Ендокринология на стареенето

Тази статия е част от изследователската тема

Мастна тъкан: Коя роля в стареенето и дълголетието? Вижте всички 8 статии

Редактиран от
Даниела Монти

Университет във Флоренция, Италия

Прегледан от
Мириам Капри

Университет в Болоня, Италия

Стефано Салвиоли

Университет в Болоня, Италия

Принадлежностите на редактора и рецензенти са най-новите, предоставени в техните профили за проучване на Loop и може да не отразяват тяхното положение по време на прегледа.

инфекция

  • Изтеглете статия
    • Изтеглете PDF
    • ReadCube
    • EPUB
    • XML (NLM)
    • Допълнителни
      Материал
  • Цитат за износ
    • EndNote
    • Референтен мениджър
    • Прост ТЕКСТ файл
    • BibTex
СПОДЕЛИ НА

Мини ревю СТАТИЯ

  • 1 Катедра по микробиология и имунология, Медицински факултет на Университета в Маями Милър, Маями, Флорида, САЩ
  • 2 Изследователски институт за здравни науки в Север, Съдбъри, Онтарио, Канада

Въведение

Мастната тъкан (AT) е основна имунологична тъкан, която допринася за системно възпаление. AT възпалението се характеризира с инфилтрация и активиране на имунни клетки, секретиращи провъзпалителни медиатори, като цитокини и хемокини, както и адипокини, които набират имунни клетки към затлъстелите AT. Набраните имунни клетки се диференцират във възпалителни подгрупи и отделят допълнителни провъзпалителни молекули, които допринасят за поддържането на локално и системно възпаление. Имунните клетки, инфилтриращи АТ, включват неутрофили, макрофаги, Т клетки, В1 и В2 клетки, NK клетки и вродени лимфоидни клетки. Клетъчният състав на AT е динамичен и се регулира от остри и хронични стимули, включително диета, телесно тегло и гладуване.

Стареенето е свързано с прогресивен спад във физиологичните функции, водещ до явно хронично заболяване, слабост и смъртност. Физиологичните промени включват възпаление на AT, което води до дисфункция на AT, повишена секреция на провъзпалителни медиатори, инфилтрация на имунни клетки и натрупване на стареещи клетки. Тези процеси като цяло насърчават нискостепенно хронично възпаление [възпаление (25, 26)] и инсулинова резистентност и водят до преход от метаболитно нормално затлъстяване към метаболитен синдром. Това се случва чрез метафламация (27), при която излишните хранителни вещества, поради неефективен метаболизъм на глюкозата, насърчават хронично нискостепенно възпаление. Метаболитните отличителни белези на метавъзпламеняването са високите нива на глюкоза, липиди, свободни мастни киселини и реактивни кислородни видове. Дисфункцията на AT може да допринесе основно за повишения риск от хронични заболявания, увреждания и неблагоприятни здравни резултати при възрастните хора.

Този преглед ще покаже експерименталните доказателства, че затлъстяването е свързано с по-висока тежест на RTI при лица от различни възрасти, подобно на това, което е показано при възрастни възрастни. Ще бъдат обсъдени потенциалните механизми, отговорни за тези ефекти. Ще се съсредоточим предимно върху пневмокок („Пневмокок“) инфекция, която е основна причина за заболеваемост и смъртност в САЩ, причиняваща придобити в общността инфекции като пневмония, отит на средното ухо и менингит.

