Diéta és immunfunkció

Caroline E. Childs

1 Humán fejlesztés és egészségügy, Orvostudományi Kar, Southamptoni Egyetem, Southampton SO16 6YD, Egyesült Királyság

Philip C. Calder

1 Humán fejlesztés és egészségügy, Orvostudományi Kar, Southamptoni Egyetem, Southampton SO16 6YD, Egyesült Királyság

2 NIHR Southamptoni Orvostudományi Kutatóközpont, University University Southampton NHS Foundation Trust és Southamptoni Egyetem, Southampton SO16 6YD, Egyesült Királyság

Elizabeth A. Miles

1 Humán fejlesztés és egészségügy, Orvostudományi Kar, Southamptoni Egyetem, Southampton SO16 6YD, Egyesült Királyság

Absztrakt

Egy jól működő immunrendszer kritikus a túlélés szempontjából. Az immunrendszernek folyamatosan ébernek kell lennie, figyelnie kell az invázió vagy a veszély jeleit. Az immunrendszer sejtjeinek képesnek kell lenniük megkülönböztetni az önmagukat a nem énektől, továbbá különbséget kell tenniük a nem önmolekulák között, amelyek károsak (például a kórokozóké), és az ártalmatlan nem önmolekulák között (például az ételektől). A tápanyagok ezen különkiadása az étrend és a tápanyagok, valamint az immunfunkció kapcsolatát tárja fel. Ebben az előszóban felvázoljuk az immunrendszer kulcsfontosságú funkcióit, és azt, hogy az egész élet folyamán hogyan lép kölcsönhatásba a tápanyagokkal, kiemelve a jelen különszámban szereplő munkát. Ez magában foglalja a makrotápanyagok, mikrotápanyagok és a bél mikrobiom szerepét az immunológiai hatások közvetítésében. Az immunrendszer táplálkozási modulációja alkalmazható a klinikai környezetben, de szerepet játszhat az egészséges populációkban is, csökkentve vagy késleltetve az immunmediált krónikus betegségek kialakulását. Az ezen a területen folyó kutatások végső soron az étrend és a tápanyagok immunfunkcióban betöltött szerepének jobb megértéséhez vezetnek, és megkönnyítik a testre szabott táplálkozás használatát az emberi egészség javítása érdekében.

1. Az immunrendszer áttekintése

Általánosságban az immunrendszer sejtjei feloszthatók a veleszületett és az adaptív immunválasz sejtjeire. A veleszületett reakció az első válasz egy betörő kórokozóra. A veleszületett immunválasz sejtjei közé tartoznak a fagociták (például makrofágok és monociták), neutrofilek, dendritikus sejtek, hízósejtek, eozinofilek és mások. A veleszületett válasz gyors, de nem speciális és általában kevésbé hatékony, mint az adaptív immunválasz.

A T és B sejtek specializálódhatnak memóriasejtekké, amelyek tartósan vagy nagyon hosszú ideig fennmaradnak, és képesek felismerni az antigént, ha újra találkoznak, és gyors, kórokozó-specifikus immunválaszt váltanak ki.

A túléléshez az immunrendszer kórokozók vagy káros jelek elleni hatékony telepítése és az immunválasz gyors feloldása szükséges. A fertőzés elleni küzdelem csak egy darab a puzzle-ból. A kiteljesedő immunválasz költséges az elfogyasztott energia szempontjából, és károsítja a gazdaszöveteket; így az immunválasz gyors és teljes feloldása szintén kulcsfontosságú. A citokinek szerepet játszanak az immunválaszok feloldásában. Az IL-10, amelyet számos immunsejt termel, beleértve a Tregst is, gyulladáscsökkentő hatású, beleértve a gyulladásos citokintermelés elnyomását [6].

Az immunválasz kiváltása és az immunsejtek aktivitása gyulladást eredményez (vörösség, duzzanat, valamint hő- és fájdalomérzet), amelyek a szövet károsodásának jelei, miközben az immunrendszer munkáját végzi. . Ez egy hatékony immunválasz várható eredménye. Egyre nagyobb aggodalomra ad okot, hogy a modern életmódbeli változások az immun- és más sejtek (pl. Adipociták, a lipideket a zsírszövetben tároló sejtek) által okozott folyamatos, alacsony fokú, egész testet érintő (szisztémás) gyulladások előmozdítását eredményezték [7]. . Ilyen expozíció lehet az étrend minősége és mennyisége [8].

