Zeitschrift für Lebensmittel- und Ernährungsstörungen

Klinische Ernährung 2017: Glutathion in der parenteralen Ernährung verhindert sowohl oxidativen Stress als auch Hypoalveolarisierung in den Lungen neugeborener Meerschweinchen – Jean Claude Lavoie – Universität Montreal

Jean-Claude Lavoie

Einleitung: Peroxide, die parenterale Nahrung (PN) verunreinigen, stehen im Zusammenhang mit der Oxidation der Redoxkapazität von Glutathion im Blut von Frühgeborenen (<30 Wochen alt) und in den Lungen von Tiermodellen mit neonataler PN. Diese oxidierten Redox- und Peroxide stehen im Zusammenhang mit bronchopulmonaler Dysplasie bei Frühgeborenen und verursachen bei Tieren den Verlust von Alveolen durch Apoptose. Glutathion entgiftet Peroxide und reguliert das Redoxpotential. Frühgeborene haben jedoch einen niedrigen Glutathionspiegel. Glutathion wird aus der Leber gewonnen, wo Methionin in Cystein umgewandelt wird, dessen Verfügbarkeit die Glutathionmischung einschränkt. Peroxide aus PN hemmen die Methioninadenosyltransferase, die Hauptverbindung, die Cystein verursacht. Daher haben Frühgeborene eine eingeschränkte Fähigkeit, Peroxide zu entgiften.

Hypothese: Eine Erhöhung des Glutathionspiegels bei PN gleicht die geringe Fähigkeit der Leber aus, Glutathion effektiv zu verarbeiten und schont so die Lungenfunktion.

Methode: Am dritten Lebenstag erhielten Meerschweinchen (N=55) über einen Jugularkatheter PN (Dextrose, Aminosäuren, Lipide, Nährstoffe, Elektrolyte), angereichert mit Glutathion (0, 50, 120, 165, 270, 370, 650 μg GSSG/kg/d). GSSG wurde anstelle von GSH verwendet, da es eine bessere Stabilität in PN und eine vergleichbare Wirksamkeit in vivo aufweist. Eine Vergleichsgruppe (keine Kontrolle, oral aufgenommen) diente als Referenz. Nach 4 Tagen wurden Lungenproben entnommen, um GSH, GSSG, Redoxpotential (Dünnelektrophorese) und Alveolarisationsprotokoll (AI) (Anzahl der Aufnahmen zwischen einer 1-mm-Linie und histologischen Strukturen) zu bestätigen. Je höher das AI, desto höher die Anzahl der Alveolen. Daten (Mittelwert ± SEM) von Tieren unter PN wurden mittels ANOVA analysiert, p < 0,05.

Hintergrund: Die parenterale Ernährung (PN) wird durch Peroxide degradiert, die oxidativen Stress (oxidiertes Redoxpotential) und Hypoalveolarisierung in der Lunge von Säuglingen auslösen. Bei menschlichen Frühgeborenen ist die PN mit einem oxidierten Redoxpotential und einer größeren Prävalenz von bronchopulmonalen

Dysplasie (BPD). Peroxide werden durch Glutathion entgiftet, das bei Frühgeborenen unzureichend ist. Hypothese: Eine Verbesserung des Glutathionspiegels bei Frühgeborenen verhindert die durch oxidativen Stress verursachte Entwicklung von BPD.

Ziele: Untersuchung des Einflusses von Glutathion auf die Reaktionsrate im PN-Alveolarisationsprotokoll und der aspiratorischen Redoxkapazität von Glutathion (expliziter oxidativer Stressmarker für Peroxide) bei jungen Meerschweinchen.

Ergebnisse: Die Ergebnisse der Studie waren wie folgt: Redox: Dosen 0–270 = -2091; Dosen 440–1065 = -2172; p < 0,01; Kontrolle (ohne Manipulation): -2162 mV. GSH: 0–270 = 291; 440–1065 = 301; Kontrolle = 361 nmol/mg Prot. GSSG: 0–270 = 0,820,08; 440–1065 = 0,380,04; p < 0,01; Kontrolle = 0,490,07 nmol/mg Prot. Alveolen: 0–200 = 261; 270–1065 = 301; p < 0,01; Kontrolle = 332 Zählungen/mm.

Es gab keinen Unterschied im Alveolarisierungsprotokoll zwischen Gruppen, die Dosen von 0 bis 120 μg/kg/Tag (25,9 ± 0,6 Aufnahmen/mm) erhielten, und zwischen Gruppen mit Dosen zwischen 165 und 650 μg/kg/Tag (30,5 ± 0,6 Aufnahmen/mm). Der Unterschied zwischen den niedrigsten (0–120 μg/kg/Tag) und den höchsten Dosen (165–650 μg/kg/Tag) war jedoch sehr groß (p<0,001). Der Kontroll-AI-Wert betrug 29,4 ± 1,2 Aufnahmen/mm. Die Erhöhung des GSSG-Gehalts bei PN ermöglichte eine signifikante (r2 = 0,47; p < 0,001) Senkung des Redoxpotentials, vom oxidierten Zustand von - 205 ± 2 bei PN ohne GSSG auf - 215 ± 2 mV bei der höchsten Dosierung (650 μg/kg/d); Kontrolle = - 222 ± 3 mV. GSSG bei PN war zudem mit sinkenden GSSG-Werten (r2 = 0,49; p < 0,001) verbunden, von 0,84 ± 0,10 bei PN ohne GSSG auf 0,38 ± 0,06 nmol/mg Protein bei der höchsten Dosierung (650 μg/kg/d); Kontrolle = 0,35 ± 0,07 nmol/mg Protein. Es gab keine Auswirkungen auf GSH (mittlere Schätzung von 29 ± 1 nmol/mg Protein).

Schlussfolgerung: Die Zugabe von Glutathion in die PN verhindert aspiratorischen oxidativen Stress. Die Dosis-Reaktionskurve empfiehlt eine bestimmte minimale Dosis GSSG, um die Alveolarintegrität aufrechtzuerhalten. Niedrigere Dosen waren verschwenderisch, während höhere Dosen nutzlos sind, da die Alveolarisierungsaufzeichnung ein Niveau mit einem Durchschnittswert erreichte, der dem der Vergleichsgruppe entsprach. Diese vorklinische Studie liefert wichtige Daten, die für die klinische Phase-I-II-Studie dienen werden, die wir bald beginnen.

Diskussion: Die Erhöhung des Glutathions in der PN ermöglicht die Entgiftung von Peroxiden (niedrigeres GSSG), wodurch die Oxidation von Redox und der Verlust von Alveolen verhindert werden. Ein klinischer Bericht wird in Kürze erwartet.