1,25-дигідроксихолекальциферол запобігає та пом’якшує симптоми експериментального запалення мишей

Margherita T. Cantorna, Carey Munsick, Candace Bemiss, Brett D. Mahon, 1,25-Dihydroxycholecalciferol Запобігає і пом'якшує симптоми експериментальної мишачої запальної хвороби кишечника, The Journal of Nutrition, том 130, випуск 11, листопад 2000, сторінки 2648–2652, https://doi.org/10.1093/jn/130.11.2648

симптоми

АНОТАЦІЯ

Анекдотичні дані свідчать про те, що кількість вітаміну D, доступного в навколишньому середовищі або від сонячних променів, або від дієти, може бути важливим фактором, що впливає на розвиток запальної хвороби кишечника (ВЗК) у людини. Ми перевірили гіпотезу щодо вітаміну D на експериментальній моделі ВЗК на тваринах. У мишей-нокаутів (КО) Інтерлейкіну (IL) -10, у яких спонтанно розвиваються симптоми, схожі на людську ВЗК, спостерігалося дефіцит вітаміну D, достатній вміст вітаміну D або доповнення активним вітаміном D (1,25-дигідроксихолекальциферол). У дефіцитних вітаміном D мишей IL-10 KO швидко розвинулася діарея та хвороба, що спричинила смертність. На відміну від цього, у мишей з достатньою кількістю вітаміну D IL-10 KO не розвивається діарея, не трапляються і не гинуть. Доповнення 50 МО холекальциферолу (5,0 мкг/день) або 1,25-дигідроксихолекальциферолу (0,005 мкг/день) суттєво (Р

Ідентифікація рецепторів вітаміну D в мононуклеарних клітинах периферичної крові викликала ранній інтерес до вітаміну D як регулятора імунної системи (Bhalla et al. 1983, Provvedini et al. 1983). Зокрема, клітини CD4 + Th мають рецептори вітаміну D і, отже, є мішенями для вітаміну D (Veldman et al. 2000). Гормонально активний вітамін D [1,25-дигідроксихолекальциферол; 1,25 (OH) 2D3] пригнічує розвиток принаймні двох експериментальних аутоімунних захворювань (Cantorna et al. 1996 та 1998a). In vitro 1,25 (OH) 2D3 пригнічував проліферацію Т-клітин і зменшував вироблення інтерлейкіну (IL) -2, інтерферону (IFN) -γ та фактору некрозу пухлини (TNF) -α (Lemire and Adams 1992). В умовах in vivo було показано, що ін’єкції 1,25 (OH) 2D3 інгібують реакцію гіперчутливості уповільненого типу, пов’язану з реакцією клітин Т-Th1-хелперів типу 1 (Lemire and Archer 1991, Lemire 1992). Вітамін D є потужним регулятором імунної системи загалом і Т-клітин зокрема.

Що стосується ВЗК, імуно-опосередкована атака проти шлунково-кишкового тракту (Niessner and Volk 1995, Podolosky 1991). Було показано, що Т-клітини, які переважно продукують цитокіни Th1 (IL-2, IFN-γ та TNF-α), передають симптоми, подібні Крону, наївним мишам (Aranda et al. 1997, Bregenholt and Claesson 1998), а також продукція цитокінів Th1 пов'язана з ВЗК і у людей (Niessner and Volk 1995). Показано, що лікування 1,25 (OH) 2D3 пригнічує розвиток інших експериментальних аутоімунних захворювань, опосередкованих Т-клітинами (розсіяний склероз та артрит; Cantorna et al. 1996 та 1998a). Перевірено гіпотезу про те, що вітамін D (завдяки виробництву 1,25-дигідроксихолекальциферолу) пригнічує розвиток та прогресування ВЗК.

