Μελέτη της επίδρασης της μεσογειακής διατροφής στη φλεγμονώδη διεργασία και στον έλεγχο του βρογχικού άσθματος σε ασθματικά παιδιά ηλικίας 6-10 ετών

Abstract

Introduction: There is accumulated evidence supporting a beneficial role of Mediterranean diet (MD) in the control of asthma symptoms. The aim of this study was to delve into the mechanisms through which MD exerts its beneficial effects on asthma, in children. In order to do so, we examined the relationships between adherence to MD and serum levels of certain cytokines namely, interleukin (IL)-4, IL-33, and IL-17, known to have a pivotal role in the airway changes associated with asthma. Material –Methods: Two groups of children, 5 – 15 years old, were recruited for the study. The first group (patients) consisted of 44 children diagnosed with intermittent or mild persistent asthma who attended the Children’s Respiratory & Allergy Unit of “Attikon” General University Hospital, all treatment naive for at least 1 month before entering the study. The second group (controls) consisted of 26 healthy children. Children with any kind of chronic inflammatory disease were excluded from the study in order to avoid conditions that could potentially affect cytokines levels. All children were required to be clinically stable for at least 4 weeks before blood sampling. All children underwent complete physical examination and measurement of body weight and height. Spirometry and skin prick tests to 14 of the most common aeroallergens in Greece were performed on the same day of blood collection. Laboratory tests were carried out for all enrolled subjects including complete blood count, liver and renal function, lipid profile analysis, insulin, cortisol, IgA, Ig G, IgM, Ig E, C3, C4, eosinophils, neutrophils. Isolated serum samples were used for the analysis of IL-4, IL-17, and IL-33. Measurements of serum levels of IL-17 were done with the use of Human IL-17 Quantikine ELISA Kits (R&D Systems, Minneapolis, MN, USA; Catalog Number: D1700). IL-4 and IL-33 serum levels were measured with Human IL-4 and IL-33 PicoKine ELISA Kits (Boster Biological Technology, Pleasanton CA, USA, Catalog Numbers: EK0404 and EK0929, respectively). The tests procedures were performed according to the manufacturers’ directions. Adherence to the MD was evaluated with the use of the Mediterranean Diet Quality Index for children and adolescents (KIDMED). The parents were invited to complete a questionnaire incorporating questions related to socioeconomic status, education level, lifestyle factors and physical activity, a Food Frequency Questionnaire (FFQ) and a questionnaire that included questions on the child’s respiratory and allergic symptoms (modified ISAAC questionnaire, translated into greek).Children in the asthma group underwent a Childhood Asthma Control Test. Continuous parameters were expressed as mean ± standard deviation (SD). Coefficient of variation (CV) was used to express dispersion of values. Univariate analysis was performed with chi-square, Student’s t-test, and Pearson’s correlation coefficient (r). Multivariate analysis was performed with three consecutive linear regression models. The three models were first applied to the whole study population and then only to the group of asthmatic children. In order to obtain a meaningful comparison between the different regression models, we choose to express the results as standardized regression coefficients (Beta). Results: The mean (SD) KIDMED score of our study population was 5.70 (1.94), and the CV was 34.0%. Both groups had, on average, moderate adherence to MD, and KIDMED scores were similar between the two groups. KIDMED score was not associated with BMI z-score (p 0.20).The asthmatic kids with better control of their asthma symptoms (ACT score >19) had higher KIDMED score (6.92±1.81) regarding those with poor control of their asthma (ACT <19; 4.96±1.68), showing a better adherence to the Mediterranean diet (p 0.0014). IL-4 was correlated with IL-33, in the whole study population as well as, in the asthmatics’ group (r=0.51, p<0.001; r=0.53, p 0.003, respectively). No correlation was found between IL-17 and the other two measured cytokines. When we applied the three multivariate models in the whole study populations, the only statistically significant association we identified was that of IL-17 with the presence of asthma (Beta: 0.52, p 0.010). However, when the analysis was restricted to the group of asthmatic children, KIDMED score was found to be correlated with IL-4, IL-33, and IL-17 (Beta: -0.56, p 0.007; Beta: 0.57, p 0.010; Beta:-0.62, p 0.017, respectively). Discussion: Our results largely corroborated our hypothesis by showing a clear relationship of MD with IL-4, IL-33, and IL-17. The negative association of IL-4 with KIDMED score in asthmatic children implies an inhibiting role of MD on the IL-4 production. In our study, IL-17 showed a negative correlation with KIDMED score implying that MD exerts an anti-inflammatory effect by lowering the levels of IL-17 in asthmatic patients. KIDMED was positively associated with IL-33 in asthmatic children implying that adherence to MD promotes the production of IL-33. The role of IL-33 in airway inflammation is not univocal, showing an important role in the resolution of inflammation and repair of tissue damage. The opposite effect of IL‑33 in asthma may arise from a failure of IL‑33‑driven regulatory and reparative responses (involving Treg cells, ILC2s or M2 macrophages) to successfully counter the ongoing tissue damage. In conclusion, our results indicate that MD can modulate the production of main inflammatory mediators of asthma demonstrating a protective effect and may be the ideal dietary pattern for these patients.

