文摘

氧化应激和血管内皮功能障碍的特点建立囊性纤维化(CF)。氧化应激可能导致血管功能障碍通过抑制一氧化氮(NO)的生物利用度。目的。确定摄入单一抗氧化剂鸡尾酒(AOC)提高CF患者血管内皮功能。方法。在18 CF患者(年龄8-39 y),肱动脉血流介导扩张(FMD)使用多普勒超声评估之前,两个小时后一个AOC ( ;1000毫克维生素C, 600 IU维生素E,和600毫克α-酸)或安慰剂( )。在亚组病人( ),血清浓度的变化α生育酚和氢过氧化脂质(LOOH)评估后AOC,安慰剂。结果。一个重要的( )增加AOC口蹄疫之后( ),相比安慰剂后没有变化( )。此外,AOC与安慰剂相比,预防减少α生育酚( vs。 , )和倾向于减少LOOH ( vs。 , )。结论。这些数据表明,摄入抗氧化剂鸡尾酒可以改善血管内皮功能,改善氧化应激在CF患者,提供证据表明,氧化应激是一个关键因素在CF血管内皮功能障碍。

1。介绍

囊性纤维化(CF)是最常见的常染色体隐性遗传病在北美。而缩短寿命的疾病通常是由于肺部感染(1],CF患者还患有各种系统性并发症包括胃肠道功能障碍,免疫,内分泌和肌肉骨骼系统2,3]。

血流介导的扩张(FMD)技术是一种广泛使用的,非侵入性导管血管内皮功能的生物测定4- - - - - -6)和一氧化氮(NO)生物利用度(7]。我们组最近提供了证据的微血管和导管动脉内皮功能紊乱患者的CF (8,9];然而,引起血管内皮功能障碍的机制,在这个人口尚未阐明。

相当多的证据表明,系统性的CF(氧化应激是一个功能10- - - - - -16),可能导致减少的生物利用度和随后的内皮功能障碍(17]。在CF,自由基之间的这种不平衡生产和中和自由基的抗氧化剂产生由于持续升高的免疫激活(16,18)饮食不足和外源性抗氧化剂的吸收不良(11,16,18]。政府口服抗氧化剂已经证明暂时减少氧化应激和改善血管功能在其他人群19- - - - - -22];然而,氧化应激的作用在血管功能障碍患者的CF是未知的。因此,本研究试图测试的假设一个剂量的抗氧化剂鸡尾酒会减少氧化应激和改善血管内皮功能,而安慰剂后不会观察到变化的条件。

2。材料和方法

2.1。参与者

图1说明了招聘和测试过程的参与者在这个研究。基于抗氧化功效的鸡尾酒(AOC)在其他临床人群(20.,22],AOC的概念证明疗效试验是在9日进行的患者在一次访问。这项初步研究后,9额外的CF患者招募参加一个双盲,随机,安慰剂对照,交叉试验的病人获得了AOC (CF-AOC)和安慰剂(CF-PLC)以随机的顺序在不同的实验。我们的患者人群,50%是纯合子F508del, 22%是F508del / G551D,与一份F508del 22%是杂合的,11%的人没有F508del杂合的。只有四门突变患者调制器疗法(ivacaftor),并一直在测试前至少3个月。进一步检查AOC对氧化应激的影响,循环氧化应激的标记AOC平衡之前确定,2小时后或安慰剂治疗。18人口匹配(年龄、性别、身高、体重、BMI)健康控制招募提供参考标准的血管功能和确定治疗的疗效反应CF患者,对照组不接受任何治疗也没有任何pre -后处理生物标志物评估。


图1
示意图说明招聘/注册过程和整体实验设计。血流介导扩张(FMD)评估健康对照组( )和CF患者( )后一种抗氧化剂鸡尾酒(AOC)。子群的CF患者( ),氧化应激指标平衡进行评估后摄入的AOC,安慰剂条件。

所有患者登记,如果他们有一个临床诊断基于积极的CF汗水测试和基因型分析。参与者被排除在外,如果他们(1)了 的预测,(2) ,(3)自我报告是一个吸烟者,(4)被诊断为肺动脉高压,(5)当时怀孕或护理的调查,(6)的临床诊断心血管疾病,高血压,或CF-related糖尿病(7)(即规定任何作用于血管的药物。,硝酸盐、β-受体阻滞剂和血管紧张素转换酶抑制剂)。所有的参与者和儿童的父母提供书面和口头同意/同意之前参与。研究协议都是在奥古斯塔大学制度审查委员会批准。本研究注册到clinicaltrials.gov网站(#NCT01772758)。

