 0,03); FEV1 masculi: –52 ml (–187 la 8; P = 0,3); FEV1 debut feminin precoce: –30 (–21, 200; P = 0,9); FEV1 femelă debut tardiv 100 ml (16–184; P = 0,02). *P Siguranță. În general, L-citrulina a fost bine tolerată (Tabelul 3). Deși majoritatea pacienților au prezentat reacții adverse ușoare, acest lucru nu a condus la întreruperea tratamentului. Aproximativ 40% dintre pacienți s-au plâns de greață ușoară sau cefalee, care au durat mai puțin de 3 zile, 20% au prezentat amețeli la utilizarea inițială a medicamentului și 14% au avut diaree (definită ca scaun slăbit) care durează în medie mai puțin de 2 zile. L-citrulina a fost asociată cu modificări minime și nesemnificative ale tensiunii arteriale. Modificările generale (Δ mmHg medie [IÎ 95%]) ale tensiunii arteriale au fost sistolice (–1,6 [–6,3 până la 3,1]), diastolice (0,4 [–0,3 până la 4,5]) și presiunea arterială medie (–0,3 [–4,2 până la 3.6]).

În acest studiu de dovadă a conceptului a 41 de astmatici obezi slab controlați pe ICS + LABA sau antagoniști muscarinici cu acțiune îndelungată (LAMA), tratamentul de 2 săptămâni cu 15 g/zi L-citrulină orală a crescut semnificativ raporturile plasmatice L-arginină/ADMA și nivelurile de FeNO, îmbunătățind în același timp controlul astmului, FVC și creșterea marginală a FEV1. Acest studiu arată pentru prima dată, după cunoștințele noastre, că creșterea raportului L-arginină/ADMA și, prin urmare, creșterea biodisponibilității căilor respiratorii, este o strategie terapeutică potențială pentru îmbunătățirea sănătății respiratorii a astmaticilor obezi cu FeNO scăzut sau normal care nu răspund în mod adecvat la medicamentele standard pentru controlul astmului.

Rezultatele acestui studiu pilot sunt potențial schimbarea paradigmei în modul în care ne gândim la NO în astm. Rolul său de biomarker pentru inflamația căilor respiratorii legate de T2 este bine stabilit; cu toate acestea, rolul pe care îl joacă produsele NOS în medierea bronhodilatației fiziologice și modul în care acest mecanism este perturbat în unele fenotipuri de astm, este în mare parte necunoscut. Rezultatele noastre sugerează că controlul astmului se poate îmbunătăți în timp ce crește FeNO în absența unei exacerbări a astmului. Faptul că s-au produs îmbunătățiri la pacienții cu ICS + LABA și/sau LAMA sugerează posibilitatea unor căi farmacologice alternative care ar putea fi manipulate pentru a îmbunătăți sănătatea respiratorie la pacienții cu astm obez sau la cei cu FeNO scăzut, indiferent de greutate. O țintă din această cale ar putea fi potențial arginaza, o enzimă care este reglată suplimentar în astm și reduce disponibilitatea L-argininei pentru NOS (36). În analizele post hoc, suplimentarea cu L-citrulină a dus la modificări mai mari ale FEV1 prebroncodilatator la femei și în special la cele cu boală cu debut tardiv. Aceste rezultate sugerează că tratamentul cu L-citrulină ar putea fi benefic pentru acest fenotip clinic de astm.

Populația de studiu. Am efectuat un studiu de fază II cu dovadă a conceptului (ClinicalTrials.gov NCT01715844) pentru a determina fezabilitatea și siguranța L-citrulinei orale la astmaticii obezi. Pacienții au fost recrutați la Duke University Health System și la University of Colorado Medical Center. Criteriile de includere au inclus vârsta> 18 și 10 pachete/an antecedente de fumat, creatinină serică> 2,0, consumul actual de statine, doză ICS> 1000 μg de fluticazonă sau echivalent, cerință pentru corticosteroizi sistemici sau prezența unei exacerbări a astmului în 4 săptămâni de la înscriere și o test de sarcină pozitiv.

Statistici. Folosind un eșantion convenabil, am determinat diferențele dintre valori înainte și după tratamentul cu L-citrulină pentru următoarele rezultate ale studiului: (a) FeNO (primar), (b) L-arginină plasmatică/ADMA și ACQ (secundar) și (c) obiective exploratorii (adică funcția pulmonară [prebronchodilator FEV1, FVC și FEV1/FVC]; nivelurile plasmatice de L-citrulină, ADMA, ornitină și prolină; și concentrația de arginază). Cei doi împerecheați t testul pentru datele distribuite în mod normal și testul semn-rang pentru distribuțiile neparametrice potrivite au fost utilizate pentru a determina semnificația statistică a modificărilor înainte și după tratament în rezultatele studiului. Analizele suplimentare au inclus (a) corelația Pearson între modificările L-argininei/ADMA, ornitinei, L-argininei/ornitinei și FeNO, cu modificările controlului astmului și funcției pulmonare și (b) modificărilor înainte și după tratament în rezultatele studiului între astmul cu debut precoce și tardiv, fenotipurile masculine și feminine. Ca o analiză exploratorie suplimentară, am evaluat dacă IMC-ul de bază sa corelat cu oricare dintre măsurile de rezultat primare. P Aprobarea studiului. Pacienții au acordat consimțământul scris și informat. Studiile au fost efectuate cu aprobarea sistemului de sănătate al Universității Duke și a IRB-urilor din Centrul Medical al Universității din Colorado.

FH, HG, SS, DW, TJS și LGQ au pregătit manuscrisul. FH, SS, KW, VS, MHC, NP, EC, TJS și LGQ au fost responsabili pentru recrutarea subiectului și evaluarea clinică. FH și LGQ au efectuat analize statistice. HG și DW au fost responsabili pentru analiza de laborator.