Εισαγωγή: Τα δεδομένα της σύγχρονης βιβλιογραφίας συνηγορούν υπέρ της ευεργετικής επίδρασης του Μεσογειακού τρόπου Διατροφής στον έλεγχο των συμπτωμάτων του άσθματος. Σκοπός της παρούσας διδακτορικής διατριβής είναι να αποσαφηνίσει τον μηχανισμό με τον οποίο η μεσογειακή διατροφή ασκεί την προστατευτική δράση της στο άσθμα. Για να επιτευχθεί αυτό, εξετάσθηκε η σχέση ανάμεσα στον βαθμό συμμόρφωσης στο μοντέλο της Μεσογειακής Διατροφής με τα επίπεδα στον ορό συγκεκριμένων κυτταροκίνων, των ιντερλευκινών (IL)-4, IL-33 και IL-17,που διαδραματίζουν κεντρικό ρόλο στις μεταβολές στους αεραγωγούς που επισυμβαίνουν στο άσθμα. Υλικό και μέθοδος: Στη μελέτη μετείχαν 2 ομάδες παιδιών, ηλικίας 5 με 15 ετών. Η πρώτη ομάδα (ασθενείς) αποτελούνταν από 44 παιδιά διαγνωσμένα με διαλείπον ή ήπιο άσθμα και τα οποία δεν λάμβαναν καμία αγωγή τον τελευταίο 1 μήνα πριν την ένταξή τους στην μελέτη. Η δεύτερη ομάδα αποτελούνταν από 26 υγιή παιδιά. Παιδιά με οποιαδήποτε χρόνια φλεγμονώδη νόσο αποκλείστηκαν από την μελέτη, ώστε να αποφευχθούν καταστάσεις που μπορεί να επηρεάσουν τα επίπεδα των ιντερλευκινών. Όλα τα παιδιά ήταν κλινικά σταθερά 4 εβδομάδες προ της αιμοληψίας. Όλα τα παιδιά υποβλήθηκαν σε πλήρη φυσική εξέταση και σε μέτρηση του σωματικού βάρους και του ύψους τους. Την ίδια μέρα με την αιμοληψία, διενεργήθηκε στο σύνολο των παιδιών, σπειρομέτρηση και δερματικές δοκιμασίες νυγμού σε 14 κοινά αεροαλλεργιογόνα που απαντώνται στην Ελλάδα. Προσδιορίστηκαν η γενική αίματος, ο αριθμός των ουδετεροφίλων και των ηωσινοφίλων, η ηπατική και νεφρική λειτουργία, το λιπιδαιμικό προφίλ, η ινσουλίνη, η κορτιζόλη, οι ανοσοσφαιρίνες IgA, Ig G, IgM, Ig E, το συμπλήρωμα C3, C4. Η IL-17 ορού μετρήθηκε σε όλα τα παιδιά με την μέθοδο ELISA, Quantikine ELISA Kits (R&D Systems, Minneapolis, MN, USA; Catalog Number:D1700) και οι IL-4 και IL-33 μετρήθηκαν σε όλα τα παιδιά με την μέθοδο ELISA, Human IL-4 and IL-33 PicoKine ELISA Kits (Boster Biological Technology, Pleasanton CA, USA, Catalog Numbers: EK0404 and EK0929, αντίστοιχα). Διενεργήθηκαν με βάση τις υποδείξεις του κατασκευαστη. Η συμμόρφωση στον μεσογειακό τρόπο διατροφής αποτιμήθηκε με το Mediterranean Diet Quality Index for children and adolescents (KIDMED). Οι γονείς κλήθηκαν να συμπληρώσουν ένα ερωτηματολόγιο που αφορούσε το κοινωνικοοικονομικό επίπεδο, το μορφωτικό επίπεδο, τα χαρακτηριστικά του τρόπου ζωής, το επίπεδο φυσικής δραστηριότητας, ένα ερωτηματολόγιο καταγραφής συχνότητας τροφίμων (ΕΚΣΤ- FFQ) και ένα ερωτηματολόγιο με ερωτήσεις για το αναπνευστικό και αλλεργικό ιστορικό των παιδιών (ερωτηματολόγιο ISAAC, μεταφρασμένο στα ελληνικά). Στα παιδιά με άσθμα συμπληρώθηκε και το Ερωτηματολόγιο Ελέγχου του Άσθματος (ACT). Οι συνεχείς μεταβλητές εκφράζονται ως μέση τιμή ± τυπική απόκλιση (ΤΑ). Ο συντελεστής μεταβλητότητας χρησιμοποιήθηκε για την έκφραση της διασποράς των τιμών. Στην μονοπαραγοντική ανάλυση έγινε χρήση των δοκιμασιών χ2 , t-test και του συντελεστή συσχέτισης Pearson (r). Για την πολυπαραγοντική ανάλυση δημιουργήθηκαν 3 