• Belflora_Immun

A bélflóra által kiváltott immunreakciók

1.A bélflóra felépítése

• A bélflóra összetétele egyedekre jellemző, kortól és környezettől függő tényező, amely a bél különböző szakaszain is eltérő. A gyomorban a baktériumok csak kis számban fordulnak elő és általában fakultatív anaerob baktériumok. Ilyen például a Streptococcus, a Staphilococcus és a Lactobacillus. A vékonybélben már több baktérium található, amik elsősorban fakultatív anaerobok (Lactobacillus, Streptococcus, Enterobacteria), de ezen a szakaszon már előfordulnak anaerob baktériumok is (Bifidobacterium spp., Bacteroides spp.). A gyomorban és a vékonybélben található alacsony szám oka, hogy a savas kémhatás, az epe és a hasnyál váladéka megöli őket. A legtöbb baktériumot tartalmazó szakasz a vastagbél, ahol 300-500 különböző fajhoz tartozó baktérium él és számuk tízszer több, mint az egyedben található eukarióta sejtek száma. A vastagbél bélflórája egyaránt tartalmaz obligát anaerob és fakultatív anaerob baktériumokat.

2.A probiotikumok hatása a bélflórára, szerepük az immunvédekezésben

• A probiotikumoknak nevezzük az olyan táplálék kiegészítőket, melyek az emberi szervezet szempontjából jótékony baktériumokat tartalmaznak. Egyes probiotikumoknak mint például a Lactobacillus acidophilus és Bifidobacterium bifidum az immunrendszert befolyásoló jótékony hatását mutatták ki. A következő pontokban ezeknek a jótékony hatásoknak a hatás típusa szerinti csoportosítása található.
• Humorális válaszok
• Már több tudományos kutatás is kimutatta, hogy az sIgA termelésének a növekedése következett be probiotikumos kezelések hatására. Például az L. casei, L. acidophilus és a joghurt a szervezetbe jutott dózissal arányos mértékben fokozta az IgA termelő plazmasejtek számát. (Perdigon és munkatársai,1995). Egy másik vizsgálatban kimutatták, hogy az L. casei jelentősen növeli az sIgA mennyiségét a Salmonella typhimuriummal való oltásra adott válasz esetén. (Perdigon és munkatársai, 1991). Ez a fokozott IgA szekréció elegendő volt ahhoz, hogy megakadályozza a bélfertőzés kialakulását. . .

• Sejtes immunválasz

• Kevés olyan tanulmányt tettek közzé, amelyben a probiotikumoknak a sejtes immunválaszban betöltött szerepét vizsgálták. Az egyik vizsgálatban az egereket tejsavbaktériumokkal etették és a T-, illetve a B-sejtek által termelt mitogének hatására a splenocyta proliferatiójának a növekedése következett be. (De Simone és munkatársai, 1993). A probiotikumoknak a sejtes immunválasszal kapcsolatos összes többi hatását különböző specifikus betegségekkel, elsősorban az autoimmun betegségekkel összefüggő vizsgálatokban tapasztalták.