2.2。实验设计

所有参与者报告综合血管和运动生理学实验室的格鲁吉亚预防研究所(LIVEP)进行初步的访问,包括知情同意过程,身体成分的评估和基线肺功能测试(击球)。每个实验的访问中,参与者早上报LIVEP一夜后快速从中度到剧烈的身体活动投了弃权票24小时之前的调查。病人被要求遵守日常肺治疗的时机和早晨来实验室后气道间隙和吸入药物。货到后,击球和手足口病进行了基线评估,和静脉血液样本。病人被给予口服AOC (CF-AOX;1000毫克维生素C, 600 IU维生素E,和600毫克α-酸)或安慰剂的视觉相似的鸡尾酒(CF-PLC;蔗糖或半乳糖)。摄入的治疗后,病人安静休息了两个小时,和一个后治疗手足口病。

2.3。参与者特点和临床实验室值

身高和体重测定使用测距仪和标准平台规模(CN20, DETECTO©,韦伯,密苏里州)和用于计算身体质量指数(BMI)。体脂百分比、脂肪量和无脂质量测定使用双能x线吸收仪(qdr - 4500 w;Hologic沃尔瑟姆,MA),休息收缩期和舒张期血压进行评估使用建立协议(23]。休息氧饱和度是获得使用红玛瑙II指尖传感器(Nonin医疗、普利茅斯、锰)。禁食浓度的总胆固醇(TC)、高密度脂蛋白(HDL)、低密度脂蛋白(LDL)、甘油三酯(TG)和葡萄糖得到使用Cholestech LDX护理点分析仪(Alere Inc .,斯卡伯勒,我)。血红蛋白和血细胞比容测定使用HemoPoint H2分析仪(Stanbio实验室,Boerne, TX)。高敏c反应蛋白浓度(hsCRP)获得标准的核心实验室技术(美国实验室公司控股,伯灵顿,NC)。

2.4。生物标记物的氧化应激和脂溶性抗氧化剂

氧化应激的标记平衡前测定和AOC, PLC的管理。等离子体浓度8-isoprostane(开曼化工、安阿伯、MI)和硝基酪氨酸(细胞生物学实验室Inc .,圣地亚哥,CA)通过比色测定测定后,制造商的指示。血清总氢过氧化物(LOOH)浓度测定的亚铁oxidation-xylenol橙色(FOX1)试验24)使用协议之前被我们组(25]。

血清α生育酚,γ生育酚、视黄醇、番茄红素测定用高效液相色谱法(HPLC)如前所述协议由我们组(25]。数据分析使分析软件(水域,爱尔兰)。

2.5。肺功能测试(击球)

评估肺功能进行使用EasyOne Pro®实验室系统(ndd医疗技术、安多弗MA)来确定用力肺活量(FVC), FEV1(左),FEV1预测(%),FEV1/ FVC,用力呼气流量(FEF 25 - 75%25 - 75在所有参与者根据美国胸科学会标准(26]。简单地说,在美国胸科学会建议(27),至少三个可再生的试验在每个参与者完成,和最好的三个可接受的用力呼气动作被用于分析。欧洲呼吸协会全球肺功能行动肺活量的参考标准被用来确定预测数据集的比例(28]。

2.6。血流介导的扩张和剪切率

肱动脉口蹄疫决心使用多普勒超声(GE Logiq 7日医疗系统,密尔沃基,WI)执行按照发表的指南(29日)和方法之前被我们组(8,30.]。简单,同时b型和肱动脉的血流速度资料进行评估,使用12 MHz超声成像线性传感器。收购基线值后,前臂闭塞袖口放置立即远端内侧上髁迅速膨胀到250毫米汞柱为5分钟(E-20快速充袖口Hokanson)诱导动脉闭塞,然后泄气诱导肱动脉反应性充血。非线性波门(AccuSync 72, AccuSync医学研究,米尔福德,CT)被用来捕捉舒张动脉直径自动离线分析的臂动脉血管舒张(医学影像应用程序、珊瑚镇IA)。最大的5 s直径平均袖口释放后用作峰值响应。手足口病被表示为百分数增加峰值从基线直径和直径也相对于剪切速率(手足口病/剪切)。

累积剪切速率(曲线下的面积(AUC (s1)))和手足口病/剪切测定如前所述,我们组(8,30.]。绝对改变直径,直径、峰值和峰值时间膨胀计算和报告根据出版的指南和建议(31日)提供一个综合评价的血管内皮功能。

