Budowa układu odporności i działanie jego elementów
Immunomodulujące działanie beta-glukanów pochodzących z grzybów
Źródło: Nutrients Autorzy: van Steenwijk H, Bast, A and de Boer A.
Beta-glukany pochodzące grzybów to bioaktywne związki polisacharydowe o długim łańcuchu, nie rozpuszczalne w wodzie i o właściwościach immunomodulujących. Poznanie działania i funkcji beta-glukanów, które od wieków są stosowane w tradycyjnej medycynie, rozwija się dzięki nowoczesnym metodom immunologicznym i biotechnologicznym.
Immunomodulating Effects of Fungal Beta-Glucans: From Traditional Use to Medicine
W przeglądzie tym zwrócono uwagę na potencjalne zastosowanie immunomodulacyjne beta-glukanów pochodzących z grzybów – stosowanych od wieków w tradycyjnej medycynie chińskiej – w żywieniu i medycynie. Z tego przeglądu można wywnioskować, że glukany grzybowe mogą odgrywać obiecującą rolę w obu perspektywach i że istnieją możliwości zastosowania medycyny tradycyjnej w immunologię zarówno w produktach leczniczych, jak i żywności. W zależności od dawki, postaci użytkowej, skuteczności, profilu bezpieczeństwa i drogi podania, działanie immunomodulujące, jakiego można oczekiwać od beta-glukanów grzybowych, można uznać za działanie farmaceutyczne (leczenie lub wyleczenie choroby) lub za działanie zdrowotne pochodzące z żywności, koncentrując się na zapobieganiu negatywnym skutkom zdrowotnym.
W Europie oświadczenia dotyczące korzyści zdrowotnych są ściśle regulowane, a EFSA dokonuje przeglądu dowodów naukowych potwierdzających domniemane stwierdzenia dotyczące skutków zdrowotnych. Jak wykazano w niniejszym artykule, wszystkie wnioski o oświadczenia zdrowotne związane ze stymulacją układu odpornościowego i obroną przed mikroorganizmami chorobotwórczymi zostały dotychczas odrzucone. Ponieważ EFSA zatwierdziła oświadczenia immunologiczne tylko dla sześciu witamin i czterech niezbędnych pierwiastków śladowych, można jedynie spekulować, że pokusa dodawania tych składników do produktów rośnie, zamiast stymulować badania nad innowacyjną żywnością. Porównując bazę dowodową domniemanych skutków zdrowotnych suplementów beta-glukanu z grzybów z wytycznymi dotyczącymi oświadczeń zdrowotnych wspomagających odporność, ale co ważniejsze, z wytycznymi dotyczącymi uzasadnienia stymulacji układu odpornościowego i obrony przed patogenami przez produkty spożywcze, wykazano, że glukany grzybowe może odgrywać rolę we wspieraniu i utrzymaniu zdrowia, a tym samym może być postrzegana jako dobra prozdrowotna substancja pochodząca z pożywienia – co może oznaczać, że taki efekt można również twierdzić, jeśli zostanie zatwierdzony.
Oprócz tych zmian związanych z zastosowaniami żywieniowymi suplementów zawierających beta-glukan, beta-glukany mogą również zająć nowe miejsce w zachodniej medycynie, ponieważ koncepcja wytrenowanej odporności jest stosunkowo nowa i nie została zbadana w większym stopniu. Nowe odkrycia i postępy w zakresie wytrenowanej odporności mogą prowadzić do możliwego zastosowania grzybowych beta-glukanów jako nieswoistych immunostymulantów w zachodniej medycynie. Ze względu na doświadczenia z medycyny azjatyckiej i stosunkowo korzystny profil bezpieczeństwa, lentinan (i.v.) mógłby potencjalnie być odpowiednim glukanem grzybowym w tej nowej dziedzinie odporności. Jednak aby lek mógł zostać uznany za lek w Europie, należy najpierw przeprowadzić dodatkowe (przedkliniczne) badania bezpieczeństwa. Preparat Imprime PGG, który obecnie przechodzi przez etapy opracowywania leku, to kolejny grzybowy beta-glukan warty zbadania. Wreszcie, biorąc pod uwagę różne sposoby oczyszczania i przetwarzania beta-glukanów, jednym z największych wyzwań pozostaje standaryzacja i właściwa charakterystyka samych związków aktywnych. Jednak dzięki nowoczesnym metodom immunologicznym i biotechnologicznym zdobywa się coraz więcej informacji na temat immunomodulujących beta-glukanów grzybów, które mają potencjalne zastosowania zarówno w żywności, jak i produktach farmaceutycznych.
