L-цитрулін збільшує оксид азоту та покращує контроль у людей, які страждають ожирінням

Фернандо Ольгін, 1 Хартмут Граземанн, 2 Суніта Шарма, 1 Даніель Вінніка, 1 Карен Василь, 1 Вонг Сміт, 1 Маргарет Х. Круз, 1 Ненсі Перес, 1 Еріка Коулман, 1 Тімоті Дж. Шсілла, 3 і Лоретта Г. Кве 3

1 Медичний факультет Медичної школи Університету Колорадо, Аврора, Колорадо, США.

l-цитрулін

2 відділення педіатрії, лікарня для хворих дітей, Торонто, Онтаріо, Канада.

3 Медичний факультет, Медична школа Університету Дьюка, Дарем, Північна Кароліна, США.

Адреса кореспонденції: Фернандо Ольгін, Медичний факультет, Медичний факультет Університету Колорадо, 12700 East 19th Avenue 9C03, Аврора, Колорадо, 80045, США. Телефон: 303.724.6095; Електронна адреса: [email protected].

Знайдіть статті Ольгіна, Ф. у: JCI | PubMed | Google Scholar |

1 Медичний факультет Медичної школи Університету Колорадо, Аврора, Колорадо, США.

2 відділення педіатрії, лікарня для хворих дітей, Торонто, Онтаріо, Канада.

3 Медичний факультет, Медична школа Університету Дьюка, Дарем, Північна Кароліна, США.

Адреса кореспонденції: Фернандо Ольгін, Медичний факультет, Медичний факультет Університету Колорадо, 12700 East 19th Avenue 9C03, Аврора, Колорадо, 80045, США. Телефон: 303.724.6095; Електронна адреса: [email protected].

Знайдіть статті Граземана, Х. у: JCI | PubMed | Google Scholar

1 Медичний факультет Медичної школи Університету Колорадо, Аврора, Колорадо, США.

2 відділення педіатрії, лікарня для хворих дітей, Торонто, Онтаріо, Канада.

3 Медичний факультет, Медична школа Університету Дьюка, Дарем, Північна Кароліна, США.

Адреса кореспонденції: Фернандо Ольгін, Медичний факультет, Медичний факультет Університету Колорадо, 12700 East 19th Avenue 9C03, Аврора, Колорадо, 80045, США. Телефон: 303.724.6095; Електронна адреса: [email protected].

1 Медичний факультет Медичної школи Університету Колорадо, Аврора, Колорадо, США.

2 відділення педіатрії, лікарня для хворих дітей, Торонто, Онтаріо, Канада.

3 Медичний факультет, Медична школа Університету Дьюка, Дарем, Північна Кароліна, США.

Адреса кореспонденції: Фернандо Ольгін, Медичний факультет, Медичний факультет Університету Колорадо, 12700 East 19th Avenue 9C03, Аврора, Колорадо, 80045, США. Телефон: 303.724.6095; Електронна адреса: [email protected].

Знайдіть статті Вінниці, Д. у: JCI | PubMed | Google Scholar

1 Медичний факультет Медичної школи Університету Колорадо, Аврора, Колорадо, США.

2 відділення педіатрії, лікарня для хворих дітей, Торонто, Онтаріо, Канада.

3 Медичний факультет, Медична школа Університету Дьюка, Дарем, Північна Кароліна, США.

Адреса кореспонденції: Фернандо Ольгін, Медичний факультет, Медичний факультет Університету Колорадо, 12700 East 19th Avenue 9C03, Аврора, Колорадо, 80045, США. Телефон: 303.724.6095; Електронна адреса: [email protected].

1 Медичний факультет Медичної школи Університету Колорадо, Аврора, Колорадо, США.

2 відділення педіатрії, лікарня для хворих дітей, Торонто, Онтаріо, Канада.

3 Медичний факультет, Медична школа Університету Дьюка, Дарем, Північна Кароліна, США.

Адреса кореспонденції: Фернандо Ольгін, Медичний факультет, Медичний факультет Університету Колорадо, 12700 East 19th Avenue 9C03, Аврора, Колорадо, 80045, США. Телефон: 303.724.6095; Електронна адреса: [email protected].

