Інформація призначена тільки для фахівців сфери охорони здоров'я, осіб,
які мають вищу або середню спеціальну медичну освіту.


Підтвердіть, що Ви є фахівцем у сфері охорони здоров'я.

"Child`s Health" 2 (70) 2016

Back to issue

The Efficacy of Vitamin D Supplementation in Children with Asthma and Atopic Dermatitis

Authors: Pavlyk O.V. - National Medical University named after O.O. Bohomolets, Kyiv, Ukraine

Categories: Pediatrics/Neonatology

Sections: Clinical researches

print version


Summary

Мета: вивчити ефективність терапії бронхіальної астми та атопічного дерматиту в дітей з урахуванням наявності поліморфізмів генів FLG та MTOR.
Методи: клініко-анамнестичний, лабораторні, інструментальні (спірографія з пробою на реверсивність обструкції бронхів, пікфлоуметрія), статистичні методи.
Результати. Додавання холекальциферолу до базисної терапії бронхіальної астми та атопічного дерматиту в дозі 1000 МО протягом 3 місяців приводило до вірогідного зниження частоти та тривалості загострень захворювання, зменшення кількості нічних нападів та нападів, що потребують госпіталізації, покращувало показники функції зовнішнього дихання, зменшувало застосування сальбутамолу за потреби для зняття симптомів та зменшувало індекс SCORAD.
Висновки. Проведене нами дослідження дало підстави зробити висновок про доцільність додавання холекальциферолу до базисної терапії бронхіальної астми та атопічного дерматиту в дозі 1000 МО протягом 3 місяців.

Цель: изучить эффективность терапии бронхиальной астмы и атопического дерматита у детей с учетом наличия полиморфизмов генов FLG и MTOR.
Методы: клинико-анамнестический, лабораторные, инструментальные (спирография с пробой на реверсивность обструкции бронхов, пикфлоуметрия), статистические методы.
Результаты. Добавление холекальциферола к базисной терапии бронхиальной астмы и атопического дерматита в дозе 1000 МЕ в течение 3 месяцев приводило к достоверному снижению частоты и продолжительности обострений заболевания, уменьшению количества ночных приступов и приступов, требующих госпитализации, улучшало показатели функции внешнего дыхания, уменьшало применение сальбутамола по необходимости для снятия симптомов и уменьшало индекс SCORAD.
Выводы. Проведенное нами исследование позволило сделать вывод о целесообразности добавления холекальциферола к базисной терапии бронхиальной астмы и атопического дерматита в дозе 1000 МЕ в течение 3 месяцев.

Objective: to evaluate the efficacy of the treatment for asthma and atopic dermatitis in children taking into account the presence of FLG and MTOR gene polymorphisms.
Methods: the clinical and anamnestic, laboratory, instrumental (spirometric test for reversibility of bronchial obstruction, peak expiratory flow rate measurement), statistical me­thods.
Results. Addition of cholecalciferol to the basic treatment of asthma and atopic dermatitis in a dose of 1,000 IU for 3 months resulted in significant reduction of the incidence and duration of exacerbations, reduced number of night attacks and attacks that require hospitalization, improved values of pulmonary function tests, decreased use of salbutamol as needed to relieve symptoms, and reduced SCORAD index.
Conclusions. Our study showed that cholecalciferol addition to the basic treatment of asthma and atopic dermatitis in a dose of 1,000 IU for 3 months will likely be of clinical use.


Keywords

вітамін D, однонуклеотидний поліморфізм, філагрин, білок-мішень рапаміцину, бронхіальна астма, педіатрія.

витамин D, однонуклеотидный полиморфизм, филаггрин, белок-мишень рапамицина, бронхиальная астма, педиатрия.

vitamin D, single-nucleotide polymorphism, fi­laggrin, rapamycin target protein, bronchial asthma, pediatrics.

Objective: The objective of this study was to evaluate the efficacy of vitamin D supplementation as a treatment of asthma and atopic dermatitis in children taking into account the presence of FLG and MTOR gene polymorphisms.

