Вплив факторів зовнішнього середовища на розвиток запальних захворювань кишечника

Листування: Марія Газулі, доктор філософії, доцент кафедри фундаментальних медичних наук, лабораторія біології, медичний факультет, Афінський університет, Міхалакопулу 176, 11527 Афіни, Греція. rg.aou.dem@iluozagm

Телефон: + 30-210-7462231 Факс: + 30-210-7462231

Анотація

Основна порада: Епідеміологічні дані, клінічні спостереження та дослідження сімей/іммігрантів вказують на значення впливу навколишнього середовища на розвиток запальних захворювань кишечника (ВЗК). Вестернізована дієта з високим вмістом жирів, повна рафінованих вуглеводів, тісно пов’язана з розвитком ВЗК, на відміну від дієти з високим вмістом фруктів, овочів та поліненасичених жирних кислот-3, яка захищає від цих захворювань. Додаткові фактори, такі як забруднення повітря, психологічні фактори, порушення сну та фізичні вправи впливають на розвиток та перебіг ВЗК. Епігенетичний механізм, такий як метилювання ДНК, модифікація гістону та змінена експресія miRNAS, може пояснити зв'язок між генами та факторами навколишнього середовища у спрацьовуванні розвитку ВЗК.

ВСТУП

Схематичне представлення основних екологічних ризиків для розвитку запальних захворювань кишечника.

Куріння

І навпаки, куріння вдвічі перевищує ризик розвитку CD в порівнянні з ризиком некурців [47,54] і призводить до гіршого клінічного результату та до більш агресивного захворювання [43,55,56]. Куріння асоціюється з вищим ризиком серйозного рецидиву, більш складним захворюванням із розвитком стриктур або свищів та вищою потребою в стероїдах та хірургічному втручанні [45,57-59]. Відмова від куріння є терапевтичною стратегією для КР [60]. Дослідження показало, що пацієнти, які кидають палити принаймні на півроку, мають менший ризик рецидиву протягом наступних 12-18 місяців. Куріння має більший вплив на жінок [61]. Мета-аналіз показав, що у хворих на CD, які палять, ризик розвитку післяопераційного рецидиву та вдвічі більший ризик рецидиву, ніж у некурящих [62]. Даних про пасивних курців є небагато, однак дослідження показало, що пацієнтам із CD, які є пасивними курцями, частіше потрібні імунодепресанти та інфліксимаб, ніж не пасивним курцям. Отже, пасивне куріння виявляє подібний ефект, як активне куріння, але зі слабшими результатами [63]. Крім того, пацієнти з КР частіше піддавались вродженому впливу тютюнового диму [59].

Апендектомія

Здається, апендектомія також має різний ефект при UC та CD. Більшість досліджень показують сильну негативну зв'язок між апендектомією та UC, що свідчить про те, що це може покращити перебіг захворювання та необхідність колектомії [64-67], тоді як нещодавня робота в Китаї не виявила значущої асоціації [68]. Діти та підлітки, які страждають на апендицит, мають знижений ризик розвитку UC, на відміну від тих, хто страждає на апендицит у зрілому віці [69]. Кохортне дослідження, проведене на основі популяції Швеції та Данії, прийшло до висновку, що захворюваність на УК була на 26% та 13% нижче відповідно у пацієнтів, які перенесли апендектомію [70]. Також дослідження, проведене в Іспанії, показало, що апендектомія була рідше зустрічається не лише у пацієнтів з УК, а й у їхніх родичів [71]. На трьох різних експериментальних мишачих моделях коліту видалення апендикса запобігало розвитку коліту [72]. Однак вважається, що апендицит забезпечує захисну роль проти UC, а не його резекцію [73,74]. Мета-аналіз досліджень показав підвищений ризик розвитку CD в перший рік після апендектомії, тоді як через п’ять років ризик розвитку CD вже не важливий [75].