1 Медичний факультет Медичної школи Університету Колорадо, Аврора, Колорадо, США.

2 відділення педіатрії, лікарня для хворих дітей, Торонто, Онтаріо, Канада.

3 Медичний факультет, Медична школа Університету Дьюка, Дарем, Північна Кароліна, США.

Адреса кореспонденції: Фернандо Ольгін, Медичний факультет, Медичний факультет Університету Колорадо, 12700 East 19th Avenue 9C03, Аврора, Колорадо, 80045, США. Телефон: 303.724.6095; Електронна адреса: [email protected].

1 Медичний факультет Медичної школи Університету Колорадо, Аврора, Колорадо, США.

2 відділення педіатрії, лікарня для хворих дітей, Торонто, Онтаріо, Канада.

3 Медичний факультет, Медична школа Університету Дьюка, Дарем, Північна Кароліна, США.

Адреса кореспонденції: Фернандо Ольгін, Медичний факультет, Медичний факультет Університету Колорадо, 12700 East 19th Avenue 9C03, Аврора, Колорадо, 80045, США. Телефон: 303.724.6095; Електронна адреса: [email protected].

1 Медичний факультет Медичної школи Університету Колорадо, Аврора, Колорадо, США.

2 відділення педіатрії, лікарня для хворих дітей, Торонто, Онтаріо, Канада.

3 Медичний факультет, Медична школа Університету Дьюка, Дарем, Північна Кароліна, США.

Адреса кореспонденції: Фернандо Ольгін, Медичний факультет, Медичний факультет Університету Колорадо, 12700 East 19th Avenue 9C03, Аврора, Колорадо, 80045, США. Телефон: 303.724.6095; Електронна адреса: [email protected].

Знайдіть статті Коулмена, Е. у: JCI | PubMed | Google Scholar

1 Медичний факультет Медичної школи Університету Колорадо, Аврора, Колорадо, США.

2 відділення педіатрії, лікарня для хворих дітей, Торонто, Онтаріо, Канада.

3 Медичний факультет, Медична школа Університету Дьюка, Дарем, Північна Кароліна, США.

Адреса кореспонденції: Фернандо Ольгін, Медичний факультет, Медичний факультет Університету Колорадо, 12700 East 19th Avenue 9C03, Аврора, Колорадо, 80045, США. Телефон: 303.724.6095; Електронна адреса: [email protected].

Знайдіть статті Шсіоли, Т. у: JCI | PubMed | Google Scholar |

1 Медичний факультет Медичної школи Університету Колорадо, Аврора, Колорадо, США.

2 відділення педіатрії, лікарня для хворих дітей, Торонто, Онтаріо, Канада.

3 Медичний факультет, Медична школа Університету Дьюка, Дарем, Північна Кароліна, США.

Адреса кореспонденції: Фернандо Ольгін, Медичний факультет, Медичний факультет Університету Колорадо, 12700 East 19th Avenue 9C03, Аврора, Колорадо, 80045, США. Телефон: 303.724.6095; Електронна адреса: [email protected].

Опубліковано 12 листопада 2019 р. - Докладніше

ПІДСУМОК. Показано, що в дихальних шляхах астматиків із ожирінням недостатньо NO, і це сприяє дисфункції дихальних шляхів та зменшенню реакції на інгаляційні кортикостероїди. В культивованих епітеліальних клітинах дихальних шляхів показано, що L-цитрулін, попередник рециркуляції L-аргініну та утворення NO, запобігає асиметричному опосередкованому диметил-аргініном (опосередкованому ADMA) NO-синтазу (NOS2), відновленню NO та зменшенню окисного стресу.

МЕТОДИ. У відкритому пілотному дослідженні, що підтверджує концепцію, в якому аналізували учасників до і після лікування, ми висунули гіпотезу, що 15 г/день L-цитруліну протягом 2 тижнів (а) збільшить фракційну екскрецію NO (FeNO), (b) покращити контроль астми та (c) покращити роботу легенів. З цією метою ми набрали астматиків з ожирінням (ІМТ> 30) для терапії контролерами, з вихідним значенням FeNO ≤30 ppb з Медичного центру Університету Колорадо та системи охорони здоров’я Університету Дюка.

