Határok az immunológiában

Táplálkozási immunológia

Ez a cikk a kutatási téma része

Táplálkozási immunmetabolizmus Az összes (7) cikk megtekintése

Szerkesztette

David Dombrowicz

Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM), Franciaország

Felülvizsgálta

Duška Tješić-Drinković

Orvostudományi Kar, Zágrábi Egyetem, Horvátország

Marie Bodinier

U1268 Biopolymères, Interactions, Assemblages (BIA), Franciaország

A szerkesztő és a lektorok kapcsolatai a legfrissebbek a Loop kutatási profiljukban, és nem feltétlenül tükrözik a felülvizsgálat idején fennálló helyzetüket.

Cikk letöltése
- PDF letöltése
- ReadCube
- EPUB
- XML (NLM)
- Kiegészítő
  Anyag
Exportálás
- EndNote
- Referencia menedzser
- Egyszerű TEXT fájl
- BibTex

OSZD MEG

Tekintse át a CIKKET

1 Barwon csecsemőtanulmány, Orvostudományi Kar, Deakin Egyetem, Geelong, VIC, Ausztrália
2 Gyermekegészségügyi kutatási egység, Barwon Health, Geelong, VIC, Ausztrália
3 Légzőszervi betegségek, fertőzés és immunitás téma, Murdoch Gyermekkutató Intézet, Parkville, VIC, Ausztrália
4 Légző- és alvásgyógyászati osztály, Királyi Gyermekkórház, Parkville, VIC, Ausztrália
5 Gyermekgyógyászati Osztály, Melbourne-i Egyetem, Parkville, VIC, Ausztrália
6 Gyermekegészségügyi Kutatóközpont, Queensland Egyetem, Brisbane, QLD, Ausztrália

Bevezetés

Az emberi mikrobiom és gazdája komplex szimbiózist alkot, és a bélmikrobiom az elsődleges interfész ennek a kapcsolatnak, amely az emberi testben található legkülönfélébb mikroorganizmusok tömbjét rejti magában (1). Ezt a sokféleséget drámai módon megváltoztatta az étrend és a modern környezet (2). Az emberi mikrobiómában bekövetkező változások hozzájárulhatnak a nem fertőző betegségek - köztük a gyermekkori légúti megbetegedések, például az asztma - kialakulásához a fejlett társadalmakban. Ezek az állapotok jelentős egészségügyi terhet jelentenek, és egész életükre kihatnak, gyermekkori asztma és gyenge korai tüdőszaporodás társul a felnőttkori légzőszervi megbetegedésekhez (3).

Egyre több bizonyíték van arra, hogy az anyai étrend és a bélbaktériumok befolyásolják az utódok immunfunkcióját és a légzőszervek egészségét (4). Számos mechanizmust azonosítottak az anyai baktériumok transzplacentáris hatásainak magyarázatára a fejlődő magzati immunrendszerre. Ezek közé tartozik a fetoplacentális egység baktériumos expozíciója; a bél bakteriális komponenseinek immunglobulinnal kapcsolatos transzplacentáris transzportja; a citokin szignalizációja fetomaternal immunbeállítást eredményez; és immunprogramozás keresztül a bélbaktériumok által termelt metabolitok. A bélbaktériumok és metabolitjaik szerepe a magzati immun tolerancia és az azt követő utódok asztmájának kialakulásában különösen érdekes.

Az anyai bélbaktériumokat az anyai étrend befolyásolja, különösen bizonyos rostok és szénhidrátok bevitele, amelyeket együttesen mikrobiotához hozzáférhető szénhidrátoknak (MAC) neveznek. A rövid láncú zsírsavak (SCFA-k) a fő metabolitok, amelyeket a bélbaktériumok termelnek a MAC-okból. Meggyőző bizonyíték van egérmodellekről, amelyek összekapcsolják az MAC-k, a bélbaktériumok és az SCFA-termelés anyai étrendi bevitelének változásait az utódok asztmájának kialakulásában. Ezeket a megállapításokat humán vizsgálatokban még meg kell erősíteni. Ennek a felülvizsgálatnak az a célja, hogy felmérje a jelenlegi bizonyítékokat az anyák táplálkozási MAC-értékeinek és a bélbaktériumok terhesség alatti expozíciójának a fejlődő magzati immunrendszerre és az azt követő utódok asztmájára gyakorolt hatásáról, és megvitassa a jövőbeni tanulmányok szempontjait ezen a feltörekvő területen.

1. rész

Bizonyíték arra, hogy az anyai baktériumok expozíciója a terhesség alatt összefügg az utódok asztmájával

Bizonyíték van arra, hogy a „farm hatása” (12) nem korlátozódik a gyermekkorra, hanem terhesség alatt hat a fejlődő magzati immunrendszerre. A gazdálkodási környezetet a szabályozó T-limfociták (Tregs) (15) megnövekedett számával és hatékonyságával, valamint a kordnövény vérében megváltozott citokin-profillal társították (16). Végül a PASTURE tanulmány bebizonyította, hogy az anya mezőgazdasági környezetnek való kitettsége csökkent utódok asztmájával jár, bár ezt a hatást fokozza a korai életkori farm expozíciója (17). A „farm hatása” erős bizonyítékot szolgáltat arra vonatkozóan, hogy az anyai baktériumok terhesség alatt történő expozíciója befolyásolja a magzat immunrendszerét és az utódok asztmájának későbbi kockázatát.