Наркотики

Західна дієта, дієта з великою кількістю жиру та вуглеводів та низькою кількістю клітковини, пов’язана зі збільшенням захворюваності на ВЗК [95]. Зміна норм харчування людини має значний результат у формуванні мікробіома [96]. Діти в Африці, дієта яких багата клітковиною, мають справді іншу кишково-мікробну спільноту з європейськими дітьми, дієта яких містить велику кількість цукру, жиру та білків [97].

Споживання м’яса асоціюється з підвищеним ризиком розвитку ВЗК та викликає рецидив [98,99]. Огляд досліджень контрольних випадків та епідеміологічних даних, зроблений Asakura та співавт. [100], показав значну кореляцію між м'ясом тварин та CD. Аналогічним чином, мета-аналіз тематичних досліджень показує позитивну кореляцію між споживанням тваринного білка або споживання цілісного білка та CD [101]. Недавнє дослідження серед французьких жінок середнього віку показало, що високе загальне споживання білків, особливо тваринного білка, було пов'язано зі значно підвищеним ризиком розвитку ВЗК, тоді як споживання яєць та молочних продуктів відповідно було пов'язано з ВЗК [102]. Споживання риби/тону негативно асоціюється як з товстою кишкою, так і з клубової кишки [103]. У дослідженні педіатричних пацієнтів, у яких діагноз КР був діагностований у віці до 20 років, діти, які вживали більшу кількість фруктів та овочів, мали менший ризик розвитку КД із значним дозозалежним чином [104].

Більш широке проспективне дослідження дорослих також вказує на сильний зворотний зв'язок між споживанням клітковини та ризиком розвитку ВЗК із слабшим впливом на UC [105]. Багато досліджень дійшли висновку, що подібні результати свідчать про негативний зв’язок між фруктами та овочами та розвитком ВЗК [103]. Рассел та співавт. [106] повідомили, що споживання більше п’яти цитрусових на тиждень суттєво пов’язано зі зниженням ризику розвитку UC. Низьке споживання сирих фруктів та овочів часто зустрічається у хворих на ВЗК. Мета-аналіз Хоу та співавт. [101] показав, що споживання дієти з високим вмістом клітковини та фруктів асоціюється із зниженим ризиком розвитку CD. Проте захисна дія клітковини, схоже, пов'язана з джерелом клітковини. Харчові волокна з фруктів та овочів були пов’язані зі зниженим ризиком розвитку CD у популяції медичних сестер, проте нерозчинні клітковини з цільних зерен та висівок не мають однакового значного ефекту [105]. Дослідження серед населення Японії показало роль клітковини у придушенні запалення пацієнтів і рекомендує пацієнтам вживати більше клітковини, таких як фрукти, овочі, морські водорості, сушені гриби та сушена японська редька [107].

У 1976 р. Обидві групи, Мартіні і Брандес [108] і Мейберрі та співавт. [109], першими повідомили, що хворі на КД споживають надмірну кількість цукру та продуктів, що містять рафіновані вуглеводи. Збільшене споживання цукру-рафінаду та перероблених вуглеводів може бути фактором ризику розвитку CD, а це також було продемонстровано у деяких пацієнтів з UC. У ряді досліджень було показано, що споживання рафінованих вуглеводів, газованих напоїв, безалкогольних напоїв кола, комерційних десертів з додаванням цукру, шоколаду та/або тістечок впливає на появу ВЗК. Прийом рафінованих вуглеводів, газованих напоїв, безалкогольних напоїв кола, комерційних десертів з додаванням цукру, шоколаду та/або випічки був залучений до розвитку ВЗК [110-112].