UV-B exposure declines progressively with distance from the Equator, creating a gradient that reduces intracutaneous VD3 production.  Evolutionary differences in cutaneous structure and function are more likely to provide an explanation for the observed increase in circulating 25-(OH)D3 levels in northern Europeans. A strong genetic component that links epidermal structure to VD3 status was shown, that further correlates the individual’s ability to generate VD3 during summer months’ UV exposure.

Filaggrin is a histidine-rich protein, generated in epidermal differentiation, that plays an initial structural role in the formation of the cornified envelope, and in promoting filament aggregation in corneocytes. Higher in the stratum corneum, FLG detaches from the cornified envelope, followed by its humidity-dependent hydrolysis into its constituent amino acids including trans-urocanic acid (t-UCA). t-UCA is the major endogenous UV-B filter of the stratum corneum, interdicting at least 50 % of incident UV-B in lightly-pigmented skin. Accordingly, down-regulation of FLG expression in organotypic human keratinocyte cultures yields lower-than-normal levels of t-UCA. The relationship between FLG mutation prevalence, 25-OH D3 serum levels and latitude shows a high degree of statistical correlation [Man L., 2015]. It was proposed that an increased prevalence of FLG mutations evolved relatively recently to insure adequate VD3 status in northern Europeans, who lived at high latitudes, and in cultures where seafood was not extensively consumed. A decrease in FLG results in a corresponding reduction in levels of t-UCA, the principal endogenous UV-B filter in lightly pigmented individuals. 

Researchers have shown that 1,25(OH)2D is able to regulate the mammalian target of rapamycin (MTOR) signaling pathway by stimulating expression of DNA damage-inducible transcript 4 (DDIT4), a potent suppressor of MTOR activity [Lisse TS, et al., 2011]. The MTOR system forms part of a pathway that integrates signals from environmental nutrients, energy, stress and growth factors and therefore plays a crucial role in directing cell proliferation, growth and differentiation. Given the role of MTOR as a “master regulator” of cell function, it seems likely that DDIT4-mediated inhibition of this pathway will also play a pivotal role in mediating cellular responses to 1,25(OH)2D, as well as provide new strategies for its use in allergic disease therapy.

Materials and methods: The study includes patients with asthma, N = 99; ages 5-18 years (8 ± 2,1): five children with minor rs11204981 genotype polimorphism in FLG gene and 50 children with polymorphism rs11121704 risk genotype in the gene MTOR. In order to study the effect of cholecalciferol addition to the clinical course of AD and asthma in children with FLG and MTOR genotype risk genes patients were divided into 2 groups. Children in the first group received basic therapy and cholecalciferol supplementation 1000 IU 1 time per day for 3 months. Dose of cholecalciferol was conditioned by the results of previous studies, conducted by Camargo CA Jr, Amestejani [Camargo CA Jr, 2014]. Children of the II-nd group received basic therapy for 3 months. Evaluation the efficacy of treatment was carried out on the following criteria: frequency of asthma exacerbation, severity of exacerbations, spirography parameters (FEV1) PEF daily variations, the use of salbutamol to relieve symptoms of asthma, index SCORAD. χ2 test was performed to investigate if there was any difference in the treatment efficacy between two groups before and after therapy. A p-value of less than 0.05 (p<0,05) was considered statistically significant.

Results: Supplementation of cholecalciferol to the basic treatment of asthma leads to improved controllability (χ2 =14,42; p <0.05). The analysis of data comparing the efficacy of treatment in the I-st and II-nd groups showed a statistically significant difference (χ2 =5,34; p <0.05).

Cholecalciferol addition to the basic treatment at a dose of 1,000 IU for 3 months leads to the use of lower doses of IGCS in patients with asthma (χ2 =3,74; p >0.05), thus reducing the risk of side effects of IGCS. In I-st group results after treatment have shown significantly reduced relapse rates (χ2 =14,91; p <0.05) and duration of exacerbations (χ2 = 8,71; p <0.05), in contrast to the II-nd group (p >0.05). Also cholecalciferol addition significantly reduces the index SCORAD. After the therapy SCORAD index improved in 12 children (54.54%) in the first group (χ2 = 9,053; p <0.05) compared with 6 (28.57%) in the II-nd group (χ2 =1,921; p >0,05). Thus, the addition of cholecalciferol reduces symptoms of AD, improving the status and function of the epidermal barrier.

