Immunomodulujacy wpływ probiotyków na reakcje odpornościowe.

J. Michałkiewicz^1,3,4, M. Krotkiewski², L.Gackowska¹, M.Wyszomirska-Gołda¹,

A. Helmin¹, D.Dzierżanowska³, and K. Madaliński⁴

¹ Dept. Immunology, Rydygier's Medical Academy, Bydgoszcz, Poland

² The Sahlgrenska Academy at Göteborg University, Institute of Clinical Neuroscience, Göteborg, Sweden

³ Dept. Microbiology and Clinical Immunology, Children's Memorial Hospital,

Warsaw, Poland,

⁴ Dept. Immunopathology, National Institute of Hygiene, Warsaw, Poland

Streszczenie.

Celem pracy było przedstawienie mechanizmów immunologicznych, które leżą u podstaw modulacji przez probiotyki reakcji odpornościowych. Podano podstawowe informacje dotyczące odporności naturalnej i adaptacyjnej, z uwzględnieniem charakterystycznych cech śluzówkowego układu immunologicznego. Opisano następujące zagadnienia:1) definicja, dzialanie ogólne probiotyków, szczepy bakterii probiotycznych, 2) cechy charakterystyczne śluzówkowego ukladu immunologicznego, 3) dzialanie probiotyków na uklad odporności naturalnej (fagocytoza, komórki NK, modulacja syntezy cytokin, prezentacja antygenu-efekt adjuwantowy) oraz odporności adaptacyjnej (synteza przeciwciał).

1. Definicja pojęcia „probiotyki” i ich działanie ogólne:

Są to żywe mikroorganizmy, stanowiące integralna część fizjologicznej mikroflory jelitowej, które wpływają korzystnie na stan zdrowia poprzez oddziałowywanie na skład i funkcje mikroflory błon śluzowych układu pokarmowego, oddechowego i moczowopłciowego. Szczególne uznanie jako probiotyki znalazły różne gatunki pałeczek kwasu mlekowego (lactic acid bacteria- LAB). Należą do nich: Lactobacillus: L. acidophilus, L. casei, L. fermentum, L. gasseri, L. johnsoni, L. lactis L. bulgaricus, L. plantarum, L. salivarius, L. rhamnosus, L. reuteri, Bifidobacterium: B. bifidum, B.longum, B.infantis, oraz Streptococcus: S. termophilus. Stosowane są przy produkcji jogurtów i innych przetworów opartych na mleku fermentowanym. Lactobacillus i Bifidobacterium są to Gram dodatnimi pałeczkami , stanowiącymi znaczną część normalnej mikroflory jelitowej u człowieka i zwierząt.

Generalnie pałeczki Lactobacillus mają złożone wymagania pokarmowe, są bakteriami fermentujacymi, beztlenowymi, lub tolerujacymi tlen, rozwijają się w środowisku kwaśnym i zasadowym. Są szeroko rozpowszechnione i występują wszędzie tam gdzie istnieje środowisko bogate w substraty zawierające węglowodany: tj. w obrębie błon śluzowych u ludzi i zwierzat (dzięki obecności wydzieliny śluzowej), oraz w materiale pochodzenia roślinnego. W jelicie grubym u dorosłego ich liczba wynosi od 10⁶-10⁸/gram zawartości jelita.

