COVID-19

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.

Zmienność wirusa SARS-CoV-2

Do tej pory zaobserwowano różne warianty wirusa wywołującego COVID-19. Pierwszym był wariant alfa.

Kolejnym wariant delta koronawirusa SARS CoV-2 wywołuje więcej zakażeń i rozprzestrzenia się szybciej i szerzej niż wcześniejsze formy wirusów, które wywołują COVID-19. U osób niezaszczepionych wariant delta może powodować cięższy przebieg choroby niż wcześniejsze formy wirusa. Obecnie około 90 % wszystkich zakażeń COVID-19 wywołuje właśnie wariant delta.

Omikron to kolejny nowy wariant wirusa wywołującego COVID-19

Do tej pory mieliśmy do czynienia głównie z wariantami alfa i delta wirusa:

  • Wariant alfa, który wystąpił najwcześniej i na który opracowano w ubiegłym roku obecnie stosowane szczepionki i szczepienie chroni w ponad 90 % przypadków przed zakażeniem tym wariantem wirusa.
  • Wariant delta, ten który wystąpił późną wiosną i w połowie tego roku i szczepienie chroni w ok. 70 % przypadków przed zakażeniem tym wariantem wirusa.
  • Wariant omikron, który się pojawił właśnie teraz późną jesienią i który stanowi jeszcze wielką niewiadomą. Naukowcy uważają jednak, że raczej nie będzie on bardziej groźny niż dotychczasowe warianty.

Warto podkreślić, że:

  • Szczepienie wciąż jest najlepszym sposobem na zmniejszenie ryzyka zakażenia wirusem, włączając wariant delta i wariant omikron wirusa, powodującego COVID-19.
  • Szczepienia są wysoce skuteczne w zapobieganiu ciężkim zachorowaniom, takim które wymagałyby leczenia szpitalnego i zagrażały życiu. Dotyczy to również nowych wariantów wirusa.
  • Osoby w pełni zaszczepione, u których jednak doszło do zakażenia nowymi wariantami wirusa, chorują krócej.
  • Zaszczepienie i noszenie maseczki w zamkniętych miejscach publicznych, zmniejsza rozprzestrzenianie się nowych wariantów wirusa.

Aby szczepienie było optymalnie skuteczne niezbędny jest sprawny układ odporności. Dlatego warto sięgnąć po Immulinę. W tej chwili są dostępne w naszych aptekach syropy dla dzieci Immulina Plus i Immulina +D3 oraz kapsułki dla dorosłych i młodzieży  Immulina Plus forte i Immulina +D3.

Odporność poszczepienna

Global News rozmawiało ze specjalistą od chorób zakaźnych i mikrobiologiem – dr Donaldem Vinhem z McGill University Health Center. Ekspert twierdzi, że ochrona uzyskana w wyniku przyjęcia szczepionki Pfizera może trwać około dwóch miesięcy, a zyskuje się ją już po 12 dniach od przyjęcia pierwszej dawki. Dla uzyskania pełnej odporności po szczepieniu wymagana jest druga dawka szczepionki. Wtedy jej skuteczność wynosi 95%.

Z kolei w ciągu dwóch tygodni od otrzymania pierwszej dawki Moderny zyskuje się ochronę na okres trzech miesięcy. Tutaj także dla pełnej odporności wymagana jest druga dawka szczepienia, wówczas skuteczność szczepionki to 94%. Niestety nie jest jeszcze jasne, czy szczepionki na COVID-19 Pfizera lub Moderny zapobiegają transmisji wirusa na innych.

Trzeba podkreślić, że wszystkie szczepionki były opracowywane na jeden z pierwszych wariantów – wariant alfa wirusa SARS-CoV-2. Opracowano dwa główne rodzaje szczepionek: szczepionki wektorowe (np. szczepionka Astra Zeneca) oraz szczepionki oparte o kwas rybonukleinowy mRNA (np. szczepionki Pfizera i Moderny).

Szczepionki wektorowe wykorzystują część wirusa, który został zmodyfikowany, tak aby pozbawić go zjadliwości i żeby nie stanowił zagrożenia dla zdrowia i nie był zakaźny. Do komórek organizmu wprowadzany jest materiał genetyczny, który instruuje organizm, jak wytworzyć białko COVID-19. Gdy komórki w ciele człowieka już wytworzą białko SARS-CoV-2, uruchamia się odpowiedź immunologiczna, która je zwalcza. Kod zawarty w szczepionce zawiera wyłącznie informacje potrzebne do wytworzenia pojedynczego białka COVID-19, jednak nie powoduje choroby.