РЕЗУЛЬТАТИ. Загалом 41 суб’єкт із середнім вмістом FeNO 17 ppb (95% ДІ, 15–19) та погано контрольованою астмою (середній опитувальник контролю астми [ACQ] 1,5 [95% ДІ, 1,2–1,8]) завершив дослідження. Порівняно з вихідним рівнем, L-цитрулін підвищувався, тоді як концентрація ADMA та аргінази не (значення представляють середнє значення Δ і 95% ДІ): L-цитрулін у плазмі (190 мкМ, 84–297), L-аргінін у плазмі (67 мкМ, 38– 95) та L-аргінін/ADMA у плазмі крові (співвідношення 117, 67–167). FeNO збільшився на 4,2 ppb (1,7–6,7 ppb); ACQ зменшився на –0,46 (–0,67 до 0,27 бала); вимушена життєва ємність та об’єм форсованого видиху за 1 секунду відповідно змінилися на 86 мл (10–161 мл) та 52 мл (–11 до 132 мл). У вторинному аналізі найбільші прирости ОФВ1 спостерігались у пацієнтів із пізньою астмою (> 12 років) (63 мл [95% ДІ, 1–137]), у жінок (80 мл [95% ДІ, 5–154 ]), із більшими змінами, що спостерігаються у жінок пізнього початку (100 мл, [95% ДІ, 2–177]). Зміни функції легенів або контролю астми не були суттєво пов'язані зі змінами до та після лікування L-аргініном/ADMA або FeNO.

ВИСНОВОК. Короткотермінове лікування L-цитруліном покращило контроль астми та рівень FeNO у астматиків із ожирінням із низьким або нормальним вмістом FeNO. Більший приріст ОФВ1 спостерігався у пацієнтів із пізньою астмою та у жінок.

ПРОБНА РЕЄСТРАЦІЯ. ClinicalTrials.gov NCT01715844.

ФІНАНСУВАННЯ. NIH NHLBI R01 HL146542-01.

Населення дослідження. Всього для дослідження було обстежено 57 пацієнтів; 13 виявилися збоями в екрані через причини, наведені на малюнку 2. Всього було зараховано 41 суб'єкт, який пройшов 2-тижневе дослідження. Всі 41 суб'єкти приймали L-цитрулін щодня протягом усього періоду дослідження (рис. 2). Характеристики досліджуваної сукупності наведені в таблиці 1. Більшість учасників мали ожиріння білих самок із погано контрольованою астмою; 30% відповідали критеріям метаболічного синдрому, і приблизно дві третини досліджуваних мали астму із пізнім початком (діагноз> 12 років), середній вік діагнозу перевищував 35 років. У середньому у випробовуваних спостерігалася легка та середня обструкція спірометрії та FeNO у діапазоні від низького до нормального рівня менше 25 ppb. Більшість пацієнтів знаходились на підтримуючій терапії контролерами ІСС/β-агоніста тривалої дії (ІКС/ЛАБК).

Базові характеристики досліджуваної сукупності

Вплив добавок L-цитруліну на рівні L-цитруліну, L-аргініну/ADMA, FeNO, опитувальника контролю астми (ACQ) та параметрів функції легенів у плазмі крові (таблиця 2).

L-цитрулін змінюється до та після лікування у біомаркерах та параметрах функції легенів

Після лікування рівні L-цитруліну в плазмі зросли майже на 800%, тоді як рівні L-аргініну зросли на 116%, рівні L-аргініну/ADMA зросли на 90%, а рівні L-орнітину зросли на 120%. Навпаки, ADMA, аргіназа та продукти метаболізму L-орнітину, тобто пролін та поліаміни путресцин, спермін та спермідин, суттєво не змінювались. FeNO зріс у середньому на 4,2 ppb (95% ДІ, 1,8–6,7, P = 0,001), а показники ACQ покращились середнім зменшенням на 0,46 (95% ДІ, –0,64, –0,23, P = 0,001) протягом першого тижня та до –0,46 (95% ДІ, –0,65, –0,27, P = 0,001) на 2 тижні (рисунок 3). Вплив на функцію легенів полягав у незначному незначному збільшенні ОФВ1 та значному поліпшенні вимушеної життєвої ємності (FVC).