2. A táplálkozás szerepe az immunfunkcióban

Megfelelő és megfelelő táplálékra van szükség az összes sejt optimális működéséhez, ideértve az immunrendszer sejtjeit is. Az „aktivált” immunrendszer tovább növeli az energiaigényt a fertőzés időszakaiban, például a láz alatt nagyobb a bazális energia ráfordítás. Így a legjobb immunológiai eredmények elérése érdekében az optimális táplálkozás a táplálkozás lenne, amely támogatja az immunsejtek funkcióit, lehetővé téve számukra, hogy hatékony reakciókat indítsanak a kórokozókkal szemben, ugyanakkor szükség esetén gyorsan oldják meg a választ, és elkerüljék a mögöttes krónikus gyulladásokat. Az immunrendszer energia- és tápanyagigényét exogén forrásokból, azaz az étrendből lehet kielégíteni, vagy ha az étrendi források nem megfelelőek, akkor endogén forrásokból, például testraktárakból. Egyes mikroelemeknek és étrendi összetevőknek nagyon specifikus szerepük van a hatékony immunrendszer kialakításában és fenntartásában az egész életen át, vagy a krónikus gyulladás csökkentésében. Például az arginin aminosav elengedhetetlen a nitrogén-oxid makrofágok általi előállításához, az A-vitamin és a cink mikroelemek szabályozzák a sejtosztódást, és így elengedhetetlenek az immunrendszer sikeres proliferatív válaszához.

Az alultápláltság jól érthető, hogy károsítja az immunműködést, akár a fejlődő országokban tapasztalható élelmiszerhiány vagy éhínség, akár a fejlett országokban a kórházi ápolás időszakaiból eredő alultápláltság következtében. Az eredményezett károsodás mértéke a hiány súlyosságától, attól, hogy figyelembe kell-e venni a tápanyag-kölcsönhatásokat, a fertőzés jelenlététől és az alany életkorától [9]. Egyetlen tápanyag többféle immunológiai hatást is kiválthat, például az E-vitamin esetében, ahol antioxidánsként, a protein-kináz C-aktivitás gátlójaként, valamint potenciálisan kölcsönhatásban áll az enzimekkel és a transzportfehérjékkel [10]. Egyes mikrotápanyagok esetében a túlzott bevitel az immunválasz károsodásával is társulhat. Például a vas kiegészítése növelheti a malária endémiás régióiban élők morbiditását és mortalitását. Amellett, hogy a táplálkozás képes kezelni a rossz bevitelhez kapcsolódó immunhiányokat, nagy a kutatási érdeklődés arra nézve, hogy a specifikus tápanyag-beavatkozások tovább javíthatják-e az immunfunkciókat szubklinikai helyzetekben, és így megakadályozhatják-e a fertőzések vagy a krónikus krónikus betegségek kialakulását gyulladásos betegségek.

3. Bélrel társult nyirokszövet

Az emberi testben az immunsejtek többsége a bélhez kapcsolódó limfoid szövetben (GALT) található meg, tükrözve ezen immunszövet fontosságát a gazda egészségének fenntartásában. Az étel elfogyasztása során szinte állandó és hatalmas antigén stimulációnak tesszük ki magunkat, és immunrendszerünknek képesnek kell lennie arra, hogy erős és védő immunitást biztosítson az invazív kórokozókkal szemben, miközben tolerálja az ételfehérjéket és a kommenzális baktériumokat. Ennek elérése érdekében a GALT különféle érzékelő és effektor immunfunkciókat tartalmaz. A dendritikus sejtek és az M-sejtek mintát vesznek a béltartalomból, míg a plazma B-sejtek a lamina proprián belül IgA-t termelnek, védelmet nyújtva a patogén organizmusokkal szemben. A Peyer-foltok néven ismert, immunsejtekben gazdag speciális immunterületek lehetővé teszik a GALT-ban rezidens immunsejtek közötti kommunikációt, a jelek terjedését a tágabb szisztémás immunrendszer felé, valamint az immunsejtek toborzását vagy kiáramlását [11].

