Резюме

  • Приоритетен изследователски център за здрави бели дробове, Hunter Medical Research Institute, University of Newcastle, New South Wales, Australia
  • Резюме
  • Пълен текст
  • Препратки
  • Добавки
  • Цитирано от
  • PDF

Резюме

Затлъстяването се развива, когато енергийният прием хронично надвишава енергийния изход. Прекомерната консумация на която и да е от енергийните хранителни вещества - мазнини, въглехидрати или протеини - може да доведе до увеличаване на теглото, ако енергията не е необходима за телесните функции и следователно се съхранява като мазнина. Важно е обаче, че видовете диети, които водят до затлъстяване, не са само с високо съдържание на макронутриенти, те често са и с лошо качество.

анализ

Затлъстяването е достигнало епидемични размери в много развити страни, тъй като западните диетични модели са широко възприети. Те се характеризират с излишен енергиен прием, както и с редовна консумация на преработени или „бързи“ храни и ограничена консумация на плодове, зеленчуци и пълнозърнести храни (1, 2). Това води до висок прием на хранителни вещества, за които е доказано, че имат нежелани ефекти при консумация в излишък, като наситени мазнини, рафинирани въглехидрати и натрий. В същото време приемът на много полезни хранителни вещества е нисък, включително фибри, витамини и други фитохимикали, много от които имат антиоксидантни и противовъзпалителни свойства. Този тип некачествена диета е свързана с отрицателни ефекти върху здравето, включително повишен риск от сърдечно-съдови заболявания (1) и рак на дебелото черво (3), вероятно поради факта, че обезогенната диета всъщност е възпалителна диета, както е обсъдено по-долу ( Фигура 1 ).

Фигура 1. Обезогенната диета е възпалителна диета. Затлъстяването е достигнало епидемични размери в много развити страни, тъй като западните диетични модели са широко възприети. Те се характеризират с излишен енергиен прием, както и с редовна консумация на преработени или „бързи“ храни и ограничена консумация на плодове, зеленчуци и пълнозърнести храни. Резултатът е висок прием на наситени мазнини, рафинирани въглехидрати и натрий и нисък прием на фибри, витамини и други фитохимикали. Този тип некачествена диета е свързана с повишен риск от хронични възпалителни заболявания, включително астма.

Затлъстяването увеличава риска от астма (4), а надлъжните проучвания показват, че при податливи индивиди затлъстяването предхожда появата на астма (5, 6), а наддаването на тегло е свързано с появата на астма (5, 7). Затлъстяването има много негативни ефекти върху здравето на белите дробове, като затлъстелите хора имат намалена белодробна функция (FEV1 и FVC) (6), намалени обеми на белите дробове (резервен обем на издишване и FRC) (8), намалена сила на дихателните мускули (9), намален капацитет за упражнения (10) и по-лоши симптоми (диспнея и хрипове) (11). Дебелите с астма също имат намален отговор на глюкокортикоиди (12, 13) и използват по-високи дози кортикостероиди в опит да подобрят контрола на астмата, което в дългосрочен план може да доведе до странични ефекти. Приносът на некачествената диета за по-лоши резултати при затлъстели хора с астма заслужава внимание.

Всъщност епидемиологичните проучвания предполагат, че западният хранителен режим увеличава риска от астма при деца (14, 15). Освен това при децата увеличеният прием на бързи храни е свързан с наличието на астма, хрипове и бронхиална хиперреактивност (16, 17). При възрастни е доказано, че западната диета е положително свързана с повишена честота на обостряне на астмата (18). Следователно обезогенната диета може да допринесе за развитието и прогресията на астмата.