Зміни Fe-NO, ACQ та плазми L-аргініну/ADMA після 2-тижневої терапії 15 г/добу добавками L-цитруліну. n = 41. середнє значення FeNO Δ 4,2 ppb (95% ДІ, 1,7–6,7); Середнє значення ACQ Δ –0,46 (95% ДІ, від –0,67 до –0,27); L-аргінін/ADMA (співвідношення 117, 67–167).

Стратифікований аналіз за віком фенотипу початку астми. Щоб визначити, чи астматики з пізнім початком диференційовано реагують на L-цитрулін, ми провели вторинний аналіз результатів первинного дослідження, стратифікованого наявністю ранньої або пізньої астми, використовуючи вік 12 років як обмеження. Раніше було показано, що це вікове обмеження адекватно розрізняє клінічні та запальні відмінності між цими фенотипами (9). Порівняно з фенотипом раннього початку, у астматиків пізнього початку спостерігалося значне покращення ОФВ1 (рис. 4); тоді як у групах раннього та пізнього початку спостерігалося подібне поліпшення контролю астми (дані не наведені). У астматиків пізнього початку L-цитрулін суттєво підвищував FeNO (середнє значення Δ 3,7 ppb [95% ДІ, 0,85–6,6]), тоді як він лише незначно збільшував FeNO у астматиків, що почалися рано (P = 0,052). Під час субаналізу у жінок спостерігалося значне і значне покращення ОФВ1, ніж у чоловіків (рис. 4), тоді як в обох групах спостерігалося поліпшення контролю за астмою. FeNO значно зростав серед жінок (середнє значення Δ 3,74 ppb [95% ДІ, 1–6,4]), але не було статистично значущим у чоловіків (P = 0,09). В якості дослідницького аналізу ми порівняли пре-ОФВ у жінок у жінок раннього та пізнього початку та виявили, що ефекти L-цитруліну на ОФВ1 були більші у жінок з астмою пізнього початку (рис. 4).

Середня зміна ОФВ1 до та після лікування L-цитруліном за віком початку астми та статтю. Самки астми з пізнім початком = 24; жінки раннього початку = 7. Δ (середня різниця в добавці до та після лікування L-цитруліном, 95% ДІ) ОФВ1 раннього початку: –11 мл (–155 до 17; P = 0,8); ОФВ1 пізній початок: 63 мл (1–137, P = 0,09); Самки ОФВ1: 80 мл (5–154; P = 0,03); FEV1 для чоловіків: –52 мл (–187 до 8; P = 0,3); Ранній початок захворювання на FEV1 у жінок: –30 (–21, 200; P = 0,9); FEV1 для жінок пізнього початку 100 мл (16–184; P = 0,02). *P Безпека. Загалом L-цитрулін переносився добре (табл. 3). Хоча у більшості пацієнтів спостерігались легкі побічні ефекти, це не призвело до припинення лікування. Приблизно 40% пацієнтів скаржились на легку нудоту або головний біль, який тривав менше 3 днів, 20% відчували запаморочення при первинному застосуванні препарату, а 14% мали діарею (визначається як рідкий стілець), що тривала в середньому менше 2 днів. L-цитрулін асоціювався з мінімальними і незначними змінами артеріального тиску. Загалом (Δ мм рт. Ст. [95% ДІ]) зміни артеріального тиску були систолічними (–1,6 [–6,3 до 3,1]), діастолічними (0,4 [–0,3 до 4,5]) та середнім артеріальним тиском (–0,3 [–4,2 до 3.6]).