Számos tápanyag és étrendi beavatkozás bizonyította, hogy képes javítani a bél egészségi állapotát vagy csökkenteni a bél gyulladását. A fehérje-hidrolizátumokról bebizonyosodott, hogy állatmodellekben fokozzák a gátfunkciót és az IgA-termelést, és ennek eredményeként alkalmazásuk lehet a hipoallergén csecsemőtápszerbe történő beépítésre és a klinikai táplálkozásra azok számára, akik olyan állapotban vannak, mint például a gyulladásos bélbetegség [17]. A bélgyulladás állatmodelljei kimutatták, hogy a probiotikus baktériumok biztosítása csökkentheti a gyulladást, csökkentve a gyulladásgátló Th1 és Th17 citokinek, például az IL-17 és az IFN-γ szintjét, és fokozva a gyulladás termelését, amely megoldja a citokin IL-10-et [18]. A prebiotikumok a baktériumok anyagcseréjének szubsztrátjaiként betöltött szerepük mellett fokozhatják a gát funkciót is [19]. Santiago-Lopez és mtsai. vizsgálták az erjesztett tej hatását a gyulladásos bélbetegség egérmodelljére [18], és az erjesztett tejfogyasztást követően csökkentették a szérum IL-17 és IFN-γ értékét a kontroll csoporthoz képest.

4. Immunfunkció az élet során

A fejlődő magzat és újszülöttek éretlen immunrendszerrel rendelkeznek, gyenge antitesttermeléssel és alacsony provokációs reakcióval rendelkeznek. A méhen belül a magzat passzív védelmet nyerhet anyjától a placentán átjutó antitestek révén. Ez az alapja annak, hogy az Egyesült Királyságban a csecsemőket korai védelemben részesítsék a szamárköhögés ellen, és az anyák harmadik trimeszterükben oltást ajánlanak fel annak érdekében, hogy passzív immunitást biztosítsanak csecsemőiknek, amíg el nem érik a csecsemőoltások életkorát. Miközben éretlen, a magzati immunrendszer képes antitesteket termelni, és az allergének elérhetik a fejlődő magzatot, és az allergén-specifikus IgE kimutatható a nevelővér vérmintáiban [20]. Az immunrendszer korai életkorának éretlenségének másik jele az újszülöttek fogékonysága a fertőzésekkel szemben, valamint a morbiditás és a halálozás ezzel járó nagyobb terhe.

Az immunrendszer fejlődését a korai életkorban mind az etetési gyakorlatok, mind a környezeti kitettség befolyásolni fogja. A szoptatás további passzív immunitást biztosít a csecsemő számára, például antitestek és citokinek átvitelével. Az anyatej-komponensek serkenthetik a bélhez kapcsolódó limfoid szövet érését is, az anyatejről ismert, hogy bifidogén oligoszacharidokban gazdag, és saját egyedi mikrobiotáját tartalmazza. Az emberi tej oligoszacharidjait (HMO) szintetizálják az emlőmirigyben lévő laktózból, és a specifikus HMO profil egyedenként és összefüggésben változik, és a laktáció időtartama alatt változik [21]. Megállapították, hogy ezek a HMO-k egészségügyi előnyökkel járnak a csecsemők számára azáltal, hogy gátolják a mikroorganizmusok tapadását a bél nyálkahártyáján, fokozzák a baktériumok rövid láncú zsírsavtermelését a mikrobiomban, és gátolják a gyulladást [22]. Az anyatej egyéb immunaktív komponensei szintén valószínűleg részt vesznek az immunrendszer érésében, tanulmányok kimutatták, hogy az epidermális növekedési faktor, a 21 fibroblaszt növekedési faktor és a β2 növekedési faktor átalakítása megváltoztathatja a limfocita fenotípusokat az újszülött patkányokban, amikor szájon át történő szoptatással kiegészítve [23].

Csecsemőkorban különféle környezeti tényezők befolyásolják az immunrendszer fejlődését; Az azonosított tényezők közé tartozik a kedvtelésből tartott állatok tulajdonjoga, az antibiotikumok használata és az ételek bevezetésének időzítése [24]. Megvizsgálták a prebiotikus oligoszacharidok bevitelének lehetőségét az élelmiszerek bevezetése során, azzal a felvetéssel, hogy ez egyedülálló lehetőséget kínálhat a fejlődő mikrobiom befolyásolására, és ezáltal kölcsönhatásba léphet a fejlődő immunrendszerrel [19]. Ezek a korai életévek kritikus időszakot jelentenek az immunrendszer fejlődésében, különös tekintettel a T-sejtek működésére, a csecsemőkorban érlelődik és a testtömeghez viszonyítva éri el maximális méretét csecsemőkorban [25].