2.7。统计分析

所有分析使用SPSS版本24 (IBM公司,萨默斯,纽约)。描述性统计,生成和范围以及进行正常检查。独立的 - - - - - -测试进行了识别不同的人口统计、临床实验室指标,和肺功能参数CF患者和健康对照组之间。比较的基线(预处理)之间的手足口病测试参数CF-AOC和CF-PLC团体使用独立进行 - - - - - -测试。双向时间(集团)方差分析是用来测试pre -后处理差异口蹄疫的参数测试和标记AOC, PLC之间的氧化应激。协变量与疾病严重程度(FEV有关1预测(%)和糖化血红蛋白指数血糖控制在适当的地方)包含在回归模型。尺度效应(部分埃塔的平方( ))交互方差分析的报告,值为0.01,0.06,和0.14对应小,介质,分别和大的影响(32]。给出的值 除非另有注明。一个 被认为是对所有分析具有统计学意义。

3所示。结果

3.1。参与者特点、临床实验室的价值观,和肺功能

基线特征、临床实验室值和指标的CF患者和健康对照组肺功能展示在表1。没有人口或人体测量特征的差异之间的病人和控制;然而,患者表现出显著降低( )TC和HDL,显著提高( )hsCRP相比控制。没有FVC团体之间的差异;然而,患者绝对FEV显著降低1,FEV1预测(%),FEV1/ FVC, FEF25 - 75与控制(所有 )。此外,虽然热点2在一个正常水平的患者(98%),显著降低与控制( )。

表1
参与者特征、临床实验室标记和CF患者肺功能和控制。
3.2。血流介导扩张

图2演示了一个显著的改善( , )AOC后手足口病,而安慰剂后没有观察到变化。手足口病的其他参数测试展示在表2。有显著增加( )在手足口病规范化剪切速率(手足口病/剪切),减少高峰扩张(TTP; )CF-AOC CF-PLC,但不同组间没有变化( , 和 , ,分别)。而绝对直径明显更大的变化( , )CF-AOC与CF-PLC基线直径的变化( , ),最大直径( , ),和剪切率( , )组没有差异。


图2
改变流量介导扩张(FMD)在CF患者AOC治疗(CF-AOC; )或安慰剂(CF-PLC; )。 明显大于CF-PLC ( )。给出的值 。
表2
参数测试AOC CF患者完成治疗手足口病(CF-AOC; ),安慰剂条件(CF-PLC; ),或健康对照组( )。

除了CF患者数据,手足口病人口数据匹配,健康的参与者也在桌子上2作为一个控制正常血管内皮功能的参考。而预处理口蹄疫(%)没有明显不同CF-AOC或CF-PLC与控制( 和 ,分别),预处理手足口病/剪切显著降低( )CF-AOC与控制。然而这赤字,改善了AOC治疗后,导致恢复后治疗手足口病和手足口病/剪切相比控制( )。

没有区别CF-AOC或预处理CF-PLC和控制基线直径( 和 ,分别),峰值直径( 和 ),或绝对改变直径( 和 );然而,TTP是在控制和降低CF-AOC ( )和CF-PLC ( )。

3.3。生物标记物的氧化应激和脂溶性抗氧化剂

基线水平(预处理)α生育酚( vs。 , ),番茄红素( vs。 , ),和LOOH ( vs。 , )没有AOC PLC和之间的不同。图3说明了AOC氧化压力平衡后的变化或PLC。具体来说,减少α生育酚( , )和番茄红素( , )AOC明显减毒后与PLC控制糖化血红蛋白。虽然不重要,LOOH倾向于减少( , )后,AOC与PLC。额外的系统性的标记表明氧化应激和脂溶性抗氧化剂展示在表3。AOC治疗8-isoprostane变化( , ),硝基酪氨酸( , ),γ生育酚( , ),和视黄醇( , )都是类似于PLC。

(一)
(一)
(b)
(b)
(c)
(c)
图3
等离子体水平变化的抗氧化剂(a, b)和氢过氧化脂质(LOOH, (c)) AOC的CF患者治疗和安慰剂(PLC)条件( )。 显著区别治疗时控制糖化血红蛋白作为疾病严重度指数( )。
表3
生物标志物的CF患者氧化应激和脂溶性抗氧化剂AOC后治疗和安慰剂(PLC)条件( )。

4所示。讨论

囊性纤维化与各种系统性并发症包括血管内皮功能障碍(8,9]。然而,机制(s)导致CF这个障碍尚未阐明。我们所知,这是第一个研究探讨氧化应激作为一个潜在的机制,导致血管内皮功能障碍在CF。从目前的研究结果支持我们的假设,AOC的单剂量抒发显著改善血管内皮功能与安慰剂相比没有变化(图2)。此外,AOC治疗显著防止循环浓度的减少α生育酚和倾向于减少LOOH相比安慰剂(图3)。在一起,这些发现提供强有力的机械的证据表明氧化应激导致血管功能障碍患者的CF。