διαδοχικά μοντέλα γραμμικής παλινδρόμησης. Τα τρία μοντέλα αρχικά εφαρμόστηκαν στον συνολικό πληθυσμό της μελέτης και στη συνέχεια στην ομάδα μόνο των ασθματικών παιδιών. Επιλέχθηκε η έκφραση των αποτελεσμάτων με τη χρήση των τυποποιημένων συντελεστών παλινδρόμησης (Beta). Αποτελέσματα: Η τιμή του KIDMED στον συνολικό πληθυσμό της μελέτης ήταν 5.70 ± 1.94 (ΜΤ± ΤΑ) και ο συντελεστής μεταβλητότητας ήταν 34.0%. Και οι δύο ομάδες εμφάνιζαν μέτριο βαθμό συμμόρφωσης με το πρότυπο της μεσογειακής διατροφής και η τιμή του KIDMED ήταν παρόμοια στις 2 ομάδες. Δεν βρέθηκε συσχέτιση ανάμεσα στο KIDMED και στο BMI z-score (p 0.20). Τα ασθματικά παιδιά με καλύτερο έλεγχο του άσθματος (ACT>19) εμφάνιζαν υψηλότερη τιμή στο KIDMED (6.2±1.81) σε σχέση με τα ασθματικά παιδιά με μη ικανοποιητικό έλεγχο του (ACT<19) (4.96±1.68), δείχνοντας ότι είχαν σημαντικά καλύτερη συμμόρφωση με το μοντέλο της μεσογειακής διατροφής (p 0.0014). Η IL-4 σχετίστηκε σε βαθμό στατιστικά σημαντικό με την IL-33, τόσο στον συνολικό πληθυσμό, όσο και στην ομάδα των ασθματικών και των υγιών παιδιών (r=0.51, p<0.001; r=0.53, p 0.003) αντίστοιχα. Δεν βρέθηκε σχέση ανάμεσα στην IL-17 και στις άλλες 2 κυτταροκίνες. Όταν εφαρμόστηκαν τα πολυπαραγοντικά μοντέλα στο σύνολο του πληθυσμού, η μόνη στατιστικά σημαντική θετική συσχέτιση που αναδείχθηκε ήταν ανάμεσα στην IL-17 και την παρουσία άσθματος (Beta:0.52, p 0.010). Όταν όμως η ανάλυση περιορίστηκε στον ασθματικό πληθυσμό, η βαθμολογία στο KIDMED βρέθηκε να σχετίζεται σε βαθμό στατιστικά σημαντικό και με τις τρείς ιντερλευκίνες, IL-4, IL-33 και IL-17 (Beta: -0.56, p 0.007; Beta: 0.57, p 0.010; Beta: -0.62, p 0.017) αντίστοιχα. Συμπεράσματα: Τα ευρήματά μας ενισχύουν σημαντικά την υπόθεσή μας, καταδεικνύοντας μια σαφή σχέση ανάμεσα στη μεσογειακή διατροφή και τις ιντερλευκίνες IL-4, IL-33 και IL-17. Η αρνητική συσχέτιση της IL-4 με το KIDMED στα ασθματικά παιδιά υποδηλώνει έναν ανασταλτικό ρόλο της μεσογειακής διατροφής στην παραγωγή της IL-4. Στη μελέτη μας, η IL-17 εμφανίζει αρνητική συσχέτιση με το KIDMED φανερώνοντας ότι η αντιφλεγμονώδης δράση της μεσογειακής διατροφής ασκείται και μέσω της μείωσης των επιπέδων της IL-17 στους ασθματικούς ασθενείς. Το KIDMED βρέθηκε να σχετίζεται θετικά με τα επίπεδα της IL-33 στα ασθματικά παιδιά, όπου η καλύτερη συμμόρφωση με τη μεσογειακή διατροφή επάγει την παραγωγή της IL-33. Ο ρόλος της IL-33 στη φλεγμονή των αεραγωγών δεν είναι ενιαίος και διαδραματίζει σημαντικό ρόλο στην καταστολή της φλεγμονής και στην ιστική επανόρθωση. Οι περιπτώσεις όπου η δράση της IL-33 στο άσθμα είναι καταστροφική, αντιστοιχούν στην αποτυχία των ρυθμιστικών και επανορθωτικών μηχανισμών που ελέγχονται από αυτή (Treg κύτταρα, ILC2s και M2 μακροφάγα), να υπερνικήσουν την συνεχιζόμενη ιστική καταστροφή. Συμπερασματικά, τα αποτελέσματα μας υποδηλώνουν ότι η μεσογειακή διατροφή ρυθμίζει την παραγωγή κύριων φλεγμονωδών διαμεσολαβητών του άσθματος, ασκώντας προστατευτική δράση, και πιθανότατα είναι το ιδανικό μοντέλο διατροφής των ασθματικών ασθενών.