Immunomodulating Effects of Fungal Beta-Glucans: From Traditional Use to Medicine Nutrients. 2021 Apr; 13(4): 1333. Published online 2021 Apr 17. doi: 10.3390/nu13041333
Limfocyty B
Limfocyty B i T stanowią dwa główne rodzaje limfocytów. Komórki B działają głównie przez wydzielanie do płynów organizmu substancji zwanych przeciwciałami. Przeciwciała wyłapują krążące we krwi antygeny. Jednak nie posiadają one zdolności do przenikania do komórek. Zadanie atakowania komórek docelowych – albo komórek zakażonych przez wirusy – albo komórek zaatakowanych przez raka pozostaje komórkom T lub innym komórkom odporności (opisanymi poniżej).
Każda komórka B jest zaprogramowana na produkcję jednego specyficznego przeciwciała. Na przykład jedna komórka B produkuje przeciwciało, które blokuje wirus wywołujący przeziębienie, podczas gdy inna produkuje przeciwciało które atakuje bakterię wywołującą zapalenie płuc.
Jeśli komórka B napotka spustowy antygen, to uruchamia wzrost wielu dużych komórek znanych jako komórki plazmatyczne. Każda komórka plazmatyczna stanowi wyspecjalizowaną fabrykę przeciwciał. Każda komórka plazmatyczna jest potomkiem komórki B i wytwarza miliony identycznych przeciwciał uwalnianych do krwi. Przeciwciało pasuje do antygenu tak jak klucz do zamku. Niektóre pasują bardzo dokładnie inne bardziej jak wytrych. Ale gdziekolwiek przeciwciało i antygen się połączą przeciwciało zaznacza antygen że jest do zniszczenia. Przeciwciała należą do rodziny dużych cząsteczek znanych jako immunoglobuliny. Różne rodzaje przeciwciał pełnią różne funkcje w strategii obrony immunologicznej.
- IgA (tzw. immunoglobulina błonowa) pełni główną rolę w mechanizmie odpornościowym błon śluzowych (1) układu oddechowego (2) przewodu pokarmowego, (3) układu moczopłciowego.
- IgG (immunoglobuliny G) potrafią opłaszczać drobnoustroje, przyspieszając ich wychwytywanie przez inne komórki układu odporności.
- IgM jest bardzo skuteczne w zabijaniu bakterii.
- IgA koncentruje się w wydzielanych płynach – łzach, ślinie wydzielinie układu oddechowego, przewodu pokarmowego, dróg rodnych dozorując wejścia do organizmu.
- IgE , jej pierwotna funkcja to prawdopodobnie ochrona przed zakażeniem parazytami, a jest odpowiedzialna za objawy alergii.
- IgD pozostaje przyłączona do komórek B i pełni kluczową rolę w inicjacji wczesnej odpowiedzi komórek B.
Komórki T (limfocyty T)
W odróżnieniu do komórek B, komórki T nie rozpoznają swobodnie krążących antygenów. Raczej ich powierzchnia posiada wyspecjalizowane receptory (tzw. antibody-like receptors), które rozpoznają fragmenty antygenów na powierzchni zakażonych lub rakowych komórek. Komórki T biorą udział w obronie immunologicznej na dwa główne sposoby: niektóre kierują i regulują odpowiedzią odpornościową; inne atakują bezpośrednio komórki zakażone lub zmienione nowotworowo.