Повідомляється, що високе споживання рису та макаронних виробів збільшує, але не суттєво ризик розвитку UC, тоді як споживання картоплі зменшує ризик розвитку IBD [103]. Дієта з високим вмістом жиру (HFD) подовжує та посилює запальні прояви хронічного UC. В експериментальній моделі DSS-коліту аналізи товстої кишки показали легке запалення в групі колітів DSS, яке стало більш серйозним при введенні HFD [113]. Девкота та співавт. [114] продемонстрували, що споживання харчового жиру може кардинально змінити мікрофлору кишечника та спричинити початок коліту. Прийом довголанцюгових поліненасичених жирних кислот омега-6, особливо лінолевої та арахідонової кислоти, може сприяти розвитку ВЗК із частотою захворюваності на ЗК, збільшеною відповідно у 2 та 4 рази [115-117], навпаки, n-3PUFA представляє захисну роль проти ВЗК [118]. Проспективне дослідження Сполученого Королівства показало, що загальне споживання в їжу омега-3 ПНЖК, ейкозапентаенової та докозагексаєнової кислот, було пов’язане зі зниженим ризиком розвитку UC [119]. Подібні результати були представлені в північноамериканському дослідженні, де було продемонстровано, що більш високе споживання омега-3 довголанцюгових ПНЖК пов'язано з меншим ризиком розвитку UC, а високе тривале споживання трансненасичених жирних кислот пов'язане з підвищеною частотою розвитку ВЗК [120].

Дослідження мета-аналізу щодо ролі грудного вигодовування у розвитку ВЗК у дитинстві та дорослому віці представляють статистично значущий захисний ефект для КР [121] та раннього початку ВЗК [122]. Поліпшення санітарних умов пов'язане з підвищеним ризиком розвитку ВЗК. Існує негативна взаємозв'язок між ризиком ВЗК та розміром сім'ї, показуючи, що багато братів і сестер є захисним фактором проти ВЗК градуйованим чином, що підтверджує "гіпотезу" старих друзів ", що означає вплив патогенних мікроорганізмів у дитинстві [123-125] . Ще одним гігієнічним захисним фактором є присутність домашньої тварини вдома [126]. Діти, які живуть у сільських переповнених будинках і споживають непастеризоване молоко, схильні до нижчого ризику ВЗК, головним чином CD [127].

Підтверджуючи гігієну, існує негативний зв’язок між деякими мікроорганізмами, такими як Helicobacter pylori [128-130], колонізацією паразитичних червів (тобто гельмінтів) [131-137] та розвитком ВЗК. Mycobacterium Avium Paraturbeculosis spp (MAP) є патогеном, який може бути збудником ВЗК. Дослідження вказує на те, що високий відсоток хворих на CD та UC був заражений MAP [138-140], а мета-аналіз 28 досліджень з контролем випадків показав позитивну кореляцію між MAP та CD [141]. Крім того, інші патогени, такі як сальмонела, кишкова паличка, Clostridium difficile та Campylobacter, схоже, беруть участь у патогенезі ВЗК [142-144]. Більше того, у випадку холодного ланцюга, співвідношення охолодження їжі та ВЗК, головним чином CD [145], виявляються психотрофні бактерії з патогенними властивостями, такими як Listeria monocytogenes, Yersinia enterocolitica, Clostridium botulinum та Bacillus cereus, виявлені у хворих на CD [134, 146, 147].

Мікробіота

Вітамін D

Забруднення повітря

Молоді люди, які живуть у районах з високими концентраціями SO2, демонструють більшу тенденцію до розвитку UC, а молоді люди, що живуть у районах з високим рівнем NO2, частіше розвивають CD. Ця асоціація, як видається, залежить від дози та віку і посилилася, коли дослідження було обмежене міськими районами [189]. Інше дослідження показало зв'язок госпіталізацій хворих на ВЗК із загальною концентрацією забруднюючих речовин, зареєстрованою у штаті Вісконсін. Загальний викид був пов'язаний із збільшенням госпіталізації на 40% на кожне зареєстроване збільшення забруднень [190, 191].