Az ebben a szakaszban található bizonyítékok összefoglalását az 1. táblázat tartalmazza.

1. táblázat: Bizonyíték arra, hogy az anyai baktériumok terhesség alatti expozíciója immunprogramozással és utódok asztmájával jár.

2. rész

Az anyai bélbaktériumok feltételezett mechanizmusai az immunprogramozásra és az utódok asztmájára (1. ábra)

1. ábra: Az anyai baktériumok mechanizmusai befolyásolhatják a magzat immunfejlődését.

Fetoplacental mikrobióm

Anyai immunglobulin G (IgG) -kötésű baktériumok

Fetoplacentáris immunbeállítás

A transzplacentáris citokin jelátvitel elősegíti az anya és a magzat immunrendszerét. Santner-Nanan és mtsai. vizsgálták a szülők és utódaik szérumát, összehasonlítva a perifériás Tregek százalékos arányát az anya-gyermek diádákban az apa-gyermek diádákéval (72). Magas korrelációt találtak az anya-gyermek diadák között, de az apa-gyermek diadák között nem. Magas korrelációt azonosítottak az interleukin (IL) -10 szinteknél, valamint az alfa IL-10 receptor upregulációját az anya-gyermek diódákban, ami arra utal, hogy a Treg összehangolásának mechanizmusa transzplacentális szignál az IL-10 által. Úgy tűnik, hogy a citokin jelátvitel egy másik fontos mechanizmus, amely befolyásolja a fejlődő magzati immunrendszert.

Anyai bél bakteriális metabolitjai

A bélbaktériumok metabolitjainak transzplacentális hatása számos gazda funkciót befolyásol, beleértve a magzat immunfejlődését is. A bélbaktériumok számos metabolitot termelnek, amelyek kritikusan közvetítik a gazdaszervezet működését, és befolyásolják az olyan folyamatokat, mint az immunmoduláció, a gyulladás, az epigenetikai változások és az energiatermelés (73, 74). A MAC-kból származó SCFA-k az immunmodulációban részt vevő metabolitok kulcsfontosságú csoportjai, és sok kutatási figyelmet vonzottak magukra. A bélben termelődő három leggyakoribb SCFA az acetát, a propionát és a butirát (75), amelyek többsége butirát. Az SCFA-k bőségesen termelődnek a baktériumok szénhidrát-fermentációjának melléktermékeként, és kulcsfontosságú energiaforrást jelentenek az emberi gazdaszervezet számára, és a teljes energiaigény körülbelül 10% -át szolgáltatják (76). Az SCFA-k további megvitatását a magzati immunfejlődésben és az azt követő utódok asztmájában a felülvizsgálat 3. része részletezi (77).

Az ebben a szakaszban található bizonyítékok összefoglalását a 2. táblázat tartalmazza.

2. táblázat: Anyai bélbaktériumok feltételezett mechanizmusai az immunprogramozásra és az utódok asztmájára.

3. rész

Bizonyíték arra, hogy az anyai étrend és a bakteriális metabolitok a terhesség alatt befolyásolják az utódok asztmáját

Az étrend befolyásolja a széklet baktériumok összetételét

Az anyai bélbaktériumok által termelt SCFA-k befolyásolják a magzati immunfejlődést és az utódok asztmáját

Az anyai bélbaktériumok által termelt rövid láncú zsírsavak közvetetten befolyásolják a T-limfocitákat, hogy tolerogén immunkörnyezetet hozzanak létre az utódokban. Az SCFA-k megkötik három G fehérjéhez kapcsolt receptort [más néven szabad zsírsav receptorokat (FFAR)], a GPR41/FFAR3, GPR43/FFAR2 és a GPR109a (niacin receptorokat), amelyek közül csak a GPR43 specifikus a leukocitákra. Az SCFA-k befolyásolják a neutrofileket és az eozinofileket a GPR43 (90) megkötésével és a hiszton-deacetiláz (HDAC) közvetlen gátlásával, ami apoptózist eredményez (91). A butirátról és a propionátról külön kimutatták, hogy ezzel a mechanizmussal szabályozzák a dendritikus sejtek működését, csökkentve a T-limfociták stimulációját (92, 93), és megállapították, hogy ugyanez az út működik a vastagbél gyulladásos válaszaiban is (94). A butirát a GPR109a niacinreceptort is stimulálja GPR109a-hiányos egerekkel, amelyek csökkent IL-10-termelő T-limfocitákat mutatnak (95).