Citokin termelése

• A probiotikus baktériumok módosítják a kórokozók által kiváltott citokintermelés mennyiségét és ezáltal az immunreakció erősségét. A citokinok a bélcsatorna más szakaszaira is eljuthatnak és ott is aktiválhatják a lymphocytákat, ezért a baktériumok hatása nem csak a környező területekre terjed ki. Számos tanulmány kimutatta, hogy az immunsejtek citokin termelését a probiotikumok segítségével meg lehet változtatni. Így például, négy, a joghurtokban található Streptococcus thermophilus törzs egy T-helper sejtvonal és egy macrophag sejtvonal citokin termelésére való hatását vizsgáltak az L. bulgaricus, a Bifidobacterium adolescentis, és a B. bifidum hatásával összevetve.(Marin és munkatársai 1998). Az összes vizsgált citokin közül a TNFa, a IL-6, a IL-2 és a IL-5 termelésére volt hatással a hővel elölt S. thermophilus. Az IL-6 mennyisége és a TNFa produkciója nagymértékben növekedett a baktériumok hatására. Germ-free és baktériummal fertőzött egerekben hasonlították össze az IL-1,az IL-6 és a TNFa termelését, és azt tapasztalták, hogy a baktériummal fertőzött egyedek macrophagjai több IL1-et és Il6-ot termeltek, mint a ger-free állatoké.
• Nem specifikus immunitás
• Számos tanulmány igazolta a tejsavbaktériumoknak a nem specifikus immunválasz fellendülésére gyakorolt jótékony hatását. A probotikus baktériumok a nem specifikus immunválaszban úgy vesznek részt, hogy fagocitálják a bélcsatornában lévő kórokozókat. A legtöbb tanulmány, amely a probiotikumoknak a fagocitózisra kifejtett hatását vizsgálta, izolált macrophagokon végzett kísérleteken alapul. Azonban az egyik vizsgálatban, az újszülött csecsemőből izolált L. acidophilus törzset germ-free egereknek és hagyományos egereknek oltották és így az E.coli fagocitózisát in vivo körülmények között figyelhették meg. (Neumann és munkatársai. 1998). A germ-free egerekben a tejsav-baktériumok hatására nőtt a macrophagok phagocytáló képessége, amit az E. coli intravénásan mért clearancéből állapítottak meg. Egy másik tanulmány a probiotikus baktériumoknak a nem specifikus immunválaszban való részvételét kutatták a normál és hyperszenzitív szervezet esetében (Pelto és munkatársai 1998). Tejérzékeny és egészséges felnőtteknek adtak Lactobacillus GG- tartalmazó és attól mentes tejet. A tejérzékeny emberek esetében a tej növelte a neutrophil granulocyták CR1, FcgRI és FcaR, a monocyták CR3 és FcaR expresszióját. Ezzel szemben a tej Lactobacillus GG tartalma megakadályozta a receptorok expressziójának növekedését. Az egészséges személyben a tej nem növelte a receptor expressziót, míg a Lactobacillus GG hatására megnőtt a neutrophil granulocytákban a CR1, a CR3, az FcgRIII és az FcaR expresszió. A kutatók ebből arra következtettek, hogy a probiotikumnak az egészséges szervezetben immunstimuláló, a tejérzékeny szervezetben down-regulátor szerepe van. Összességében azt a következtetés vonták le, hogy a probiotikus baktériumoknak szelektív hatásuk van az immunválaszra, de a mechanizmusok, amik lezajlanak meghatározottak.

3.A normál bélflóra által kiváltott immunreakciók

A bélflóra kialakulása

• Az újszülöttek gastrointestinális traktusának baktériumokkal való betelepülése születés után kezdődik. Kezdetben, a szállítás típusa és a táplálkozás típusa van hatással a kolonizáció folyamatára. Ezen kívül más környezeti tényezők is jelentős szerepet játszanak a bélflóra kialakulásában: különbségek vannak a fejlődő és fejlett országokban született illetve a különböző kórházi kórtermekben elhelyezett újszülöttek között. A pionír baktériumok képesek módosítania gazdaszervezet epithelsejtjeinek a génexpresszióját. A kezdeti kolonizáció nagyon fontos a felnőttkori összetétel kialakulásában. A germ-free állatokban a bélflóra az anyai bélflórától, a genetikai adottságtól és a helyi környezettől függ.

