Jesienna epidemia

04.08.2023

Spirulina Lipopolysaccharides Inhibit Tumor Growth


Source: Oncology Reports; Authors: Hiromi Okuyama Akira Tominaga, z Laboratory of Immunology, Faculty of Pharmacy, Osaka Ohtani University, Tondabayashi, Osaka 584-8540, Japan

Spirulina lipopolysaccharides inhibit tumor growth in a Toll-like receptor 4-dependent manner by altering the cytokine milieu from interleukin-17/interleukin-23 to interferon-γ

Kategoria: General
Napisał: admin

Spirulina lipopolysaccharides inhibit tumor growth in a Toll-like receptor 4-dependent manner by altering the cytokine milieu from interleukin-17/interleukin-23 to interferon-γ

Hiromi Okuyama Akira Tominaga Satoshi Fukuoka Takahiro Taguchi Yutaka Kusumoto Shiro Ono
Oncology Reports; 2017 Feb; 37(2): 684–694.

Abstract

Th17 cells and the cytokine they produce, interleukin (IL)-17, play an important role in tumor progression in humans and in mice. IL-6 and IL-23 are critical cytokines for the differentiation and propagation of Th17 cells, respectively. Bacterial lipopolysaccharides (LPS) are known to stimulate immune cells to produce such inflammatory cytokines. Contrary to Escherichia coli (E. coli) LPS, LPS from Spirulina has low toxicity and barely induces in vivo production of IL-6 and IL-23 in mice. We examined the antitumor effects of Spirulina LPS compared to E. coli LPS in an MH134 hepatoma model. Administration of Spirulina LPS suppressed tumor growth in C3H/HeN mice, but not in Toll-like receptor 4 (TLR4)-mutant C3H/HeJ mice, by reducing serum levels of IL-17 and IL-23, while increasing interferon (IFN)-γ levels. The antitumor activity and IFN-γ production were mediated by T cells. Moreover, in vitro experiments showed that Spirulina LPS impaired the antigen-presenting function that supports the generation of IL-17-producing cells in a toll-like receptor (TLR)4-dependent manner. Of note, injection of anti-IL-17 antibody in tumor-bearing C3H/HeN mice in the absence of Spirulina LPS markedly suppressed tumor growth and augmented IFN-γ responses. Thus, our results support the notion that IFN-γ and IL-17/IL-23 mutually regulate Th17 and Th1 responses in tumor-bearing hosts, and Spirulina LPS modulates the balance of the IFN-γ-IL-17/IL-23 axis towards IFN-γ production, which leads to tumor inhibition. Furthermore, Spirulina LPS effectively inhibited the spontaneous development of mammary tumors. This study has important implications for the exploitation of TLR-based immunomodulators for cancer immunotherapy.

Introduction

Although the immune system generally recognizes abnormal proteins on tumor cells as tumor antigens, spontaneous immune responses are too weak to suppress tumor growth. To overcome this problem, a variety of adjuvants, including toll-like receptor (TLR) ligands, are investigated to potentiate antitumor immunity. The bacillus Calmette-Guérin (BCG), historically known for its effective adjuvant properties, is often used in the treatment of cancer patients (1).

The innate immune system recognizes pathogen-associated molecular patterns expressed on microorganisms through corresponding TLRs, and the activation of innate immunity by TLRs produces proinflammatory cytokines such as interleukin (IL)-6 and IL-12, leading to the subsequent induction of adaptive immune responses (2,3). IL-12 is produced by macrophages (MΦ) and dendritic cells (DC) and dictates the differentiation of CD4 Th1 cells, which produce interferon (IFN)-γ and activate natural killer (NK) cells and cytotoxic CD8 T cells (4). IFN-γ plays an important role in the prevention of primary tumor development and intracellular pathogen invasion (5–7). Among the different TLR ligands, lipopolysaccharide (LPS) from gram-negative bacteria exhibits antitumor activity in addition to marked toxicity (8). The study of the bioactivity of LPS from various species revealed that LPS prepared from Bordetella pertussis and a synthetic analog of the LPS lipid A subunit are less toxic than E. coli LPS, and display antitumor effects (9,10).

Recent studies have revealed that IL-23/IL-17 signaling plays an important role in tumorigenesis and metastasis in humans and in mice (11–16). IL-17 is primarily produced by T cells and acts on tumor cells and tumor-associated stromal cells to induce angiogenesis and the production of IL-6, IL-8, and matrix metalloproteinases. IL-23 is produced by Mϕ/DC and facilitates the expansion and survival of IL-17-producing CD4 T (Th17) cells and therefore, the production of IL-17 (17,18). Moreover, it has become evident that a combination of IL-6 and transforming growth factor (TGF)-β induces Th17 differentiation from naive T cells (19,20). Since Mϕ/DC produces both antitumor (IL-12) and tumor-promoting (IL-6/IL-23) cytokines upon stimulation with TLR ligands (21,22), the regulation of this balance is critical for TLR-based cancer immunotherapy (17,18). Moreover, IL-17 stimulates tumor cells and tumor-surrounding cells to induce IL-6 expression, which in turn leads to the activation of signal transducer and activator of transcription 3 (STAT3) (16,23). STAT3 is linked to numerous oncogenic signaling pathways and is constitutively activated both in tumor cells and in immune cells under tumor microenvironment-like conditions. Thus, ideal candidate molecules for tumor immunotherapy are TLR-based immunomodulators that do not induce or partially induce IL-6/IL-23.