Pałeczki kwasu mlekowego (Lactobacillus i Bifidobacterum) wywierają szereg korzystnych dla ustroju zjawisk. Ułatwiają proces trawienia białek, cukrów (prostych i złożonych) oraz tłuszczów, zwiększają absorbcję witamin i minerałów, zwiększają oporność fizjologicznej mikroflory bakteryjnej na działanie antybiotyków, łagodzą odczyny zapalne wywołane przez bakterie, grzyby (np. Candida) i wirusy (np. biegunki wywołane przez rotawirusy), osłabiają reakcje alergiczne, wzmagają anty-bakteryjne i anty-grzybicze i anty-wirusowe reakcje odpornościowe, mają działanie przeciwnowotworowe, redukują eliminację produktów katabolizmu białek tłuszczów i węglowodanów przez nerki i wątrobę, zmniejszają poziom cholesterolu w surowicy i ograniczają osteoporozę. Mechanizmy indukcji tych aktywności nie są jeszcze ostatecznie poznane. Wykazano, że drobnoustroje te: a) modyfikują pH przewodu pokarmowego, b) wytwarzają czynniki blokujące działanie chorobotwórczych dronoustrojów (bakteryjnych i wirusowych), c) współzawodniczą z drobnoustrojami patogennnymi o receptory komórkowe, składniki pokarmowe i czynniki wzrostowe, d) wytwarzają laktazę, e) stymuluja nieswoiste i swoiste reakcje odpornościowe -działanie immunomodulacyjne [1]

II. Wpływ bakterii probiotycznych na reakcje odpornościowe.

Mikroflora jelitowa stanowi niezwykle złożony ekosystem, zawierajacy przeszło 400 gatunków bakterii (ogółem około 10¹⁴ drobnoustrojow, tj. 10 x więcej niż wszystkich komórek ustroju). Najliczniej reprezentowane sa takie gatunki jak Bacterioides, Eubacterium, Peptostreptococcus, pałeczki rodziny Enterobacteriacae, Bifidobacterium , Streptococcus, Lactobacillus, Clostridium i Staphylococcus. Niektóre z tych drobnoustrojów są potencjalnie patogenne a inne wywierają korzystne dzialania dla ustroju Dlatego kolonizacja układu pokarmowego przez określone gatunki drobnoustrojów ma znaczny wpływ na ogólne uwarunkowania zdrowotne (podatność na infekcje, alergie, efekty toksyczne i karcynogenne). Takie czynniki jak wiek, przyzwyczajenia żywieniowe, stan immunologiczny, stosowanie antybiotyków, stres, alkohol, oraz pH treści jelitowej, czasokres pasażu tresci pokarmowej i jej skład wpływaja na skład mikroflory jelitowej i jej aktywności metaboliczne. Stanowiło to podstawową przesłankę do użycia bakterii probiotycznych jako składnika diety, w celu modulowania składu mikroflory jelitowej. Drobnoustroje mikroflory jelitowej są głownym czynnikiem stymulującym układ immunologiczny, co jest warunkiem rozwoju struktur limfoidalnych tego układu (zwierzęta laboratoryjne urodzone i przetrzymywane w warunkach sterylnych ich nie rozwijają). Działanie immunomodulacyjne mikroflory jelitowej w tym i bakterii probiotycznych opiera się na trzech z pozoru przeciwstawnych zjawiskach: 1) indukowaniu i utrzymywaniu stanu tolerancji immunologicznej na antygeny środowiskowe (pokarmowe i wziewne), 2) indukcji i kontroli reakcji odpornościowych przeciwko patogenom pochodzenia bakteryjnego, wirusowego i nowotworowego, 3) hamowaniu reakcji autoagresyjnych i uczuleniowych. Wszystkie te trzy zjawiska zachodzą jednocześnie w tzw śluzówkowym układzie limfoidalnym (mucosa associated lymphoid tissue -MALT). Jest to złożony system który u człowieka dorosłego ochrania łacznie około 400 m² powierzchni śluzówek przewodu pokarmowego, oddechowego, moczowopłciowego, a także gruczoły ślinowe, łzowe i mleczne. Układ ten jest czynnościowo zintegrowany, co umożliwia: a) migrację uczulonych w określonym obszarze limfocytów do wielu innych obszarów tego układu, b) interakcje z obwodowym, poza śluzówkowym układem odpornościowym. Układ MALT obejmuje: migdałki, nieotorbione struktury tzw pojedyńczych, rozproszonych grudek chłonnych oraz skupiska grudek chłonnych zorganizowanych w tzw kępkach Peyera, które występują najliczniej w odcinku dystalnym jelita cieńkiego. Odcinek ten stanowi główną składową tkanki limfoidalnej związanej z układem pokarmowym (gut-associated lymphoid tissue-GALT). W skład GALT wchodzi ponadto wyrostek robaczkowy, oraz liczne skupiska grudek limfoidalnych rozsianych w całym przewodzie pokarmowym. Jelito cieńkie jest relatywnie słabo zasiedlone przez bakterie komensalne ( od 10³ CFU/g treści w odcinku proksymalnym dwunastnicy, do 10⁵-10⁸ w odcinku dystalnym ileum). Przyjmując, że populacja bakterii w jelicie cieńkim stanowi około 1/10.000 jej poziomu w jelicie grubym, to całkowita ich liczba w jelicie cieńkim nie przekracza 10¹⁰ bakterii. Dlatego też podawanie około 10¹⁰-10¹¹ bakterii probiotycznych dziennie (najczęściej stosowana dawka) może wywierać znaczacy wpływ na układ immunologiczny przewodu pokarmowego (GALT), nawet jeżeli dawka ta jest mała w porównaniu do ilości bakterii mikroflory jelita grubego (10¹⁴ ). Ponieważ kępki Peyera (skupiska tkanki limfoidalnej) czynnościowo predysponowane są do wychwytywania wszystkich korpuskularnych struktur obecnych w świetle jelita cieńkiego, to bakterie probiotyczne nie musza wykazywać właściwości adherencyjnych, aby stymulować komórki układu odpornościowego [2,3] Aktywność tego układu jest wypadkową ciągłej stymulacji komórek tzw odporności wrodzonej oraz adaptacyjnej.