Addition of cholecalciferol to the basic treatment of asthma and atopic dermatitis in a dose of 1,000 IU for 3 months resulted in significant reduction in the frequency and duration of exacerbations, reduced number of night attacks and attacks that require hospitalization, improved  values of pulmonary function tests, decreased use of salbutamol and reduced the index SCORAD.

Conclusions: Our study showed that cholecalciferol supplementation to the basic treatment of asthma and atopic dermatitis in a dose of 1,000 IU per day for 3 months will likely be of clinical use, since beneficial effects were reported in asthmatic and atopic dermatitis patients treated with cholecalciferol.


Bibliography

1. Amestejani M. Vitamin D supplementation in the treatment of atopic dermatitis: a clinical trial study / Amestejani M., Salehi B.S., Vasigh M. // Journal of Drugs in Dermatology. — 2012. — 11(3). — 327-330. — ​PMID: 22395583.

2. Adams J.S. Unexpected actions of vitamin D: new perspectives on the regulation of innate and adaptive immunity / Adams J.S., Hewison M. // Nat. Clin. Pract. Endocrinol. Metab. — 2008. — 4. — 80-90. — doi: 10.1038/ncpendmet0716.

3. Brehm J.M., Schuemann B., Fuhlbrigge A.L., Hollis B.W., Strunk R.C., Zeiger R.S. et al. Serum vitamin D levels and severe asthma exacerbations in the Childhood Asthma Management Program study / Brehm J.M., Schuemann B., Fuhlbrigge A.L., Hollis B.W., Strunk R.C., Zeiger R.S. et al. // J. Allergy Clin. Immunol. — 2010. — 126(1). — 52-8.e5. — ​doi: 10.1016/j.jaci.2010.03.043.

4. Camargo C.A. Jr. Randomized trial of vitamin D supplementation for winter-related atopic dermatitis in children / Camargo C.A. Jr, Ganmaa D., Sidbury R., Erdenedelger Kh., Radnaakhand N., Khandsuren B. // J. Allergy Clin. Immunol. — 2014. — 134(4). — 831-835.e1. — ​doi: 10.1016/j.jaci.2014.08.002.

5. Delgoffe G.M. The mammalian target of rapamycin (MTOR) regulates T helper cell differentiation through the selective activation of MTORC1 and MTORC2 signaling / Delgoffe G.M., Pollizzi K.M., Waickman A.D., Heikamp E., Meyers D.J., Horton M.R., Bo Xiao, Worley P.F., Powell J.D. // Nature immunology. — 2011. — 12(4). — 295-303. — ​doi: 10.1038/ni.2005.

6. Ellisen L.W. Growth control under stress: mTOR regulation through the REDD1-TSC pathway / Ellisen L.W. // Cell. cycle. — 2005. — 4(11). — 1500-02. — doi: 10.4161/cc.4.11.2139.

7. Goleva E. Steroid requirements and immune associations with vitamin D are stronger in children than adults with asthma / Goleva E., Searing D.A., Jackson L.P., Richers B.N., Leung D.Y.M. // The Journal of Allergy and Clinical Immunology. — 2012. — 129(5). — 1243-1251. — ​doi:10.1016/j.jaci.2012.01.044.

8. Heimbeck I. Low vitamin D serum level is inversely associated with eczema in children and adolescents in Germany / Heimbeck I., Wjst M., Apfelbacher C.J. // Allergy. — 2013. — 68(7). — 906-910. — ​doi: 10.1111/all.12167.

9. Howell M.D. Cytokine modulation of atopic dermatitis filaggrin skin expression / Howell M.D., Kim B.E., Gao P., Grant A.V., Boguniewicz M., Debenedetto A. et al. // J. Allergy Clin. Immunol. — 2007. — 120. — 150-5. — ​doi: 10.1016/j.jaci.

10. Man L. Association between vitamin D deficiency and insufficiency and the risk of childhood asthma: evidence from a metaanalysis / Man L., Zhang Z., Zhang M. et al. // International Journal of Clinical and Experimental Medicine. — 2015. — 8(4). — 5699-5706. — ​PMID:26131154.