While exploring TLR4 responsiveness of the material extracted from algae and cyanobacteria (24), we found that LPS phenol-water extracts from Spirulina (Arthrospira) were able to induce IL-12. Noteworthy, Spirulina LPS showed a much lower in vitro induction of IL-6 and IL-23 by Mϕ/DC than E. coli LPS. Spirulina is a gram-negative, oxygenic, photosynthetic, filamentous cyanobacterium (blue-green alga), and since the Aztec civilization in Mexico, it has been widely used as a nutritional and therapeutic supplement (25). Spirulina LPS is reported to be less toxic compared to LPS from Salmonella abortus (26), but its effects on cytokine production or antitumor activities have not been studied extensively. Thus, it would be very interesting to study how Spirulina LPS affects tumor growth and in vivo production of inflammatory cytokines.

Although most experiments examined the in vitro production of IL-17-associated inflammatory cytokines thus far, the expression patterns of these cytokines in tumor host tissue remain to be established. We report here that Spirulina LPS did not induce or only partially induced IL-6 and IL-23 and efficiently suppressed the growth of hepatocellular carcinoma MH134 in a TLR4-dependent manner, by reducing the serum levels of IL-17 and IL-23, while increasing those of IFN-γ. Interestingly, anti-IL-17 monoclonal antibodies (mAb) clearly suppressed tumor growth as efficiently as Spirulina LPS. Furthermore, Spirulina LPS was quite effective in inhibiting spontaneous development of mammary tumors in an oncogene transgenic mouse model.

Hereinfater you will find link to the full paper.

Okuyama H, Tominaga A, Fukuoka S et al. Spirulina lipopolysaccharides inhibit tumor growth in a Toll-like receptor 4-dependent manner by altering the cytokine milieu from interleukin-17/interleukin-23 to interferon-γ Oncology Reports; 2017 Feb; 37(2): 684–694.

ETIOLOGIA EPIDEMII ZAOSTRZEŃ ASTMY

Alergeny wziewne, zanieczyszczenie powietrza i ich interakcja z klimatem mają wpływ na zaostrzenie astmy. Sears and Johnston uważają jednak, że decydujący wpływ na zaostrzenie astmy ma powrót do szkoły, za czym przemawia wyjątkowo stały termin wystąpienia szczytu zaostrzeń w stosunku do rozpoczęcia roku szkolnego. Wykazano, że infekcje wirusowe, zwłaszcza rinowirusowe, są powiązane z ok. 80% przypadków zaostrzenia astmy w tej grupie wiekowej wczesną jesienią.

Rycina: liczba i etiologia wykrytych zakażeń wirusowych stwierdzanych w ciagu roku, w rozbiciu na okresy półmiesięczne. Legenda: RV - rinowirusy, Cor - koronawirusy, PF - wirusy para-grypy, Flu-A - wirusy grypy A, RSV - respiratory syncytial virus = wirusy RS.

Sprawdzono przypadki dzieci zgłaszających się do oddziałów nagłej pomocy z powodu zaostrzenia astmy w głównych miastach Kanady, w ciągu 3 tygodni września 2001. Zastosowano badanie mikrobiologiczne śluzówki nosa z użyciem techniki PCR* ze specyficzną identyfikacją ludzkich rinowirusów, adenowirusów, wirusów grypy A i B, wirusów paragrypy od 1 do 3, koronawirusów 229E i OC43, wirusów RS A i B oraz Chlamydia pneumoniae i Mycoplasma pneumoniae. Wyniki przedstawiono na powyższej rycinie.


* PCR ang. polymerase chain reaction technique - technika reakcji łańcuchowej polimerazy. Jest to najczulszy diagnostyczny test mikrobiologiczny, pozwalający na wykrycie DNA lub RNA wirusa, bakterii lub innego organizmu. Ta niezwykle czuła metoda analityczna stosuje zaawansowane techniki biologii molekularnej.

DLACZEGO POWRÓT DO SZKOŁY PRZYCZYNIA SIĘ DO EPIDEMII?

Dzieci, które powracają do szkoły po letnich wakacjach, są narażone na infekcje wirusowe, najczęściej na rinowirusowe, po okresie, gdy nie były one na nie eksponowane przez wiele tygodni. Późne lato jest okresem wysokiego poziomu alergenów środowiskowych i są one powszechne w środowisku szkolnym. Powrót do szkoły to również okres dużego stresu, który może pogarszać objawy astmy u dzieci. Zakażenie wirusowe jest bezpośrednim czynnikiem wyzwalającym zaostrzenia astmy, to prawdopodobnie połączenie tych wszystkich czynników jest przyczyną wrześniowej epidemii.