Immunológiai éberség

• A bél normál mikroflóráját egymással kommenzalizmusban élő baktériumok alkotják, melyek környezetükkel, a bél nyálkahártyájával szimbiózist tartanak fenn. Ezek a mikroorganizmusok a gazdaszervezettől barrierek által elválasztottan vannak jelen a bél nyálkahártyájában, mégpedig úgy, hogy egy sajátságos környezetet alakítanak ki: például az E. coli baktériumok egy ún. extracellularis matrix-ot hoznak létre maguk körül, mely védő bevonatként szolgál számukra az ellen, hogy a bélnyálkahártyában ellenük immunválasz induljon el. Ez a bakteriális eredetű extracellularis matrix bomlik meg tartós antibiotikumos kezelés hatására, mely a normál bélflóra egyensúlyának felbomlásához vezethet. Emiatt egyes fertőző bélbetegségek is könnyen kialakulhatnak (pl.: a Clostridium difficile okozta colitis pseudomembranosus). A bélnyálkahártyában az ún. Paneth-sejtek szintén megakadályozzák a baktériumok belépését a cryptákba.

4.Az immunreakciók mechanizmusa a bélflórába jutó kórokozók hatására

A bélflórában működő immunrendszer egésze

• A bélcsatornába bekerülő és a bélnyálkahártyát megtámadó mikroorganizmusok ellen speciális, antigén felismerő immunsejtek indítanak immunválaszt. A fertőzés helyszínére kemotaxis révén phagocyta sejtek érkeznek, melyek egyben az adott antigén felismerésére is képesek. A kórokozó mikroorganizmusokban (és a baktériumokban általában is) genetikailag kódoltan jelen van egy, az adott baktériumra specifikusan jellemző szekvenciájú molekula. Ez az ún. PAMP, mely lehet lipopoliszacharid vagy peptidoglikán. Ez a szekvencia egyedien azonosítja az adott baktériumot (ilyen pl.: a bakteriális flagellin, vagy az LPS). Ezek ellen a felismerő macrophagok membránjának felületén a megfelelő sejtfelszíni receptor expresszálódik (pl.: LPS-kötő fehérje, CD14-receptor, MD2-receptor, TLR-2-, TLR-9 és TLR-4-receptor, mely a bélhámsejtel Golgi-apparatusának membránjában is megtalálható). A macrophag felületén a bakteriális antigén és a sejtfelszíni receptor között ligandkötés alakul ki, majd megtörténik a phagocytosis, a sejten belüli emésztés és a kórokozóra jellemző speciális antigén szekvencia bemutatása a folyamat fő szabályozó sejtjeinek, az ún. T-sejteknek. A T-sejtek szerepet játszanak a bélflóra és az egyes antigének közötti kapcsolat kialakulásában, ezért funkciójuk teljes vagy részleges zavara esetén az immuntolerancia hiánya lép fel.