Odporność wrodzona zależy od wielu typów komórek (limfocyty NK, granulocyty, monocyty, makrofagi, komórki dentrytyczne, komórki tuczne) i białek (cytokiny, dopełniacz, białka ostrej fazy). Typowymi dla GALT elementami odporności wrodzonej są: niskie pH (sok żołądkowy, kwasy żółciowe), perystaltyka, opłaszczanie i bezpośrednie usuwanie drobnoustrojów przez wydzielinę śluzową (mucus), obecność lizozymu i defensyn (grupy peptydów o właściwościach anty-bakteryjnych, anty-wirusowych, przeciw grzybiczych), oraz warstwa komórek epitelium, tworząca ochronną barierę jelitową, pozostajaca w bezpośrednim kontakcie ze światłem jelita. Komórki epitelium pełnią szereg funkcji odporności naturalnej: a) wytwarzają lizozym, defensyny oraz fosfolipazę A2, b) wykazuja ekspresję szeregu cytokin takich jak chemokiny (IL-8, MCP-1 i inne), TNF-alfa, IL-1, IL-6, IL-10, IL-12, TGF-β, c) są zdolne do ograniczonej prezentacji antygenów limfocytom T, d) wykazuja ekspresję receptorów błonowych o funkcji kostymulacyjnej wobec limfocytów T (HLA-DR, CD11a, etc), lecz nie działają jako tzw „profesjonalne” komorki prezentujące (brak ekspresji CD80, CD86), co wiąże się z ich funkcją w procesie indukcji tolerancji immunologicznej (niekompletna prezentacja antygenu, slaby sygnał kostymulacyjny). Inne komórki układu odporności naturalnej to limfocyty NK (bardzo heterogenna populacja w systemie GALT), pewna frakcja limfocytów T [z ekspresją receptorów dla antygenu (TcR) typu γδ (20%) i lub αβ (50%)], a także granulocyty, makrofagi Zaliczenie pewnych typów limfocytów T (komórki intraepitelialne-IEL) do układu odporności naturalnej spowodowane jest: 1) ich niezależność rozwojową od grasicy, wyrażajaca się nietypową strukturą ich receptorów TcR, tj. homodimerycznymi łańcuchami αβ oraz ekspresją receptora CD8 o niekompletnej strukturze (w porównaniu do klasycznych komorek T grasiczego pochodzenia). Wspólnymi cechami komórek układu odporności naturalnej są: a) udział w poczatkowej fazie odpowiedzi immunologicznej, b) brak rozpoznawania antygenu z udzialem receptorów komorkowych o restrykcji klonalnej, c) brak pamięci immunologicznej. Podstawowym zadaniem „naturalnych” reakcji odpornościowych jest maksymalne zmniejszenie ilości czynnika stymulujacego i przygotowanie optymalnej odpowiedzi adaptacyjnej (zależnej od limfocytów T i B) głównie poprzez stworzenie określonego mikrośrodowiska cytokinowego, w którym dochodzi do prezentacji antygenu limfocytom T, ich aktywacji oraz stymulacji limfocytów B i syntezy przeciwciał.