Нещодавно було розроблено ряд трансгенних тварин, у яких симптоми ВЗК виникають спонтанно. Однією з найкращих тваринних моделей для хвороби Крона є нокаутована миша IL-10 (KO) (Kuhn et al. 1993, Mac Donald 1994). У звичайних установках для тварин у мишей IL-10 KO розвивається ентероколіт протягом 5–8 тижнів життя (Kuhn et al. 1993). Приблизно 30% мишей IL-10 KO гинуть після розвитку важкої анемії та втрати ваги (Kuhn et al. 1993). Ентероколіт, що розвивається у мишей IL-10 KO, зумовлений неконтрольованою імунною відповіддю на звичайну мікрофлору, оскільки у вільних від зародків мишей IL-10 KO не розвивається хвороба. Крім того, у мишей, вирощених у спеціальних установках, вільних від патогенів, розвивається легше захворювання, яке не призводить до загибелі мишей (Kuhn et al. 1993). Існують обмеження, пов’язані з вивченням мишей IL-10 KO як моделі ВЗК. Якщо вітамін D є регулятором вироблення IL-10, то результати на цій тваринній моделі можуть не відображати “нормальну” імунну відповідь. Однак у пацієнтів з хворобою Крона виявляються подібні симптоми, у них пригнічується вироблення ІЛ-10 і вони успішно лікуються ІЛ-10 (Narula et al. 1998).

МАТЕРІАЛИ І МЕТОДИ

Вікові та статеві миші C57BL/6 IL-10 KO та миші дикого типу (WT) були отримані в племінній колонії Пенсильванського державного університету; племінні пари були отримані з лабораторії Джексона (Бар-Харбор, Міссурі). У приміщеннях для тварин в Університеті штату Пенсільванія відсутні специфічні патогени, і тому розведення мишей IL-10 KO було успішним. Усі описані процедури були розглянуті та схвалені Інституційним комітетом з догляду та використання тварин Пенсильванського державного університету 25.01.99 р., Номер IACUC: 98118-A0.

Дієти

З одного пулу племінних самок, котрих годували комерційною мишачою дієтою (№5105 Ralston Purina; Richmond, IN), відбирали самок у тиждень вагітності 2 та розподіляли випадковим чином на дві групи. Годування вагітних дам дієтою з дефіцитом вітаміну D гарантувало, що у відлучення вік вітаміну D буде дефіцитом до 5 тижнів (Cantorna et al. 1996). Всім мишам годували синтетичні дієти, виготовлені в лабораторії [(Yang et al. 1993), модифіковані від Smith et al. (1987)]. У мишей був дефіцит вітаміну D, достатній вітамін D або доповнений 1,25 (OH) 2D3. Мишей розміщували під жовтим світлом, щоб запобігти синтезу вітаміну D в шкірі. Усі миші відчували дефіцит вітаміну D до відлучення.

3-тижневих мишей з дефіцитом вітаміну D випадковим чином розподіляли до різних груп лікування, як описано нижче. Оскільки лікування інших експериментальних аутоімунних захворювань 1,25 (OH) 2D3 було найефективнішим, коли вміст кальцію в їжі був високим (дієта 1 г/100 г), усіх мишей годували дієтами з високим вмістом кальцію (Cantorna et al. 1999). Експериментальні дієти свіжо готували і замінювали кожні 2-3 дні під час експерименту. Щоб гарантувати, що 1,25 (OH) миші, оброблені 2D3, з’їли всю надану добавку, харчові чашки, що містять 8 г дієти, замінювали через день (повністю з’їдали) протягом кожного експерименту (Cantorna et al. 1996, та 1998а). Для моніторингу токсичності вітаміну D щодня спостерігали 1,25 (OH) 2D3 мишей на наявність ознак гіперкальціємії, включаючи загальний стан здоров’я та втрату ваги.

Лікування вітаміном D.

В експерименті 1 у 3-тижневих мишей з дефіцитом вітаміну D або підтримували дефіцит вітаміну D, або переходили на експериментальну дієту, яка включала 5,0 мкг холекальциферолу на добу (достатньо вітаміну D). Ступінь тяжкості розвитку ВЗК порівнювали у мишей із дефіцитом вітаміну D та достатньою кількістю вітаміну D.

В експерименті 2 мишей із дефіцитом вітаміну D, яким було 3 тижні, було розділено на дві групи. Одна група мишей підтримувала дієту з дефіцитом вітаміну D, а інша група отримувала 0,005 мкг/день 1,25 (OH) 2D3. Мишей з дефіцитом вітаміну D та 1,25 (OH) 2D3-мишей було вбито через 4 тижні у віці 9 тижнів.