栄養障害と治療のジャーナル

概要

栄養学会議 2015: ビタミン E アイソフォームがアレルギー疾患を制御する - ジョーン・クック・ミルズ - ノースウェスタン大学医学部

ジョーン・クック・ミルズ

喘息は、環境と遺伝の複雑な相互作用によって発生します。喘息の臨床研究と動物モデルでは、ビタミン E やビタミン D などの食事因子が喘息リスクの予防に効果があることが示されています。このレビューでは、ビタミン E のトコフェロール アイソフォームの相反する調節機能とビタミン D の喘息における調節機能について説明し、喘息の世界的な有病率の変動が、少なくとも部分的にはこれらの食事成分によって説明できる可能性がある理由について説明します。

喘息は、環境要因と遺伝要因の複雑な相互作用から生じる不均一な疾患です。世界保健機関は、1950 年から現在までに喘息の有病率が、喘息の発生率が高い国、喘息の発生率が中等度の国、喘息の発生率が低い国を含む多くの国で、わずか数十年の間に増加したと報告しており、地域環境が重要な役割を果たしていることを示唆しています。数十年にわたる喘息の発生率の顕著な上昇と、国や移住者による発生率の違いは、食事などの地域環境が喘息の発症に重要な役割を果たしていることを示唆しています。過去 40 年間の環境変化の 1 つは、食事や乳児用調製粉乳中のビタミン E の d-γ-トコフェロール アイソフォームの増加です。私たちは最近、喘息のマウス モデルで γ-トコフェロールがアレルギー性肺炎を悪化させることを実証し、ヒトでは血漿中の γ-トコフェロール濃度が高いと肺機能が低下することを報告しました。また、別のビタミンであるビタミンDの経時的減少が喘息の発生率増加と関係していることも示唆されています。このレビューでは、ビタミンDによる喘息の調節と、ビタミンEの特定のアイソフォームがヒトおよび肺炎の動物モデルにおける喘息に及ぼす複雑で潜在的に保護的な効果について説明します。また、喘息の世界的有病率のばらつきが、少なくとも部分的には、国別の血漿γ-トコフェロール濃度によってどのように説明できるかについてもレビューします。私たちの研究は、食事や組織内に最も多く含まれる2種類のビタミンE（d-α-トコフェロールとd-γ-トコフェロール）によるアレルギー性炎症の調節に特化しています。私たちは、アレルギー性炎症の際に、in vitroでα-トコフェロールが内皮を介した白血球動員を阻害し、γ-トコフェロールが好酸球と樹状細胞の動員のための内皮細胞タンパク質キナーゼCαの活性化を促進することを実証しました。具体的には、γ-トコフェロールはPKCの作動薬で、α-トコフェロールはPKCの拮抗薬です。生体内では、α-トコフェロールの補給により成体マウスの好酸球アレルギー性肺反応が阻害され、α-トコフェロールは成人の肺のスパイロメトリーの改善と関連しています。注目すべきことに、γ-トコフェロールには逆の機能があります。ヒトでは、血漿中のγ-トコフェロール濃度が5倍高いと、21歳までの成人の肺のスパイロメトリーが低下するため、トコフェロールアイソフォームは人生の早い段階で調節的役割を果たしていることが示唆されます。臨床所見および動物モデルでは、アレルギーのある母親の子孫はアレルゲンへの反応性が向上しています。

The average human plasma γ-tocopherol levels are 2 to 5 times higher in the United States than those of many European and Asian countries whereas the average human plasma α-tocopherol levels are relatively similar among these countries. This 5-fold higher level of human plasma γ-tocopherol is similar to the 5-fold increase in plasma γ-tocopherol in mice that increased allergic lung inflammation with γ-tocopherol administration. The high human plasma γ-tocopherol levels in the United States are consistent with soybean oil, which is high in γ-tocopherol, as the predominant food oil in the United States. It is reported that dietary oils influence plasma tocopherol levels in humans. In studies with soybean oil administration, plasma γ-tocopherol is elevated 2–5 fold in humans and hamsters. Also, in a study in which olive oil or soybean oil was administered to preterm human infants starting 24 hrs after birth, there was a significant 1.5 fold increase in plasma α-tocopherol after feeding with olive oil as compared to feeding with soybean oil, but unfortunately, γ-tocopherol was not reported. It is reported that as countries assume western lifestyles, diets change including increased consumption of soybean oil. In contrast to high levels of γ-tocopherol in soybean oil, γ-tocopherol is low in other oils such as sunflower oil, safflower oil and olive oil that are used in several European and Mediterranean countries. There are also differences in asthma prevalence among racial and ethnic groups. However, studies examining vitamin E association with clinical outcomes generally adjust for several known confounding factors such as gender, age, body mass index, race, and smoking. Although there may be other differences regarding the environment and genetics of people in different countries, the outcomes for tocopherol isoforms and asthma in clinical studies are consistent with the studies demonstrating opposing functions of the tocopherol isoforms on leukocyte recruitment and allergic inflammation in mice.

動物モデルにおけるトコフェロールアイソフォームの相反する調節機能の発見は、ヒトの肺機能にも応用できることを報告した。我々は、スパイロメトリーとトコフェロールアイソフォームのデータが利用可能な米国の若年成人の冠動脈リスク発症（CARDIA）多施設コホートで4526人の成人を分析した。このコホートでは、研究設計により、黒人と白人、女性と男性の数が同数であった。興味深いことに、γ-トコフェロールの血清濃度の上昇はFEV1またはFVCの低下と関連していたが、α-トコフェロールの血清濃度の上昇はFEV1またはFVCの上昇と関連していた。これら 2 つのトコフェロールは相反する機能を持つため、臨床研究におけるトコフェロールアイソフォームの相反する機能の解析には、相反するトコフェロールの濃度が低く、最も競合しない相反効果を引き起こしている場合に、トコフェロールアイソフォームと臨床結果との関連があるかどうかを判断するための血漿トコフェロールの四分位数を含めることを提案します。このアプローチを使用して、CARDIA コホートの解析で最近、性別、年齢、BMI、人種、喫煙などのいくつかの既知の交絡因子を調整した上で、非喘息患者と喘息患者において、血漿 γ-トコフェロールは肺機能 (FEV1) と逆相関し、血漿 α-トコフェロールは肺機能 (FEV1) と正相関することを実証しました。したがって、血漿 α-トコフェロールと γ-トコフェロールと肺機能との関連については相反する結果がありました。これは、動物モデルでのこれらのトコフェロールのメカニズム研究と一致しています。

母親にα-トコフェロールまたはγ-トコフェロールを補給すると、子孫のアレルギー反応の発達がそれぞれ抑制または促進されることを実証しました。これらの結果は、アレルギーのある母親にトコフェロールアイソフォームを補給することや、将来のグループにおけるアレルギーの増殖について推論するものです。

注:この研究の一部は、2015 年 10 月 26 日から 28 日まで米国イリノイ州シカゴで開催された第 4 回国際栄養会議および展示会で発表されました。