Затлъстяване и RTI

Фигура 1 обобщава основните промени, свързани със затлъстяването в телесните системи, които може да са отговорни за намалената реакция на RTI. Белодробната функция се променя при затлъстяване (28). Променената механика на белите дробове и повишеното съпротивление на дихателните пътища, свързани със затлъстяването, водят до увеличаване на дишането и намален капацитет за упражнения. По този начин повишената честота на дишане и оплакванията от умора се наблюдават при затлъстели и слаби индивиди. Тези промени в белодробната функция се дължат главно на по-голямото натоварване на теглото върху гръдния кош, което е независимо от основното паренхимно белодробно заболяване, значително допринася за физическо увреждане и нарушено качество на живот. Затлъстелите лица с хронична обструктивна белодробна болест (ХОББ), водеща причина за заболеваемост и смъртност в световен мащаб, както и с хроничен бронхит и емфизем, изискват увеличени мускулни усилия, необходими за вентилация и проявяват по-голяма диспнея (29, 30). Освен това заседналият начин на живот на тези пациенти води до повишено натрупване на мазнини в белия дроб и последваща обструкция на дихателните пътища.

Фигура 1. Ефекти на затлъстяването върху различни телесни системи, участващи в отговора на инфекции на дихателните пътища. Индуцираните от затлъстяването промени в белия дроб може да се дължат на по-голямо натоварване на теглото върху гръдния кош и да доведат до намалена белодробна функция. Индуцираните от затлъстяването промени в имунната система водят до хронично възпаление, имунна активация и намален клирънс на патогени. Затлъстяването също причинява гастроезофагеален рефлукс, който е рисков фактор за аспирационна пневмония и астма, поради излишъка от коремни мазнини, които оказват натиск върху стомаха, и чревната микробиомна дисбиоза. Сърдечно-съдовите усложнения на затлъстяването включват хипертония, дислипидемия и ендотелна дисфункция. Индуцираните от затлъстяването промени в мастната тъкан са отговорни за повишената инсулинова резистентност и непоносимостта към глюкоза, като и двете водят до хронично възпаление.

Като цяло, механизмите, свързани със затлъстяването, нискостепенно хронично възпаление, могат да бъдат драматично повлияни от наличието на съпътстващи заболявания. Затлъстяването всъщност е сложно метаболитно състояние, свързано с промени в много различни физиологични функции на организма и тези промени, самостоятелно или в комбинация, могат да предизвикат, подкрепят и влошат белодробното възпаление. Тези състояния включват гастроезофагеален рефлукс, рисков фактор за аспирационна пневмония и астма (31), който може да се влоши от хипертония и дислипидемия, две състояния, засягащи имунния отговор в белите дробове и увеличаваща се чувствителност към астма и аспирационна пневмония (32).

Няколко провъзпалителни цитокини и адипокини се секретират от АТ. Тези медиатори, пуснати в кръвообращението, допринасят за нискостепенното хронично възпаление (33) и индуцират белодробно възпаление. Белият дроб е непрекъснато изложен на обиди от въздуха, а също и на токсични молекули, циркулиращи през белодробната и бронхиалната васкулатура. Проучванията на мишки показват, че различни молекули, като бактерии, озон, алергени и частици, активират AT, за да секретират провъзпалителни медиатори, участващи в генерирането на белодробно възпаление (34–37). В допълнение, механизмите за защита срещу патогени и по-малки частици, които успешно са проникнали през лигавичната бариера, включително филтрация от първа линия, IgA на лигавицата, алвеоларни клетки и резидентни имунни клетки в паренхима са намалени при затлъстели индивиди, водещи до хронично хронично възпаление.

Лептинът е адипокин, секретиран предимно от АТ (38). Неговите ефекти върху системното и белодробно възпаление в условията на затлъстяване са в центъра на вниманието на няколко проучвания. Плазмените нива на лептин корелират положително с количеството телесни мазнини и ИТМ, увеличават се с възрастта (39) и допринасят за възпалителния статус на АТ, свързано със затлъстяването. Лептинът индуцира секрецията на възпалителни цитокини от макрофаги (40), Т клетки (41) и В клетки (42, 43) инвитро. Съобщава се също, че лептинът увеличава синтеза на левкотриен от алвеоларни макрофаги, което води до белодробно възпаление (44). Известно е, че лептинът регулира надолу функционалните имунни отговори (45). Има доказателства, че клетките в белия дроб също могат да са способни да секретират лептин (46, 47), въпреки че изглежда по-вероятно лептинът да бъде открит в белия дроб в следствие на повишена микросъдова пропускливост, свързана с възпаление на белите дробове (48).