Limfocyty Th (helper T cells) koordynują reakcje odpornościowe poprzez komunikowanie się z innymi komórkami. Niektóre stymulują znajdujące sie pobliżu komórki B do produkcji przeciwciał, inne wzywają komórki żerne zwane fagocytami, inne wreszcie aktywują inne komórki T.
Limfocyty T cytotoksyczne, nazywane również limfocytami Tc (Cytotoxic T Lymphocytes - CTLs) pełnią różne zadania. Komórki te bezpośrednio atakują inne komórki, które noszą pewne obce lub nieprawidłowe cząsteczki na swej powierzchni. Limfocyty T cytotoksyczne są szczególnie użyteczne w obronie przed wirusami, gdyż wirusy są często schowane przed innymi elementami układu odporności ponieważ wirusy często namnażają się wewnątrz zakażonych komórek. Komórki te potrafią wykryć nawet niewielkie fragmenty wirusa sterczące poprzez błonę komórkową zakażonej wirusami komórki i przypuścić na nią atak aby ją zniszczyć.
W większości przypadków komórki T mogą rozpoznać antygen tylko jeśli jest on niesiony na powierzchni komórek, przez własne cząsteczki MHC (major histocompatibility complex = główny kompleks zgodności tkankowej). Cząsteczki MCH to białka uznawane przez komórki T gdy rozróżniają własny – obcy. Własne cząsteczki MHC tworzą rozpoznawalne rusztowanie służce do prezentowania komórkom T obcych antygenów.
Wprawdzie cząsteczki MHC są potrzebne limfocytom Tc by zaatakować obcych najeźdźców, to stwarzają one problemy w przypadku przeszczepu narządów. Każda komórka organizmu posiada na swej powierzchni białka MHC, zaś każdy człowiek ma swój odrębny zestaw tych białek. Jeśli limfocyt Tc rozpozna cząsteczki "obcego" MHC na powierzchni jakiejś komórki, a tak się dzieje przy przeszczepach, przystąpi do jej niszczenia. Dlatego trzeba dobierać dawców narządów posiadających najbardziej podobny do zestawu biorcy zestaw cząsteczek MH(głównego kompleksu zgodności tkankowej). Inaczej limfocyty Tc prawdopodobnie przypuszczą atak na przeszczepiony narząd i dojedzie do jego odrzucenia.
Komórki NK czyli komórki naturalni zabójcy (NK cells = Natural killer cells) są innym rodzajem białych krwinek klasy limfocytów. Tak jak limfocyty T cytotoksyczne (LTc), komórki NK są uzbrojone w granule wypełnione silnymi substancjami chemicznymi. Jednak podczas gdy zabójcze limfocyty T cytotoksyczne poszukują fragmentów antygenów przyłączonych do cząsteczek "swojego" MHC, komórki NK rozpoznają komórki, które nie posiadają cząsteczek "swojego" MHC. W związku z tym, komórki NK mają zdolność do atakowania różnych rodzajów obcych komórek.
Oba rodzaje zabójczych komórek zabijają poprzez kontakt. Zabójcy przyłączają się do celu, kierują na niego swe uzbrojenie i wywołują śmiertelną eksplozję substancji chemicznych.
Fagocyty i ich krewni
Fagocyty są dużymi białymi komórkami, które potrafią pożreć i strawić mikroby i inne obce cząsteczki. Monocyty są fagocytami, które krążą we krwi. Gdy monocyty przejdą do tkanek przekształcają się w makrofagi.
Wyspecjalizowane rodzaje makrofagów stwierdza się w wielu narządach: płucach, nerkach, mózgu i wątrobie. Makrofagi pełnią wiele funkcji. Jak czyściciele, uwalniają organizm ze zużytych komórek i innych szczątek (śmieci). Demonstrują one kawałki obcych antygenów, tak aby zwrócić uwagę właściwych (odpowiednich) limfocytów. Kierują na zewnątrz niesamowitą mnogość potężnych sygnałów chemicznych, znanych jako monokiny, które są istotne dla odpowiedzi immunologicznej.