A szabályozó T limfociták tolerogén immunprofilt hoznak létre, és elősegítik az asztma kialakulása ellen védő Th1 fenotípust (96). Hagyományosan az adaptív immunrendszert Th1 vagy Th2 dominánsként írták le, a Th2 fenotípushoz asztma társult. A Th2 fenotípus fokozott IgE termeléssel, eozinofíliával és az IL-4, IL-5, IL-9 és IL-13 citokinek termelésével jár (97). Ezek a citokinek aktiválják az allergiás gyulladásos választ az aeroallergének és az asztma tüneteit kiváltó fertőzések esetén (98). A korai vizsgálatok a szérum Treg-k csökkent populációját azonosították asztmás betegeknél (99, 100). Az allergiás légúti gyulladás egérmodelljei kimutatták, hogy a bevezetett Treg gátolja a betegség kialakulását és elnyomja a kialakult betegséget (101). A Treg által közvetített immunmoduláció és a Th1 torzulásának kulcsmechanizmusa a transzkripciós faktor villás p3 box (Foxp3). Allergiás stimuláció jelenlétében a nagy mennyiségű Foxp3-t expresszáló Treg-sejtek IL-10-t termelnek és transzformálják a béta növekedési faktort, elnyomva a dendritikus sejtek és más T-sejtek aktivitását, majd csökkentve az allergiás reakciókat (102).

A rövid láncú zsírsavak közvetlenül befolyásolják Treg populációját és működését. Az acetát és a propionát elősegíti a vastagbél Treg termelését, a Foxp3 és az IL-10 expresszió kapcsolódó növekedésével ezekben a sejtekben (103). Ezt a hatást a HDAC gátlása közvetíti, ami a Foxp3 fokozott acetilezését, valamint az ezzel járó fokozott stabilitást és expressziót eredményezi a sejtfelületeken. Ezt a mechanizmust más vizsgálatokban azonosították, amelyekben a butiráttal és propionáttal táplált egerek megnövelték az extrathymás (104) és a vastagbél Tregek (105) számát. Az SCFA-k közvetett és közvetlen hatással vannak a T-limfocitákra, elősegítve a tolerogén immunprofilt, megnövekedett Treg-populációval és aktivitással (106).

A terhesség alatt az anyák egyéb táplálkozási tényezői összefüggenek az immunmoduláló hatásokkal és az utódok asztmájával.

Az anyák terhesség alatt történő fokozott D-vitamin-expozíciója befolyásolhatja a magzat immun- és tüdőfejlődését, és csökkentheti az utódok zihálását. A D-vitamin receptorok számos immunsejtben találhatók (109), és a korai vizsgálatok kimutatták, hogy a D-vitamin képes elősegíteni a specifikus Treg-populációkat (110), valamint számos egyéb hatást a veleszületett immunutakra (111). Az anyai D-vitamin hatása a magzat immunfejlődésére kevésbé egyértelmű, mivel a közelmúltban végzett kutatások szerint az anya magas szérum D-vitaminja a kordékszervi vérben csökkent Foxp3-expresszáló Treg-értékekkel jár (112). Bármely asszociációt, amelyet az utódok asztmájánál találtak, bonyolítja a D-vitamin hatása a magzati tüdő fejlődésére, az alacsony D-vitamin pedig a csökkent tüdőmennyiséggel jár egérmodellekben (113). A születési kohorsz vizsgálatokból származó bizonyítékok azt mutatják, hogy az anyák magas étkezési D-vitamin-bevitele az utódok csökkenő sípolásának csökkenésével jár (114–117). A legújabb, jól megtervezett, kettős-vak, randomizált, kontroll vizsgálatok nem találtak hasonló összefüggést a D-vitamin-kiegészítéssel, bár a kontrollcsoport mindkét esetben az ajánlott napi D-vitamin adagot kapta végig (118, 119). Az anya D-vitamin-kitétele, akár étrendből, akár kiegészítésből adódóan, befolyásolja a magzat immun- és tüdőfejlődését, valamint az utódok zihálásának kockázatát.

Az anyák étrendi E-vitamin-bevitele befolyásolja a magzat immun- és tüdőfejlődését, valamint az utódok sípolásának kockázatát. Megállapították, hogy az E-vitamin számos immunutat befolyásol, csökkentve a gyulladást (111). Az E-vitamin tolerogén hatást fejt ki a T-limfocitákra, csökkentve az interferon-gamma általi stimulációt (120) és elősegítve túlélésüket (121). Devereux és mtsai. azonosította, hogy a terhesség alatt az anyák táplálékában elfogyasztott magas E-vitamin a th-sejtek proliferatív válaszának csökkenésével járt a köldökvér mononukleáris sejtjeiben (122). Az E-vitamin bevitele a terhesség során számos vizsgálatban társította a gyermekek sípolásának csökkenését (123–126). Az E-vitamin a tüdő működésére is hatással van, összefüggésben van az anya megnövekedett E-vitamin-bevitele és az utódok nagyobb kényszerű kilégzési térfogata 1 másodperc alatt (FEV1) 5 év alatt (124). Az anyai terhesség alatti csökkent étrendi E-vitamin expozíció növeli az utódok vérének mononukleáris sejtjeinek szaporodását, és csökken az utódok zihálásának és a tüdőműködés javulásának.

Az ebben a szakaszban található bizonyítékok összefoglalását a 3. táblázat tartalmazza.

3. táblázat: Anyai táplálkozási tényezők terhesség alatt, immunmodulációval és utódok asztmájával összefüggésben.