Інші фактори

Важкі метали також є екологічними сполуками, які можуть сприяти запальним захворюванням, таким як ВЗК. Потрапляння всередину ртуті спричиняє різні порушення в роботі кишечника, такі як біль у животі, ВЗК, виразки та кривава діарея [192]. Кілька досліджень довели зв'язок між основними життєвими стресорами, тривожністю, депресією чи психічною захворюваністю та ризиком розвитку ВЗК [193-200]. Стрес зменшує секрецію слизу та збільшує проникність товстої кишки мишей, що є обома характеристиками ВЗК [201]. По-перше, Левенштейн та співавт. [202] та Біттон та ін. [203] продемонстрували вищий рівень рекрутованого стресу, пов'язаний із рецидивом UC та CD відповідно. Бернштейн та співавт. [204] у своєму дослідженні 704 пацієнтів показали стрес як єдиний незалежний провісник підвищеного ризику спалаху захворювання. Крім того, наявність тривожності або депресії асоціюється із збільшенням активності захворювання та підвищеним ризиком хірургічного втручання у хворих на КР [205-207]. Є лише трохи даних про те, чи лікування тривоги та депресії призводить до більш доброякісного перебігу захворювання. Результати цих досліджень суперечливі, однак, це може покращити якість життя, особливо у пацієнтів з UC [208].

Регулярні фізичні вправи низької інтенсивності здаються конструктивними для здоров’я пацієнтів, зменшуючи як тривогу, так і депресію, і загалом покращують якість життя [209,210]. Працевлаштування, що вимагає фізичної активності на свіжому повітрі, було пов'язане з меншим рівнем захворюваності на ВЗК. Здається, що активні жінки мають на 44% знижений ризик розвитку CD в порівнянні з сидячими жінками [211]. Цікавим впливом навколишнього середовища на нові дані є сон. В основному зменшення, але також збільшення сну було пов'язано з проблемами зі здоров'ям. Хворі на ВЗК у клінічній ремісії, які мають розлади сну, удвічі частіше страждають від спалаху через 6 місяців і частіше страждають від субклінічної активності в порівнянні з пацієнтами без порушень сну [207,212].

Епігенетика

ВИСНОВОК

Навколишнє середовище відіграє важливу роль у розвитку та діяльності ВЗК. З'ясування патофізіологічних механізмів у зв'язку з впливом навколишнього середовища на частоту ВЗК може призвести до більш ефективної профілактики та/або лікування захворювання. Більше клінічних досліджень може показати, якщо уникнення деяких ліків та вестернізованої дієти, що супроводжується прийомом вітаміну D, призведе до ремісії навіть до загоєння товстої кишки у пацієнтів із ВЗК. Зв'язок між екологічними та генетичними факторами через епігенетичні зміни може призвести до кращого розуміння ВЗК. Недавні досягнення в нашому розумінні епігенетичних механізмів, пов'язаних з ВЗК, лежать в основі багатьох перспективних клінічних застосувань, таких як молекулярні біомаркери для діагностики та прогнозування захворювання, а також прогнозування результатів лікування.

Виноски

За підтримки Грецького державного фонду стипендій для Legaki E.

Заява про конфлікт інтересів: відсутність конфлікту інтересів у держави.

Відкритий доступ: Ця стаття є статтею з відкритим доступом, яку обрав власний редактор і повністю рецензував зовнішні рецензенти. Він розповсюджується відповідно до ліцензії Creative Commons Attribution Non Commercial (CC BY-NC 4.0), яка дозволяє іншим розповсюджувати, реміксувати, адаптувати, ґрунтуватись на цій роботі некомерційно та ліцензувати їх похідні роботи на різних умовах, за умови, що оригінальний твір цитується належним чином, а використання є некомерційним. Див .: http://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/

Рецензування розпочато: 1 червня 2015 року

Перше рішення: 14 жовтня 2015 року

Стаття в пресі: 4 грудня 2015 року

P- Рецензент: Efthymiou A, Kopylov U, Spisni E, Tsai HH S- Редактор: Qi Y L- Редактор: A E- Редактор: Wang CH