最近,我们的团队提供了第一个证据的管道——年轻的CF患者微血管内皮功能障碍(8,9]。手足口病的测试不仅是可再生的CF患者(33),但也允许非侵入性评价血管内皮功能(4- - - - - -6),重要的是,没有生物利用度(7]。摘要血管舒张也许是最重要的信号导致内皮功能保护作用对动脉粥样硬化的发展(34]。CF的氧化应激,建立特征(10- - - - - -16),可以产生负面影响血管内皮功能与过氧化物(没有快速反应35,36),减少没有生物利用度(17]。

氧化应激的病因在CF与肺和nonpulmonary疾病的表现。首先,CF直接导致慢性肺部感染,不仅有助于持续升高的促炎的免疫反应也导致生产过剩的活性氧(ROS)激活白细胞(16,18]。虽然基底(即炎症。,CRP) was higher in patients compared to controls (Table1),炎症生物标记没有评估我们没有预料到的任何变化单一AOC后全身炎症。第二,功能失调的囊性纤维化跨膜调节器(雌性生殖道)基因有助于胰腺功能不全和营养吸收不良(37导致胰酶的分泌减少,消化功能失调的脂质,最终,减少脂溶性维生素的吸收。事实上,其中一些基本的维生素作为抗氧化剂(如维生素A和E),及其吸收受损可能导致氧化应激。出于这个原因,许多规定与CF患者每日脂溶性维生素(如AquADEK);AOC然而,本研究中使用的可能更大的治疗可能有几个原因。首先,α生育酚,主要的脂质连锁中断抗氧化剂,只保持在抗坏血酸的存在38)两个鼓励回收和快速反应α生育酚。此外,α-酸,一个强大的利用(水和脂质)抗氧化剂39),减少艾滋病的脱氢抗坏血酸抗坏血酸(40),突出其回收能力和参与复杂的抗氧化网络。因此,AOC的组合抗氧化剂用于我们的协同作用,对抗氧化应激。实际上,使用安慰剂对照within-patient实验设计,我们的数据表明,AOC显著预防减少α生育酚和倾向于减少氧化应激(图的指标3)。此外,这些数据支持的能力CF AOC肠道吸收进入循环。AOC后令人鼓舞的是,手足口病在儿童和成人恢复到一个值与健康对照组相似,可能是由于改进的ROS缓冲能力和增加生物利用度(表2)。虽然目前调查的范围之外,不可能影响一个实验处理后的结果,我们不能排除雌性生殖道的潜在影响基因型和调制器疗法作用于血管。雌性生殖道基因表达内皮细胞和可能影响血管反应性独立的氧化压力平衡。进一步的研究当然是必要的澄清的潜在影响雌性生殖道疗法在CF的血管内皮功能。

综上所述,这些观测提供了令人信服的证据支持氧化应激的作用作为一个关键因素在CF血管内皮功能障碍。我们的研究表明,口服AOC能减少氧化应激和可能为CF患者提供治疗的好处。实际上,目前的研究结果值得进一步调查确定的影响(即延长。> 6个月),抗氧化治疗这类患者的氧化应激和血管功能。

4.1。临床意义

心血管疾病(CVD)的发展与内皮功能障碍[有着紧密的联系41],手足口病与减少1% ~ 8%增加未来心血管事件的风险(42]。在目前的研究中,AOC口蹄疫后观察治疗将增加1.9% ~ 15%未来心血管事件的风险减少。超出了潜在影响抗氧化治疗可能在CF CVD风险减少,先前的工作从我们小组与内皮功能障碍作为一个贡献者运动能力(8)和运动血流量调节(43),关键领域关心的CF患者考虑到运动不耐受是人口死亡率的独立预测指标(44,45]。因此,抗氧化治疗的治疗潜力在CF改善内皮功能可能具有深远的临床意义,需要进一步调查。

5。结论

这是第一个研究探讨氧化应激作为一个潜在的机制,导致血管内皮功能障碍患者的CF。重要的是,摄入单一口服抗氧化剂鸡尾酒治疗的病人不仅提高手足口病也恢复了内皮功能健康对照组的价值。集体,改善氧化应激平衡后加上改进的手足口病抗氧化剂鸡尾酒治疗表明,氧化应激是一个重要的贡献者在CF内皮功能障碍。未来的研究需要确定慢性抗氧化剂管理会导致持续的CF患者内皮功能的改善。

数据可用性

使用的数据来支持本研究的发现可以从相应的作者。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

确认

本文部分囊性纤维化基金会支持疗法Inc . (14 a0,万岁)和发现儿童健康研究所(好啊)。