Inny rodzaj komórek układu odporności to granulocyty. Zawierają one granule wypełnione potężnymi substancjami chemicznymi, które pozwalają granulocytom na niszczenie mikroorganizmów. Niektóre z tych substancji, takie jak histamina biorą również udział w procesach zapalenia i alergii.
Jednym z granulocytów, jest neutrofil, jest również fagocytem; używa on zgromadzonych wcześniej substancji chemicznych do rozłożenia i strawienia mikrobów. Eozynofile i bazofile to inne granulocyty, które uwalniają ze swych granuli substancje chemiczne rozpylając je na znajdujące się w pobliżu mikroby i szkodliwe komórki.
Komórki tuczne są bliźniaczymi komórkami bazofilów, poza tym, że nie są one krwinkami. Znajduje się je w tkankach: płucach, skórze, języku, błonie śluzowej wyścielającej jamę nosową i przewód pokarmowy, gdzie odpowiadają za objawy alergii.
Pokrewną strukturą są płytki krwi. Są to fragmenty komórek, które również zawierają granule. Do funkcji płytek związanej z agregacją krwinek, krzepnięciem i leczeniem zranień należy również aktywacja odporności.
Cytokiny
Składowe układu odporności komunikują sie pomiędzy sobą poprzez wymianę chemicznych posłańców zwanych cytokinami. Te białka są wydzielane przez komórki i oddziałują na inne komórki, aby koordynować właściwą odpowiedź immunologiczną. Cytokiny obejmują zróżnicowany asortyment interleukin, interferonów i czynników wzrostu. Niektóre cytokiny są rodzajem chemicznych włączników, które włączają lub wyłączają pewne rodzaje komórek odporności.
Jedna z cytokin, interleukina 2 (IL-2), uruchamia produkcję komórek T przez układ odporności. Stymulujące odporność właściwości IL-2 czynią z niej tradycyjnie nadzieję w leczeniu szeregu schorzeń. Prowadzone są badania kliniczne testujące ich korzyści w innych chorobach takich jak rak, zapalenie wątroby typu C, zakażenie HIV i AIDS. Również inne cytokiny są badane dla ich potencjalnych korzyści terapeutycznych i zastosowań klinicznych.
Inne cytokiny przywabiają chemicznie poszczególne rodzaje komórek. Te tak zwane chemokiny są uwalniane przez komórki w miejscu uszkodzenia (urazu) lub zakażenia oraz wzywają inne komórki układu odporności do tego miejsca, aby pomogły naprawić uszkodzenie i zwalczyć intruzów. Chemokiny często odgrywają kluczową rolę w zapaleniu i są obiecującym celem dla nowych leków regulujących odpowiedź immunologiczną.
Układ dopełniacza
Układ dopełniacza zawiera ok. 25 białek, które działają wspólnie aby “dopełniać” akcję przeciwciał w niszczeniu bakterii. Dopełniacz wspomaga również uwalnianie organizmu z kompleksów antygen-przeciwciało. Białka dopełniacza, które powodują rozszerzenie naczyń krwionośnych i wywołują ich przepuszczalność, biorą udział w powstaniu zaczerwienienia, obrzęku, bólu, we wzroście temperatury i utracie funkcji co charakteryzuje odpowiedź zapalną.
Białka dopełniacza krążą we kwi w postaci nieaktywnej. Gdy pierwsze z białek dopełniacza zostanie aktywowane – typowo przez przeciwciało, które zarygluje antygenem, uruchamia się efekt domino. Każdy składnik (bierze) posiada swój udział w precyzyjnym łańcuchu kroków znanych jako kaskada dopełniacza. Produktem końcowym jest cylinder, który wbija się w ścianę komórki tworząc w niej dziurę (otwór). Płyny i cząsteczki wpływają i wypływają przez nią do komórki, która puchnie (brzęknie) i się rozpęka. Inne składniki układu dopełniacza czynią bakterie podatnymi na fagocytozę i/lub zwabiają inne komórki do tego rejonu.