Ahogy haladunk az élet során a későbbi élet felé, az immunfunkció csökkenése figyelhető meg az idősebb felnőttek körében. Csakúgy, mint csecsemőkorban, az idősebb felnőttek hajlamosabbak a fertőzésekre, és ennek következtében súlyosabb szövődmények vannak, mint a fiatalabbak. Ezt a csökkenő immunfunkciót immunszenszcenciának nevezik, és tükrözi mind a megszerzett, mind a veleszületett immunrendszer romlását [26]. Az életkor előrehaladtával csökkenő T-sejtek funkciója a thymus involúciójából és a csökkent thymus-kibocsátásból adódik, ami kevesebb naiv T-sejtet és több memória sejtet eredményez a keringésben [27]. Az öregedés a fertőzés hiányában fokozott gyulladással is jár, és kiderült, hogy előre jelzi a kórházi kezelést és a halált [28]. Számos mikrotápanyag-hiányt azonosítottak az ilyen csökkenő immunitás elősegítőjeként, és ez lehetőséget kínálhat az immunfunkció helyreállítását célzó beavatkozásokra [29].

5. Krónikus szisztémás gyulladás

A krónikus szisztémás gyulladás a krónikus, nem fertőző betegségek, például a szív- és érrendszeri megbetegedések, a stroke és az autoimmun rendellenességek, például a reumás ízületi gyulladás kulcsfontosságú alapjellemzője. Ez a krónikus gyulladás pozitív összefüggésben van az öregedéssel és más társbetegségekkel (pl. Elhízás, szív- és érrendszeri betegségek, inzulinrezisztencia). Érdekes, hogy egy egészséges felnőttek körében végzett vizsgálat során kiderült, hogy az életkor növekedése a krónikus szisztémás gyulladás kockázati tényezője, függetlenül más kockázati tényezőktől, például a testtömeg-indextől, a vérnyomástól és a vér lipidprofiljától [30].

Érdekes, hogy Rogero és mtsai ismertetésével szembeállítva. az elhízás gyulladásáról Dalton és munkatársai a súlyos pszichológiai étkezési rendellenesség, az anorexia nervosa szisztémás gyulladásának vizsgálatáról számolnak be [34]. Megmutatták, hogy erősen alultáplált állapotban szisztémás gyulladásra utaló jelek vannak megemelkedett IL-6 szérumkoncentrációval összehasonlítva az egészséges kontroll résztvevőkkel. Az IL-6 egy klasszikusan gyulladásos citokin, amelyet immun- és más sejtek termelnek. Hogy ez a gyulladás az alultápláltság következménye, vagy a klinikai állapot a már meglévő gyulladás következménye, azt még meg kell határozni. Kimutatták, hogy a klinikai depresszióban szenvedő betegeknél fokozott a szisztémás gyulladás, ami arra utal, hogy a gyulladás hatással lehet a mentális egészségre és a közérzetre [35].

A nyugati étrenddel ellentétben a mediterrán étrend gazdag zöldségekben, gyümölcsökben, diófélékben, hüvelyesekben, halakban és „egészséges” étrendi zsírokban. A mediterrán étrend a krónikus betegségek, például a szív- és érrendszeri betegségek, a rák és az utóbbi időben az Alzheimer-kór csökkent kockázatával jár [36]. A gyümölcsökben és zöldségekben megtalálható számos bioaktív vegyületről beszámoltak arról, hogy egy magyarázatot adnak a gyümölcsökben és zöldségekben gazdag étrendek (pl. Mediterrán étrend) védő hatására a krónikus gyulladásnak tulajdonítható nem fertőző betegségek kialakulásának kockázatának csökkentésére ( pl. szív- és érrendszeri betegségek). Az egyik molekulacsalád, amelyekről ismert, hogy szerepet játszanak a gyulladás szabályozásában, az étrendi polifenolok [37]. Yahfoufi és mtsai. ismertesse a polifenolok immunmoduláló és gyulladáscsökkentő mechanizmusait, és tárja fel az étrendi polifenolok szerepét a szív- és érrendszeri betegségek, egyes neurológiai betegségek és a rák kockázatának csökkentésében [38].