11. Majak P. Vitamin D supplementation in children may prevent asthma exacerbation triggered by acute respiratory infection / Majak P., Olszowiec-Chlebna M., Smejda K. et al. // J. Allergy Clin. Immunol. — 2011. — 127(5). — 1294-1296. — ​doi: 10.1016/j.jaci.2010.12.016.

12. Powell J.D. The mammalian target of rapamycin: linking T Cell differentiation, function, and metabolism / Powell J.D., Delgoffe G.M. // Immunity. — 2010. — 33(3). — 301-11. — ​doi:10.1016/j.immuni.2010.09.002

13. Solvoll K. Dietary habits among patient with atopic dermatitis / Solvoll K., Soyland E., Sandstad B., Drevon C.A. // European Journal of Clinical Nutrition. — 2000. — 54(2). — 93-97. — doi: 10.1038/sj.ejcn.1600901.

14. Thyssen J.P., Bikle D.D., Elias P.M. Evidence That Loss-of-Function Filaggrin Gene Mutations Evolved in Northern Europeans to Favor Intracutaneous Vitamin D3 Production / Thyssen J.P., Bikle D.D., Elias P.M. // Evolutionary biology. — 2014. — 41(3). — 388-396. — ​doi:10.1007/s11692-014-9282-7.

15. Thyssen J.P. Skin barrier abnormality caused by filaggrin (FLG) mutations is associated with increased serum 25-hydroxy vitamin D concentrations / Thyssen J.P., Thuesen B., Huth C., Standl M., Carson C.G. et al. // J. Allergy Clin. Immunol. — 2012. — 130(5). — 1204-1207. — doi: 10.1016/j.jaci.2012.06.046

16. Thyssen J.P., Zirwas M.J., Elias P.M. Potential role of reduced environmental UV exposure as a driver of the current epidemic of atopic dermatitis / Thyssen J.P., Zirwas M.J., Elias P.M. // J. Allergy Clin. Immunol. — 2015. — 136(5). — 1163-9. — ​doi: 10.1016/j.jaci.2015.06.042.

17. Searing D.A. Decreased serum vitamin D levels in children with asthma are associated with increased corticosteroid use / Searing D.A., Zhang Y., Murphy J.R., Hauk P.J., Goleva E., Leung D.Y. // J. Allergy Clin. Immunol. — 2010. — 125(5). — 995-1000. — ​doi: 10.1016/j.jaci.2010.03.008.

18. Yang J. Inhibition of mTORC1 by RAD001 (everolimus) potentiates the effects of 1,25-dihydroxyvitamin D(3) to induce growth arrest and differentiation of AML cells in vitro and in vivo / Yang J., Ikezoe T., Nishioka C., Ni L., Koeffler H.P., Yokoyama A. // Experimental hematology. — 2010. — 38(8). — 666-76. — doi: 10.1016/j.exphem.2010.03.020.

Similar articles

Функціональне значення однонуклеотидного поліморфізму (RS11204981) в гені філагрину (FLG) для лікування бронхіальної астми у дітей з атопічним дерматитом
Authors: Волосовець О.П., Досенко В.Є., Кривопустов С.П., Павлик О.В., Ємець О.В., Строй Д.О. - Національний медичний університет імені О.О. Богомольця, м. Київ
"Child`s Health" 1 (60) 2015
Date: 2015.04.23
Categories: Pediatrics/Neonatology
Sections: Clinical researches
Atopic march in pediatrics: genotype-associated mechanisms Part 1. Genotype-associated mechanisms of the atopic march in children
Authors: Дитятковський В.О.
ДЗ «Дніпропетровська медична академія МОЗ України», м. Дніпро, Україна

"Child`s Health" Том 12, №4, 2017
Date: 2017.08.01
Categories: Pediatrics/Neonatology
Sections: Specialist manual
Atopic march in pediatrics: genotype-associated mechanisms Part 2. Perspective genotype-associated mechanisms and markers of atopic disorders in children
Authors: Дитятковський В.О.
ДЗ «Дніпропетровська медична академія МОЗ України», м. Дніпро, Україна

"Child`s Health" Том 12, №5, 2017
Date: 2017.09.12
Categories: Pediatrics/Neonatology
Sections: Specialist manual

Back to issue