Иммунологические взаимодействия между астмой, ожирением и микробиотой

Астма и ожирение являются распространенными воспалительными заболеваниями, опосредованными специфическими иммунологическими особенностями. Например, астма связана с реакцией Th2, а ожирение — с профилем Th1/Th17.

При сочетании этих иммунологических особенностей более тяжелые астматические реакции возникают с большей частотой. Недавно изменения в иммунологических особенностях, связанных с ожирением и астмой, были связаны с изменениями микробиома человека.

Недавний Иммунологические письма исследование предоставляет доказательства потенциального индуктора астмы у детей. Кроме того, в этом исследовании обобщаются механизмы, связанные с астмой, отягощенной ожирением, и описывается роль материнского ожирения в формировании кишечной и легочной микробиоты потомства, что вызывает астму.

Изучение: Астма, ожирение и микробиота: сложное иммунологическое взаимодействие. Изображение предоставлено: монофракция / Shutterstock.com

Иммунологическая связь между астмой и ожирением

Астма — это хроническое воспалительное заболевание легких, которое вызывает повторяющиеся эпизоды гиперреактивности дыхательных путей (АГР). Некоторые общие симптомы, связанные с этим заболеванием, включают свистящее дыхание, кашель, стеснение в груди и одышку.

Хроническое воспаление может вызвать прогрессирующую потерю легочной функции, что может быть опасным для жизни событием. Согласно недавнему отчету, астмой страдает 18% населения мира.

Атопическая астма — наиболее распространенная форма заболевания, имеющая сильную генетическую предрасположенность к выработке больших количеств антигенспецифического иммуноглобулина Е (IgE) в ответ на аллергены. При воздействии аллергенов у уязвимых субъектов вырабатываются алармины, такие как тимический стромальный лимфоэтин (TSLP), а также интерлейкин 25 (IL-25) и IL-33. Впоследствии эти алармины активируют врожденные лимфоидные клетки (ILC)2, дендритные клетки (DC), базофилы и тучные клетки.

Несущие антиген ДК транслоцируются в лимфатические узлы, праймируя наивные Т-хелперы в (Th)2-лимфоциты, которые продуцируют цитокины, такие как ИЛ-4, ИЛ-5 и ИЛ-13, а также Т-фолликулярные хелперы (ТфГ). В конечном итоге эти события трансформируют IgM в IgE с помощью B-клеток. Тучные клетки покрыты IgE, который дегранулирует при последующем воздействии аллергена.

Цитокины, образующиеся при активации клеток Th2 и тучных клеток, вызывают бронхоконстрикцию, гиперсекрецию слизи и привлечение эозинофилов. Последовательные воздействия вызывают повреждение тканей и постепенную потерю функции легких.

Ожирение — это аномальное накопление жира, которое характеризуется индексом массы тела (ИМТ), равным или превышающим 30 кг/м2.². Несколько метаанализов показали положительную связь между ожирением и тяжестью астмы. Ожирение не только ускоряет рецидивирующие эпизоды астмы, но и снижает эффективность традиционной терапии.

Ан прямой эфир в исследовании сообщается об осложненной ожирением астме у мышей BALB/c, у которых наблюдались сниженные уровни IgE и повышенный уровень IFN-g. Примечательно, что другое исследование показало, что дети с ожирением и астмой имеют общие паттерны метилирования ДНК, связанные с активацией макрофагов, неатопическим воспалением и поляризацией Th1, таким образом, обладая гипометилированным профилем генов IL2RA, CCL5 и TBX21.

Генетические и экологические факторы, связанные с астмой и ожирением

Хотя несколько факторов окружающей среды связаны с развитием ожирения и астмы, для этих заболеваний также были обнаружены важные генетические факторы. Например, полиморфизмы β3-адренорецепторов, расположенных в жировой ткани, связаны с ожирением и тяжелыми астматическими симптомами. Другим фактором, связанным с частотой ожирения, AHR и астмы, являются гаплотипы фактора некроза опухоли (TNF)-α.

Примечательно, что структурные особенности тучного тела также связаны с физиологией дыхательных путей. Накопление жира в области живота и грудной клетки снижает функции легких за счет подавления подвижности диафрагмы. Он также повышает плевральное давление и снижает податливость легких.

Как правило, взрослые с ожирением демонстрируют плохие результаты тестов функции легких (PFT), таких как форсированная жизненная емкость легких (ФЖЕЛ), объем форсированного выдоха за 1 секунду (ОФВ1) и общая емкость легких (ОЕЛ).

В дополнение к генетическим и механическим факторам на заболеваемость астмой влияют курение, загрязнение воздуха, вирусная инфекция и факторы хозяина, включая возраст, пол и ожирение. Таким образом, ожирение можно рассматривать как фактор риска развития астмы.

Взаимодействие астмы, ожирения и микробиоты

Несколько исследований выдвинули гипотезу о том, что воздействие микроорганизмов снижает риск аллергических заболеваний. Фактически раннее воздействие бактериальных эндотоксинов приводит к развитию атопии и сенсибилизации, что защищает человека от аллергических реакций.

Большое количество микробов обитает в тканях хозяина (микробиоте), которые находятся в симбиотических отношениях с хозяином. Bacteroidetes и Firmicutes являются основными группами бактерий, которые обнаруживаются в клетках-хозяевах, в дополнение к другим типам бактерий, включая Fusobacteria, Actinobacteria, Verrucomicrobia и Proteobacteria. Эти бактерии играют ключевую роль в метаболизме питательных веществ, вызывая созревание иммунной системы, модуляцию иммунитета и защищая хозяина от вредных патогенов.

Диеты, богатые насыщенными жирами и углеводами, а также диеты с низким содержанием клетчатки, вызывают микробный дисбаланс (дисбактериоз), что увеличивает риск воспалительных заболеваний, включая астму и ожирение. Такие диеты преимущественно уменьшают количество Bacteroidetes, которые являются важным источником короткоцепочечных жирных кислот, и увеличивают таксоны Firmicutes, которые влияют на системное слабовыраженное воспаление и эндотоксемию.

Материнское ожирение тесно связано с заболеваемостью астмой у детей. Материнское ожирение нарушает развитие легких у плода за счет снижения синтеза фетального глюкокортикоида, необходимого компонента для созревания легких и структуры альвеол плода. Кроме того, у новорожденных от матерей с ожирением повышен уровень лептина и С-реактивного белка в пуповинной крови, что также связано с повышенным риском развития астмы.