Kórokozók által kialakított stratégiák az immunválasz befolyásolása céljából

• A normál bélflóra és a fertőző betegségeket okozó baktériumoknak a gazdaszervezet immunrendszerével szembeni rezisztenciájáért és a tápanyagokért való küzdelme miatt egyes fertőző betegségeket okozó baktériumok megpróbáltak alkalmazkodni a környezetükhöz, azonban a teljes mértékű alkalmazkodás nem lett volna előnyös számukra, mert túl nagy energiabefektetést jelentett volna. Azonban sikeresen befolyásolják az immunválaszt, többféle módon: Egyes mikroorganizmusok képesek behatolni a bélhámsejtekbe, és képesek keresztülmenni az epitheliumon, miközben bakteriális produktumokat transzportálnak a sejtek cytoplasmájába. Ezek a produktumok nukleotid-kicserélő faktorok, melyek egyrészt a cytoskeletalis rendszer szabályozását alakítják át, befolyásolva az aktin polimerizációt, másrészt pedig transzkripciós szinten stimulálják a phagocytáló sejteket, azokkal speciális cytokineket termeltetnek, melyek által a sejt felkészül a bakteriális ellenanyagok (pl.: LPS, NOD fehérjecsalád) érkezésére. Ez egy ún. fertőzés előtti génmanipuláció. Így például a Salmonella és Sighella baktériumok az M-sejteket manipulálják úgy, hogy azokon keresztül lépik át a Peyer-plaque-okat, így ezek a kótokozók a luminalis oldalról átkerülnek a bélhámsejtek basolateralis oldalára. Ezek a kórokozók a programozott sejthalált előkészítő folyamatokat indukálják úgy, hogy a cytosolban a NADPH-oxidáz gátlásával anaerob környezetet próbálnak fenntartani. Egyes kórokozó mikroorganizmusok a humoralis immunválaszt próbálják befolyásolni. Ilyenek a Yersinia és a S. enterica baktériumok, melyek immunoszupresszív hatású faktorokat termeltetnek (pl.:cytokineket, interleukinokat). A Y. enterica baktérium IL-10-et termeltet, ezzel gátolja a kemotaxist, a felismerő sejteket valamint a szabályozó T-sejteket is. Vannak olyan kórokozók is, melyek az antigén prezentációt gátolják, mellyel az antigén macrophagban való túlélését célozzák. Így a Helicobacter pylori a T-sejtek aktivitását gátolja, akadályozva az MHC-II, CD1 és CD4+ receptorok expresszióját. A kórokozók egy másik csoportja pedig a T- és B-sejtek funkcióit blokkolják (H. pylori – FasL receptor expresszálás T-sejteken, programozott sejthalál; Y. pseudotuberculosis – IL-2 termeltetés, tirozin foszforiláció gátlása a T-sejtekben, CD86-receptor gátlása a B-sejtekben). A bélflórába jutó kórokozók által kiváltott immunfolyamatok in vitro vizsgálata Kísérletesen előidézett colitis kiértékelésével bebizonyosodott, hogy a regulátor T-sejtek és az interleukin-10 együttesen alakítanak ki hatékony specifikus immunválaszt. Egereknek 2,4,6-trinitrobenzol-szulfonsavat és oxazolont adtak be intrarectalisan, mely Th1 és Th2 mediált fertőzésen keresztül TBNS-colitist okozott. A tapasztalat TGF-ß-antigén és IL-10 együttes megjelenése a lamina propriában. A magyarázat: a TGF-ß-antigéneket a regulátor T-sejtek termelik, melyek az IL-10-zel együtt hatékonyan visszaszorítják a TBNS-colitist. Ezután anti TGF-ß-t adtak be az egereknek. Csökkent a TGF-ß termelődés, így a szabályozó sejtek szerepe kiesett. Az IL-10 továbbra is termelődött, de a hatékony immunválaszhoz ez nem volt elég. Végül, anti-IL-10 beadása után a TGF-ß-antigén és az IL-10 termelődése is csökkent. Tapasztalat: az IL-10 molekulák serkentik a T-sejtek TGF-ß-antigén termelését, a T-sejtek a colitis elsődleges gátlói. Majd ezek után TNP-kezelt vastagbélproteineket adtak be az egereknek oralisan, melyek nemcsak a T-sejtek antigénre való reagálását indukálták, hanem hatásukra a T-sejtek a bélflóra saját fehérjéivel is reakcióba léptek. A kísérletesen előidézett colitis-ból kigyógyult egereknek probiotikumkeveréket adtak be. Bebizonyosodott, hogy probiotikus kezelés hatására nagymértékben lecsökken újabb colitis kialakulásának a veszélye. Ennek oka, hogy a lamina propriában IL-10 függő nagymagvú sejtek jelentek meg, melyek hatására a regulátor T-sejt látens alakjának (LAP+ T-sejt) membránjában CD4+ receptor expresszálódott, valamint TGF-ß-antigént termelő regulátor sejtek jelentek meg. A probiotikumoknak a CD4+ CD25+ lymphocytákra is hatása van, mégpedig úgy, hogy a CD4+ sejtek CD25-receptorának expresszálódását serkentik. Mivel a CD25+ sejtek többségen LAP-, így ebben a formában az immunhiány miatt kialakuló colitis kiküszöbölhető, megelőzhető.