6. Táplálkozás a klinikai körülmények között

Klinikai körülmények között az akut gyulladás hirtelen, súlyos és elsöprő folyamat lehet. Ha ezt nem kontrollálják, ez a súlyos szisztémás gyulladás szepszist eredményez, amely több szerv meghibásodásával és halálával végződik. A szepszis a globális halálok egyik fő oka, évente körülbelül 6 millió ember halálát okozza, és becslések szerint ez az újszülöttek halálának 30% -át okozza [39]. A tápanyagok ezen különszámában a cink szerepét tárgyalják a szepszisben [40]. A cinkről ismert, hogy fontos mikroelem az immunrendszer számára. Kofaktorként játszik szerepet, számos fehérjében mind katalitikus, mind strukturális szerepet játszik [41]. Még a cink enyhe hiánya is összefüggésbe hozható mind az adaptív, mind a veleszületett immunválasz széles körű hibáival [42]. A szepszis során a cink homeosztázisa mélyen megváltozik, a cink a szérumból a májba kerül. Alker és Haase figyelembe veszik ezt a jelenséget és a terápiás lehetőségekre gyakorolt hatásokat a szepszisben szenvedő betegek kimenetelének javítása érdekében [40].

A szelén egy nyomelem, amely a cinkhez hasonlóan kritikus funkcionális, szerkezeti és enzimatikus szerepet játszik számos fehérjében. A rossz szelén státusz a krónikus betegségek széles körének kockázatával jár együtt, beleértve a rákot és a szív- és érrendszeri betegségeket is [43]. A szelén a test számos nem immunszövetében a kritikus szerep mellett fontos az optimális immunfunkció szempontjából. Avery és Hoffman elmagyarázzák a szelén szerepét az immunobiológiában és azokat a mechanizmusokat, amelyek révén a szelenoproteinek szabályozzák az immunitást. Áttekintjük a szelén státusz jelentőségét fertőző betegségekben, beleértve az emberi immunhiányos vírus fertőzését is [44].

A glutamin egy nem esszenciális aminosav, amely számos sejttípus számára fontos energiaforrást jelent, beleértve az immunválaszban részt vevő sejteket is. A nukleotidszintézis előfutáraként is szolgál, különösen releváns a gyorsan osztódó sejtek, például az immunsejtek során az immunsejtek során. A fertőzés során az immunsejtek glutaminfogyasztásának aránya egyenértékű vagy nagyobb, mint a glükózé. A glutamin szerepet játszik számos immunsejt működésében, beleértve a neutrofileket, a makrofágokat és a limfocitákat [45]. Katabolikus körülmények között (pl. Fertőzés, gyulladás, trauma) a glutamin felszabadul a keringésbe, ez egy alapvető folyamat, amelyet metabolikus szervek, például máj, bél és vázizmok irányítanak. Ennek az alkalmazkodásnak a ellenére a glutamin jelentős kimerülése figyelhető meg a plazmában és a szövetekben a kritikus betegségekben, ami megalapozta a kritikus betegek klinikai táplálékkiegészítésének alkalmazását. A glutamin homeosztázis fenntartásának módját, valamint a glutamin klinikai körülmények között történő felhasználásának módját Cruzat et al. [45].

A D-vitamin receptor (VDR) egy nukleáris receptor, amely közvetlenül befolyásolhatja a génexpressziót [46]. A VDR jelenléte az immunsejtek többségében azonnal arra utal, hogy ennek a mikroelemnek fontos szerepe van az immunsejt-aktivitásban [47]. Ezenkívül a D-vitamint aktiváló 1-α-hidroxiláz enzimet (CYP27B1), amely az 1 α, 25-dihidroxi-D3-vitamin (1,25 (OH) 2D3) aktív metabolitot eredményezi, sokféle immunsejt expresszálja. A VDR 1,25 (OH) 2D3-val történő ligálása kiválthatja az antimikrobiális fehérjék termelését és befolyásolhatja az immunsejtek citokintermelését [47,48]. Sassi, Tamone és d’Amelio áttekintették a D-vitamin tápanyag veleszületett és adaptív immunrendszerben betöltött szerepére vonatkozó bizonyítékokat [16].

7. Következtetések

A tápanyagok ebben a különszámában az összegyűjtött munkák széles körű áttekintést és kutatást nyújtanak, amelyek jelzik a tápanyagok és a táplálkozás kulcsfontosságú hatását az egészségre és a betegségekre, valamint az egész életen át tartó immunválaszokra. A tápanyagok közvetlenül vagy közvetve hatással lehetnek az immunsejtekre, megváltoztatva működésüket, vagy a bél mikrobiomjának változásain keresztül fejthetnek ki hatásokat. A tápanyagok immunfunkcióban betöltött szerepének jobb megértése megkönnyíti a testre szabott táplálkozás felhasználását az emberi egészség javítása érdekében.

Köszönetnyilvánítás

Ez a cikk nem kapott külön támogatást semmilyen finanszírozási ügynökségtől, kereskedelmi vagy nonprofit szektortól.