Szczepionka mRNA wykorzystuje kod białka kolca wirusa, który trafiając do komórek organizmu, zaczyna produkować właściwe białko. Dzięki temu układ odpornościowy uaktywnia ochronną odpowiedź immunologiczną bez wywołania choroby. Białko kolca jest strukturą złożoną i warunkuje m.in. zjadliwość wirusa. Obecne warianty omikron wirusa zmutowały właśnie w zakresie białka kolca, co z jednej strony czyni je mniej zjadliwymi, a z drugiej strony zmniejsza skuteczność szczepionek mRNA.

Odporność po przechorowaniu

Odporność na koronawirusa można uzyskać po przechorowaniu COVID-19. Organizm ma wówczas kontakt z całą cząsteczką wirusa i dochodzi do stymulacji odpowiedzi odpornościowej. Jest to tzw. odporność ozdrowieńców. Taki sposób nabycia odporności wiąże się jednak z ryzykiem. U każdego człowieka infekcja może przebiegać inaczej. U większości osób daje jedynie niewielkie objawy. Jednak u części zagraża zdrowiu i życiu.

Badanie przeprowadzone przez naukowców z Washington University, które zostało opublikowane w czasopiśmie Nature, wskazuje, że komórki, zachowujące pamięć o przebytym wirusie, przez cały czas pozostają w szpiku kostnym, aby móc w każdej chwili produkować przeciwciała. Z kolei drugie badanie sugeruje, że komórki B – odpowiedzialne za pamięć immunologiczną, rok po infekcji cały czas są na etapie dojrzewania i wzmacniania.

Pamiętajmy, że przechorowanie COVID-19 nie chroni w 100% przed ponownym zakażeniem, chociaż jak pokazują liczne badania, może to na pewien czas ograniczać jego ryzyko. Aby uchronić się przed reinfekcją wirusa, należy dbać o odporność. Zachęca się także do przyjęcia szczepionki przeciwko COVID-19. Nie zabezpiecza ona całkowicie przed zakażeniem, ale łagodzi przebieg kliniczny choroby i znacznie zmniejsza ryzyko śmierci, przyczyniając się tym samym do poprawy sytuacji zdrowotnej na świecie. Zwlekanie z decyzją o zaszczepieniu to dawanie szansy wirusowi, by w sposób niekontrolowany rozprzestrzeniał się i zmutował.

Odporność populacyjna (zbiorowa)

Światowa Organizacja Zdrowia (WHO) podaje, że odporność zbiorowa na koronawirusa występuje, gdy większość populacji jest odporna na zakażenie chorobą. W jaki sposób rozwija się taka „ochrona” całej populacji? Dzieje się to na dwa sposoby. Pierwszym z nich jest przebycie choroby i wytworzenie naturalnej odporności, a drugim - zaszczepienie i wykształcenie odporności poszczepiennej u większości społeczeństwa.

By zahamować lub spowolnić rozprzestrzenianie się wirusa, potrzebna jest odporność na COVID-19 u 70 – 90% populacji. Taki poziom odporności na koronawirusa pomógłby chronić osoby narażone na ciężki przebieg choroby, czyli między innymi starszych ludzi, niemowlęta, osoby z osłabionym układem odpornościowym. Główny naukowiec WHO - Soumya Swaminathan - twierdzi , że odporność stadna na koronawirusa najpewniej nie została osiągnięta w 2021 ani 2022 roku. Ze względu na ograniczony dostęp do szczepionek w niektórych krajach i sceptycyzm części społeczeństwa, proces szczepień może potrwać dłużej, nawet do jesieni 2023 roku.

Do czasu wykształcenia się zbiorowej odporności na koronawirusa, warto nadal zachowywać środki bezpieczeństwa. Noszenie maseczek, utrzymywanie dystansu fizycznego i dezynfekcja rąk z pewnością pozwolą ochronić wielu ludzi, nawet jeśli część z nas otrzyma już szczepionkę.

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