Sezonowość infekcji rinowirusowych końca lata i początku jesieni musi mieć pewną zmienność w czasie. Należałoby się zatem spodziewać pewnej zmienności w czasie wrześniowych epidemii. Jednak szczyt liczby hospitalizacji w okresie 13 lat obserwacji autorów pojawiał się niezmiennie w 3 tygodnie od rozpoczęcia szkoły, co sugeruje, że rozpoczęcie szkoły stanowi per se niezbędny warunek przyspieszenia transmisji infekcji rinowirusowych na poziom epidemiczny. Hipoteza ta jest wzmocniona danymi z tych krajów, w których szkoła zaczyna się w innym terminie. Dla większości dzieci w Kanadzie i Anglii szkoła rozpoczyna się po letniej przerwie wakacyjnej zwykle 1 września. Natomiast w Szkocji i Szwecji szkoła rozpoczyna się zwykle w 3 tygodniu sierpnia. Największy szczyt hospitalizacji z powodu zaostrzenia astmy we wszystkich tych 4 krajach pojawia się dokładnie w 3 tygodnie po powrocie do szkoły, niezależnie od różnic w terminie letnich wakacji, co przedstawiono graficznie na poniższej rycinie.

Rycina: liczba hospitalizacji, przestawiona jako wielokrotność średniej, w rozbiciu na poszczególne tygodnie w ciągu roku, w wybranych krajach.

Szczyt hospitalizacji odnotowywany w Szkocji i Szwecji jest niższy niż w Kanadzie i Anglii, co może sugerować, że warunki do transmisji zakażeń rinowirusowych w sierpniu w tych dwóch krajach są mniej korzystne niż te w Kanadzie i Anglii we wrześniu.

CZY I JAK MOŻNA SIĘ ZABEZPIECZYĆ?

Phytomedica oferuje sprawdzone preparat wzmacniający odporność zarówno dzieci i młodzieży jak i osób dorosłych. Jest to Immulina w postaci smacznego syropu dla małych dzieci lub osób, które mają problem z połykaniem kapsułek oraz w postaci kapsułek dla młodzieży i dorosłych.

Spożycie preparatów, zawierających specjalny ekstrakt Spiruliny platensis, szybko, bo w ciagu kliku dni, uruchamia różne mechanizmy nieswoistej odporności.

Badania potwierdziły, że składnik aktywny obu preparatów - czyli specjalny ekstrakt Spirulina platensis (LECPEEN) uruchamia mechanizmy odporności nieswoistej (innate immunity) czyli odporności, która nie zagraża uruchomieniem przewlekłych procesów immunologicznych. Do poprawy odporności dochodzi szybko, bo już w ciągu kilku (dni 4 - 5 dni) od rozpczęcia kuracji. Objawia się to zwiększeniem produkcji przeciwciał ochronnych dla błon śluzowych (IgA), wzrost produkcji białek (cytokin, zwłaszcza IL-6) biorących udział w precesach odpornościowych oraz stymuluje szereg innych substancji (limfokiny, IFN-γ,) oraz pobudza komórki układu odporności (m. in. limfocyty NK).

Wniosek: warto wzmacniać odporność dzieci, już od początku września!


PIŚMIENNICTWO (w jęz. ang.):

Budowa układu odporności

Jak działa odporność?

Niedobory odporności

Jak dbać o odporność?

Aktualności

Europejska Agencja Leków (EMA) dopuściła do stosowania terapię genową w leczeniu ciężkiego złożonego niedoboru odporności w wyniku niedoboru deaminazy adezynowej (ADA-SCID), będącego skutkiem mutacji genetycznej - informuje New Scientist. O terapii genowej, czym jest i o jej perspektywach, można przeczytać na portalu laboratoria.net

17.01.2024

Source: Memorial Sloan Kettering Cancer Center Library / LibGuides / COVID Impacts / Immune Dysfunction

Detailed information and resources on the long-term health consequences of COVID-19 infection and the broad social impacts of the COVID-19 pandemic.

One of the most concerning long-term effects of COVID-19 is the dysregulation and dysfunction of the immune system.

08.08.2023

Source: Nutrients Authors: van Steenwijk H, Bast, A and de Boer A.

Beta-glucans derived from mushrooms are bioactive long-chain polysaccharide compounds, insoluble in water and with immunomodulatory properties. Knowledge of the action and functions of beta-glucans, which have been used in traditional medicine for centuries, is developing thanks to modern immunological and biotechnological methods.

04.08.2023

Source: Oncology Reports; Authors: Hiromi Okuyama Akira Tominaga, z Laboratory of Immunology, Faculty of Pharmacy, Osaka Ohtani University, Tondabayashi, Osaka 584-8540, Japan

Spirulina lipopolysaccharides inhibit tumor growth in a Toll-like receptor 4-dependent manner by altering the cytokine milieu from interleukin-17/interleukin-23 to interferon-γ