Затлъстелите индивиди имат високи нива на циркулиращи мастни киселини в резултат на променен липиден метаболизъм. Въпреки че мастната тъкан е в състояние да действа като буфер в липидната хомеостаза, като съхранява големи количества мастни киселини като триглицериди, ефективността на тази функция се губи при продължително претоварване с хранителни вещества и развитие на инсулинова резистентност (19). Антилиполитичните хормони се потискат и реестерификацията на свободните мастни киселини за съхранение в адипоцитите е нарушена, което води до повишени нива на циркулиращи мастни киселини (19). Консумацията на храна с високо съдържание на мазнини, която е често срещана при затлъстели индивиди, може допълнително да повиши нивата на циркулиращите мастни киселини във фазата след хранене. Високите нива на циркулиращи мастни киселини, по-специално наситени свободни мастни киселини, могат да предизвикат възпалителен отговор чрез различни механизми (20).

Клиничните доказателства за индуцирано от мазнини възпаление включват редица проучвания, които показват, че претоварването с мастни киселини предизвиква оксидативен стрес (26-28) и възпаление в системната циркулация, заедно с повишена експресия на TLR2 и TLR4 (29); NF-κB активност (26, 27); брой неутрофили в кръвта (30); и циркулиращ тумор некрозис фактор α (31), IL-6 (31–33) и нива на С-реактивен протеин (CRP) (26). Нашата изследователска група демонстрира, че излишните мастни киселини засягат и дихателните пътища, като храненето с високо съдържание на мазнини води до увеличен процент на индуцирани храчки неутрофили и експресия на mRNA TLR4 в храчките, съответстващи на нарушен отговор на краткодействащ β2-агонист (34 ). Важно е, че нееозинофилният модел на възпаление, предизвикан от излишните мастни киселини, не реагира на глюкокортикоидна терапия и вероятно допринася за нарушената стероидна реакция, която се наблюдава при затлъстели индивиди с астма. Алтернативните фармакотерапии, насочени към тези пътища, трябва да бъдат оценени при тази популация.

Доказано е, че диета с ниско съдържание на фибри е свързана с повишено системно възпаление (серумен CRP и IL-6) в няколко проучвания сред общата популация (35, 36). Ние разширихме тези наблюдения в проучване на напречното сечение, изследващо връзката между приема на фибри и възпалението на дихателните пътища (37). Множественият регресионен анализ демонстрира, че приемът на фибри е обратно свързан с еозинофилите на дихателните пътища и положително свързан с белодробната функция (прогнозиран FEV1 процент) (37). Следователно ниският прием на фибри може да допринесе за патофизиологията на астмата.

Диетичните фибри са сложни въглехидрати, които се съдържат в растителните храни и съществуват в разтворими и неразтворими форми. Разтворимите фибри са частично или напълно ферментирани от коменсални бактерии в дебелото черво, за да се получат физиологично активни странични продукти, включително късоверижните мастни киселини (SCFA) ацетат, пропионат и бутират. Производството на SCFA зависи от микробиомния състав на червата на гостоприемника, като видове като Bifidobacterium и Лактобацилус сред най-мощните производители на SCFA (38). Някои разтворими фибри действат и като пребиотици и подобряват производството на SCFA, като стимулират предимно растежа на бактерии, произвеждащи SCFA (38). SCFAs се метаболизират в различни тъкани: Бутиратът е основният енергиен източник за колоноцитите; пропионатът се абсорбира най-вече от черния дроб; а ацетатът е основният SCFA, който влиза в кръвообращението (39), което може да е най-подходящо за заболявания на периферните органи, като астма.

SCFA са привлекли много внимание за своите противовъзпалителни свойства и може да се окаже връзката между диетичните фибри и възпалението. Предложени са два ключови механизма на действие на SCFA и има все повече доказателства, че и двата пътя допринасят за модулация на възпалението на дихателните пътища.