5.Az immunológia elváltozások miatt kialakuló betegségek

Crohn-betegség

• A Crohn-betegség az emésztőrendszer ismeretlen eredetű krónikus gyulladásos betegsége, mely a bélfal minden rétegét érintheti. Egyes feltételezések szerint ennek a betegségnek a kialakulásában fontos szerepet játszhatnak a bélflórában élő baktériumok. A betegségnek 3 fő oka lehet: genetikai hajlam, egy környezeti tényező, amely valószínűleg a normál bélflórának is az alkotója, valamint szöveti sérülés. A genetikai fogékonyság meghatározhatja a szabályozatlan immunválaszt, a szivárgó nyálkahártya barrierjét, vagy a bélflórában az egyensúly hiányát. A Crohn-betegséget okozó baktérium keresése során először Escherichia coli fajokat találtak a betegek belében, majd később úgy gondolták, hogy a Pseudomonas fluorescens is hatással lehet a kór kialakulására. Azonban lehet, hogy nem a baktériumok miatt, hanem a környezeti tényezők hatására alakul ki a betegség. Ugyanis a Crohn-betegséggel párhuzamosan az atópia, az asztma és az inzulin-függő diabetes mellitus is megjelenik. Egyre több bizonyíték van arra, hogy a szövetkárosodást kiváltó baktériumok a normál bélflórából származnak. Több tanulmány esetén is azt tapasztalták, hogy a bélflóra hiányában nem alakul ki a betegség. A bélflóra káros hatásának egy másik bizonyítéka, hogy az elváltozást mutató területeken magasabb a bélbaktériumok száma. A újabb kutatások során azt találták, hogy a NOD2/CARD15 génjének károsodása hozzájárulhat a betegség kialakulásához. A NOD2/CARD15 mint intracelluláris receptor vesz részt a NF-jB út szabályozásában, ami a bélgyulladás fő modulátora.
• Bélrák
• A végbélrák molekuláris genetikailag jól megalapozott, de a környezeti tényezők, mint például a táplálkozás is nagymértékben befolyásolják. A zsíros és nagymennyiségben fogyasztott vörös húsok, különösen feldolgozott formában növelik a rák kialakulásának valószínűségét. Ugyanakkor a gyümölcs és zöldség, a teljes kiőrlésű gabonák, a hal és kalcium rendszeres fogyasztása csökkenti. A táplálék közvetetten befolyásolja a metabolikus folyamatokat és a mikroflóra összetételére, amely hatással van az immunvédekezésre.