Вирусен RTI

Вирусите, причиняващи тежка RTI при възрастни хора, включват грипни вируси А и В, респираторен синцитиален вирус (RSV), човешки парагрипен вирус (HPIV), риновирус, ентеровирус, човешки коронавирус (HCoVs). Ефектите от затлъстяването са описани само за някои от тези вирусни инфекции.

Докато много проучвания са изследвали ефекта на затлъстяването или стареенето върху риска от грипен вирус, само няколко проучвания са анализирали ефекта и на двата, вероятно защото затлъстяването е доказано, че предизвиква дефекти в периферните имунни клетки, подобни на тези, причинени от стареене. Предполагаме, че многофакторните състояния и параметри, свързани с възрастта, могат да бъдат едновременно свързани с предразположението на възрастните възрастни да бъдат заразени с грипния вирус. По време на сезона на грипната пандемия през 2009 г. беше показано, че затлъстяването е положително свързано с намалена белодробна имунна защита не само срещу грипния A (H1N1) pdm09 вирус, но и срещу други патогени (49). Няколко доклада ясно показват, че хората със затлъстяване и болестно затлъстяване са по-податливи на инфекция с грип A (H1N1) pdm09 вирус, до по-голяма тежест на заболяването след инфекция (49-51), до по-високи нива на хоспитализация (50), прием до отделения за интензивно лечение (52) и смърт не само в САЩ (49), но и в много други страни (53–56).

Значението на RSV все повече се признава при хоспитализирани възрастни, но главно при тези на 65 и повече години. Все още няма ваксини за профилактика на RSV инфекции и усилията за развитие са затруднени при по-възрастната популация поради свързаните с възрастта намаления на имунните отговори. RSV инфекцията при възрастни хора причинява големи страдания поради хоспитализация и смърт и се счита за социална тежест, подобна на тази на сезонния грип (57, 58). Клиничните прояви на RSV инфекции са подобни на тези, причинени от други вирусни патогени на дихателните пътища. Повечето проучвания, публикувани върху хоспитализации, свързани с RSV, са проведени при лица ≥65 години, като 5-10% от хоспитализациите за остри респираторни заболявания се дължат на RSV инфекция. Доказано е, че възрастните хора с ХОББ и/или застойна сърдечна недостатъчност са изложени на по-висок риск (57, 59). Проучване, проведено при възрастни на средна възраст и възрастни хора, показва, че RSV инфекцията е свързана със затлъстяване (60). Въпреки че няма публикувани проучвания за RSV инфекция при затлъстели индивиди, можем да предположим, че клиничните ефекти са подобни на тези, наблюдавани при възрастни възрастни.

Бактериалната RTI с Пневмокок

Рискът от инфекция също е значително по-висок при лица на възраст 65 години и повече в сравнение с по-млади индивиди (66). Таблица 1 обобщава основните изследвания, цитирани в този преглед, показващи ефектите на възрастта и съпътстващите заболявания върху смъртността след инфекция с пневмокок. Преди наличието на антимикробни лечения,> 70% от хоспитализираните пациенти са починали от бактериална пневмококова пневмония и смъртността е била дори по-висока при възрастни възрастни (73). Към края на ХХ век смъртността е спаднала до 20% при лица ≥65 години и до 40% при тези ≥85 години (67–69). Американските центрове за контрол и превенция на заболяванията (CDC) съобщават, че през 1995 г. в 4 области на САЩ степента на инвазивна пневмококова инфекция сред възрастните възраст е била 3 ​​пъти по-висока от инфекциите със стрептококи от група В, 10 пъти по-висока от тази при Хемофилус инфлуенца, и 25 пъти по-високи от менингококи или Listeria monocytogenes инфекции (66). Степента на инфекция при възрастни хора от Азия, Африка или Южна Америка е по-малко известна.