Разтворимите SCFA, получени от фибри, могат да се свържат с два основни рецептора: рецептор на свободни мастни киселини (FFAR) 2, известен също като G-протеин-свързан рецептор (GPR) 43; и FFAR3, известен също като GPR41. GPR43 е силно експресиран в имунните клетки, стомашно-чревния тракт и адипоцитите, докато GPR41 се експресира предимно в стомашно-чревния тракт (40). Проучванията при животни показват, че SCFA могат да индуцират регулаторни Т клетки чрез активиране на GPR43 (41), както и да имат GPR43/41-зависими противовъзпалителни ефекти в дихателните пътища. В модел на алергично възпаление на дихателните пътища мишките с дефицит на GPR43 показват по-тежко възпаление, с увеличен брой възпалителни клетки и активност на еозинофил пероксидазата в дихателните пътища (42). В друг модел на мишка на алергично заболяване на дихателните пътища, богата на фибри диета променя чревния микробиотен състав и повишава нивата на SCFA в циркулацията, а възпалението на дихателните пътища се отслабва след предизвикване на алерген (43). Инфилтрацията на еозинофили и нивата на ключови възпалителни молекули (IL-4, IL-5, IL-13, IL-17A) бяха намалени в белите дробове и хиперреактивността на дихателните пътища беше инхибирана, като ефектите зависеха от GPR41 (43).

Разширихме наблюденията от животински модели, като демонстрирахме, че еднократна доза разтворими фибри активира GPR41 и GPR43 и намалява възпалението в дихателните пътища на човека (44). Възрастни с астма консумират единична доза разтворими фибри (3,5 g инулин) или контролно хранене. При субекти, които консумират инулин, експресията на гени GPR41 и GPR41 са увеличени в възпалителните клетки на храчките за 4 часа, със съответно намаляване на общия брой на храчките, храчките неутрофили и макрофаги, храчките IL-8 и издишания азотен оксид (44). Тези данни за острите ефекти на разтворимите фибри съвпадат с други постпрандиални проучвания, които показват, че в рамките на 4 часа след консумация на излишни мазнини се активират рецептори на имунната клетъчна повърхност (TLR4) (34) и се възпалителна реакция, показваща, че тези системи са в динамично взаимодействие и могат да бъдат бързо повлияни от външни стимули.

Хората с астма имат преувеличен имунен отговор на тригери като алергени и вируси, което води до набиране и активиране на възпалителни клетки на дихателните пътища и освобождаване на ROS (49). В резултат на това хората с астма са податливи на оксидативен стрес, тъй като антиоксидантните защитни сили на домакините стават претоварени. Оксидативният стрес изглежда играе важна роля в патофизиологията на астмата (49), тъй като клетъчните компоненти се увреждат от ROS. Това има много вредни ефекти върху функцията на дихателните пътища, включително контракция на гладката мускулатура на дихателните пътища (50), индукция на хиперреактивност на дихателните пътища (51), хиперсекреция на слуз (52), отделяне на епитела (53) и ексудация на съдовете (54). ROS също повишават възпалителния отговор чрез активиране на транскрипционния фактор NF-κB, който засилва производството на възпалителни цитокини (55).

Западната диета с ниско съдържание на плодове, зеленчуци и пълнозърнести храни е с ниско съдържание на антиоксиданти, което намалява антиоксидантната защита на гостоприемника, като по този начин увеличава податливостта към окислителни щети. Един от най-добре описаните диетични антиоксиданти е витамин С, мощен чистач на свободни радикали, за който е доказано, че потиска активността на NF-κB (56). Доказано е, че добавките с витамин С намаляват възпалението, като намаляват притока и функцията на неутрофили (57) и намаляват нивата на циркулиращия цитокин (58). Витамин Е е ключовият антиоксидант, който предпазва липидите от автоокисляване и е доказано, че инхибира инвитро Производството на ROS и освобождаването на цитокини от имунните клетки (59). По същия начин, изпитванията за добавяне на витамин Е показват подобрение на функцията на фагоцитните клетки (60) и намаляване на ex vivo освобождаване на цитокини от имунните клетки (59). Каротеноидите (включително α- и β-каротин, ликопен, β-криптоксантин и лутеин) са семейство антиоксиданти, които имат силни ROS закаляващи свойства и са мощни инхибитори на NF-κB активиране (61, 62). Клиничните проучвания за добавки показват, че естествената функция на клетките убийци се засилва от β-каротина (63) и са наблюдавани подобрения във функцията на фагоцитите, използвайки ликопен и лутеин (64).