У цьому дослідницькому дослідженні 41 ожиріння з погано контрольованою астматикою на ICS + LABA або мускаринових антагоністах тривалої дії (LAMA), двотижневе лікування 15 г/день перорального L-цитруліну суттєво збільшило L-аргінін/ADMA у плазмі крові. співвідношення та рівні FeNO, одночасно покращуючи контроль астми, FVC та незначно збільшуючи FEV1. Це дослідження вперше показало нам, що збільшення співвідношення L-аргінін/ADMA і, тим самим, збільшення біодоступності NO в дихальних шляхах, є потенційною терапевтичною стратегією для поліпшення здоров'я дихальних шляхів із ожирінням астматиків із низьким або нормальним вмістом FeNO, які не реагують належним чином до стандартних препаратів для контролю астми.

Результати цього пілотного дослідження потенційно змінюють парадигму того, як ми думаємо про NO при астмі. Його роль як біомаркеру для запалення дихальних шляхів, пов’язаного з Т2, добре відома; однак роль, яку продукти NOS відіграють у опосередкуванні фізіологічної бронходилатації, і те, як цей механізм порушується при деяких фенотипах астми, в основному невідома. Наші результати свідчать про те, що контроль за астмою може покращитись при збільшенні FeNO за відсутності загострення астми. Той факт, що поліпшення відбулись у пацієнтів з ICS + LABA та/або LAMA, свідчить про можливість альтернативних фармакологічних шляхів, якими можна маніпулювати для поліпшення здоров'я дихальних шляхів у пацієнтів із ожирінням астмою або з низьким вмістом FeNO незалежно від ваги. Однією з цілей у цьому шляху може бути аргіназа, фермент, який регулюється при астмі та знижує доступність L-аргініну для NOS (36). В аналізі post hoc добавки L-цитруліну призвели до більших змін у пребронходилататорі FEV1 серед жінок, особливо тих, хто страждає на пізній початок захворювання. Ці результати потенційно дозволяють припустити, що лікування L-цитруліном може потенційно бути корисним для цього клінічного фенотипу астми.

Населення дослідження. Ми провели дослідження доказової концепції фази II (ClinicalTrials.gov NCT01715844), щоб визначити доцільність та безпеку перорального прийому L-цитруліну у пацієнтів з астматикою із ожирінням. Пацієнтів набирали в системі охорони здоров’я університету Дьюка та медичному центрі університету Колорадо. Критеріями включення були вік> 18 і 10 упаковок на рік, історія куріння, сироватковий креатинін> 2,0, поточний прийом статину, доза ІКС> 1000 мкг флутиказону або еквівалент, потреба у системних кортикостероїдах або наявність загострення астми протягом 4 тижнів після зарахування та позитивний тест на вагітність.

Статистика. Використовуючи зручний зразок, ми визначили різницю між значеннями до та після обробки L-цитруліном для наступних результатів дослідження: (a) FeNO (основний), (b) L-аргінін/ADMA та ACQ (вторинний) у плазмі та (c) ) дослідницькі кінцеві точки (тобто, функція легенів [пребронходилататор FEV1, FVC та FEV1/FVC]; рівні L-цитруліну, ADMA, орнітину та проліну в плазмі крові та концентрація аргінази). Парний 2-хвіст т тест для нормально розподілених даних та тест рангового знаку для непараметричного узгодженого розподілу використовувались для визначення статистичної значущості змін до та після лікування в результатах дослідження. Додаткові аналізи включали (а) кореляцію Пірсона між змінами L-аргініну/ADMA, орнітину, L-аргініну/орнітину та FeNO зі змінами в контролі астми та функції легенів, і (b) змінами до та після лікування в результатах дослідження між фенотипами чоловічої та жіночої астми на ранній та пізній стадії. В якості додаткового дослідницького аналізу ми оцінили, чи корелює вихідний ІМТ з будь-яким із основних результатів вимірювання. P Затвердження дослідження. Пацієнти надали письмову, інформовану згоду. Дослідження проводились із схвалення Системи охорони здоров’я університету Дюка та IRB Університету Колорадо.

FH, HG, SS, DW, TJS та LGQ підготували рукопис. FH, SS, KW, VS, MHC, NP, EC, TJS та LGQ відповідали за набір суб'єктів та клінічну оцінку. FH та LGQ провели статистичний аналіз. HG і DW відповідали за лабораторний аналіз.