маса 1. Ефект на възрастта и съпътстващите заболявания върху смъртността след пневмококова инфекция.

В допълнение към затлъстяването и стареенето са идентифицирани няколко други рискови фактора, включително предишни вирусни RTI като грип и RSV (74–76), както и хронични заболявания като ХОББ, застойна сърдечна недостатъчност, мозъчно-съдови заболявания и деменция, рак и T2DM (77). Доказано е също, че употребата на кортикостероиди е значително свързана с риска от пневмококова инфекция (77).

Честотата на пневмококова пневмония се увеличава с възрастта и броя на съпътстващите заболявания; тези с 2 рискови състояния имат сходен риск с тези с високорисково ревматологично състояние, а тези с ≥3 съпътстващи заболявания имат 2 пъти по-висок риск в сравнение с тези с ревматоидно състояние (78). Доказано е, че свързаното с възрастта увеличение на нискостепенното хронично възпаление е свързано с повишена чувствителност към пневмококова инфекция, с по-висока тежест на заболяването и намалена преживяемост при възрастни възрастни (79, 80). Като цяло, микробната дисбиоза води до чревна пропускливост и транслокация на бактериални компоненти в кръвния поток, поддържайки допълнително възпаление, имунна активация и намален имунен отговор (81). Повишената пропускливост на червата с възрастта предизвиква не само системно, но и възпаление на белите дробове и увреждане на тъканите, както се вижда от повишените нива на циркулиращи бактериални токсини, което води до белодробно увреждане на ендотел.

Не само чревната микробиота, но и горната RT (URT) (82) микробиота се променя с възрастта, допринасяйки за пневмокок колонизация и нейното неефективно изчистване, както показват проучвания, проведени върху мишки (83). URT е колонизиран от няколко различни вида патогени и е непрекъснато изложен на бактерии, присъстващи в околната среда, които оцеляват в носната и устната кухина на възрастни индивиди, поради загуба на устойчивост на колонизация и променен имунитет. Доказано е, че ефикасността на интраназалната ваксинация с жив атенюиран грипен вирус, измерен чрез мукозна секреция на IgA, зависи от специфичния бактериален състав на носната кухина, което предполага значението на носната микробиота за назалния имунитет (84). Дали допринася URT микробиотата на затлъстели индивиди пневмокок колонизацията остава да бъде проучена чрез допълнителни проучвания.

Затлъстяването е свързано с промени в чревната микробиота на ниво филум и с намалено бактериално разнообразие при мишки и хора (85, 86). Изследвания с мишки са идентифицирали чревни микробиотични продукти, които предпазват гостоприемника от пневмококова инфекция и са показали включените механизми. Накратко беше показано, че чревната микробиота увеличава фагоцитозата на алвеоларните макрофаги и предпазва от увреждане на тъканите по време на индуциран от пневмокок сепсис (87). Необходими са изследвания върху хора, за да се потвърдят положителните резултати, получени при мишки.

Домовете за стари хора представляват една от настройките за огнища на пневмококова инфекция при възрастни хора. Съобщава се, че ваксинацията защитава Ключови думи: затлъстяване, стареене, възпаление, инфекции на дихателните пътища, пневмококи

Цитиране: Frasca D и McElhaney J (2019) Влияние на затлъстяването върху риска от инфекция с пневмококи при възрастни хора. Отпред. Ендокринол. 10:71. doi: 10.3389/fendo.2019.00071

Получено: 29 октомври 2018 г .; Приет: 24 януари 2019 г .;
Публикувано: 13 февруари 2019 г.

Даниела Монти, Università degli Studi di Firenze, Италия

Стефано Салвиоли, Университет в Болоня, Италия
Мириам Капри, Университет в Болоня, Италия