6.A bélflóra szerepe az allergiák kialakulásában

• A bélflórának az ételekre adott immunreakcióit két típusba sorolhatjuk: ételallergia (IgE-típusú) és ételintolerancia (nem IgE típusú immunválasz). Főként a nyugati országokban magas a száma a tejre, a tojásra, a földimogyoróra, a diófélékre, a halakra és a kagylókra allergiás embereknek. A regionális étkezési szokásoknak köszönhetően különböző országokban más és más allergiák a gyakoribbak. Például Kínában főtt és sült mogyorót is esznek, Amerikában szinte kizárólag pörkölt mogyorót fogyasztanak. A magasabb hő, vízmentes pörkölés növeli az allergén földimogyoró fehérjék számát. Növényi allergének találhatók például a cupin és a prolamin szupercsaládokban, valamint a növény védelmi rendszerének fehérjéiben. A cupin szupercsalád 7S-ből és 11S-ből áll, a mag tartalék fehérjéi tartoznak ide. A prolamin szupercsalád tagjai ciszteinben gazdag 2S albumin tárolására alkalmas fehérjék, nem specifikus lipid transzfer fehérjék, valamint a gabona-alfa-amiláz és proteáz inhibitorok. A profilinek, fontos szerepet játszanak a polimerizációs aktin filamentumok kialakításában. Azoknál a csecsemők, akiknek tehéntej-allergiájuk alakul ki egy éves koráig, az estek 80%-ában az 5. születésnapjáig klinikai tolerancia fejlődik ki. A csecsemők 60%-a, akiknél tehéntej-érzékenységet tapasztaltak, 35%-ban allergiás lesznek más ételekre is. A nyálkahártya immunrendszere napi rendszerességgel nagymennyiségű antigént juttat a szervezetbe és általában elnyomja az immunreaktivitásra ártalmatlan antigéneket (például, ételfehérjék és kommenzális organizmusok). Azonban a barrier különböző fejlődési fejletlensége csökkenti az immunrendszer hatékonyságát. Például az enzimaktivitás nem megfelelő újszülöttekben és a Siga rendszer sem működik rendesen négy éves korig. Így könnyen ki tud alakulni az élet első néhány évében ételallergia és gastrointestinalis fertőzés. Körülbelül az elfogyasztott ételek miatt termelt antigéneknek a 2%-át szívja fel a barrier és intakt formában szállítja el az egész szervezetbe. Általában tolerancia alakul ki, aminek létrejöttében valószínűleg a különböző antigénprezentáló sejtek, különösen a bél epithelialis sejtei és a különböző dendritikus sejtek, valamint a szabályozó T-sejtek játszanak központi szerepet. 5 különböző, a bél immunfolyamataiban résztvevő szabályozó T sejtet azonosítottak: a TH3 sejteket és CD4+ sejtek populációját, ami TGF-β-t termelnek; TR1 és CD4+ sejteket, amik IL-10-et szekretálnak; CD4+ és CD25+ szabályozó T-sejteket; CD8+ védő T-sejteket; és γδ T sejteket. A bél epithelialis sejtek képesek feldolgozni és a T-sejtek MHC-II komplexének bemutatni a luminális antigéneket, de hiányzik belőle egy második jel, ami arra utal, hogy központi szerepet játszanak a tolerancia kialakulásában.

Az ételallergiákat 3 nagy csoportba sorolhatjuk:

1. IgE közvetítette:
2. a, Gastrointestinalisan (gastrointestinalis anaphylaxia, oral allergia szindróma) . b, Kültakarón(csalánkiütés, angioödéma, kiütések és kipirosodások) . c, Légzőszervi (akut rhinoconjuktivitis, hörgőgörcs (zihálás))

d, Általánosságban (anaphylaxiás sokk)2.IgE és sejt közvetítette:

a, Gastrointestinalisan (allergiás eosinophil nyelőcsőgyulladás, allergiás eosinophil gastroenetritis

b, Kültakarón (atópiás dermatitis)

c,Légzőszervi ( asztma)

3.Sejt közvetítette

a, Gastrointestinalisan (ételfehérje által kiváltott enterocolitis, proctocolitis, enteropathiás szindróma és lisztérzékenység)

b, Kültakarón (kontakt dermatitis, dermatitis herpetiformis)

c, Légzőszervi (Heiner szindróma)

Források

1. Francisco Guarner, Juan-R Malagelada (2003): Gut flora in health and disease. The Lancet, Vol. 361 No. 9356 pp 512-519

2. M. Boirivant, A. Amendola and A. Butera (2008): Intestinal microflora and immunoregulation. Mucosal Immunology (2008) 1 (Suppl 1), S47–S49. doi:10.1038/mi.2008.52

3. Hornef MW, Wick MJ, Rhen M, Normark S. (2002): Bacterial strategies for overcoming host innate and adaptive immune responses. Nature Immunology 3, 1033 – 1040 (2002) doi:10.1038/ni1102-1033

4. West NP, Pyne DB, Peake JM, Cripps AW. (2009): Probiotics, immunity and exercise: a review. Exerc Immunol Rev. 2009;15:107-26.

5. R. A. Rastall (2004): Bacteria in the Gut: Friends and Foes and How to Alter the Balance. J. Nutr. August 1, 2004 vol. 134 no. 8 2022S-2026S

6. Kent L. Erickson and Neil E. Hubbard (2000): Probiotic Immunomodulation in Health and Disease. J. Nutr. 130: 403S–409S, 2000.