Odporność adaptacyjna zależy od immunokompetentnych limfocytów T i B, których wspólną cechą jest: a) udział w pozniejszej fazie odpowiedzi odpornościowej (w przypadku pierwszego kontaktu z antygenem), b) rozpoznawanie antygenu poprzez receptory komorkowe o restrykcji klonalnej, c ) pamięć immunologiczna [3,4]

IIa. probiotyki a układ odporności wrodzonej.

Generalnie bakterie probiotyczne wpływają stymulująco na układ odporności naturalnej poprzez: a) wzmaganie aktywności fagocytarnej granulocytów oraz makrofagów oraz ich właściwości bójczych i cytostatycznych, b) aktywację komórek NK, c) indukcję syntezy cytokin, d) modulację zdolności prezentacji antygenu limfocytom T, co jest z kolei podstawą 2 przeciwstawnych zjawisk: tzw efektu adjuwantowego oraz tolerancji obwodowej indukowanej przez antygeny podane per os.

•Modulacja aktywności enzymatycznej i fagocytarnej makrofagów i granulocytów

Wzmaganie przez probiotyki aktywności enzymatycznej i fagocytarnej makrofagów i granulocytów obserwowano zarówno in vitro, tj. po ich dodaniu do hodowli zawierajacych te komórki jak i in vivo- injekcja dootrzewnowa (u myszy) i podanie doustne (u myszy i człowieka). Pozytywny efekt uzyskiwano zarówno przy zastosowaniu żywych szczepów bakterii probiotycznych jak i zabitych bakterii lub ich produktów. Efektywność działania zależy od zastosowanych szczepów bakterii i drogi ich podania, tj. parenteralnie lub per os. Np. u myszy już w 2 dni po podaniu dootrzewnowym L. bulgaricus 10-krotnie zwiększał się poziom enzymów lizosomalnych (β-galaktozydazy, β-glukuronidazy, dehydrogenazy mleczanowej) w makrofagach, przy czym żywe bakterie wywoływały większy efekt niż martwe. Szczep L.casei był mniej efektywny (tylko 3-krotny wzrost poziomu enzymów), przy użyciu żywych i martwych bakterii. Oba szczepy podane per os były jednakowo efektywne, indukując większą aktywność enzymatyczną makrofagów w przypadku użycia żywych bakterii. W 2 dni po podaniu dootrzewnym L.bulgaricus kilkakrotnie zwiększała się aktywność fagocytarna makrofagów, utrzymując się na tym poziomie do 8 dnia; przeciwnie, po podaniu per os fagocytoza wzrastala tylko nieznacznie, natomiast L.casei podane dotrzewnowo jak i per os jednakowo wzmagaly fagocytozę zawiesiny koloidalnej karbonylku żelaza. Dootrzewnowe podanie L.casei zwiększalo także aktywność fagocytaną komórek ukladu siateczkowo śródbłonkowego. Wzrost aktywności fagocytarnej i enzymatycznej makrofagów wywoływały nie tylko żywe lub martwe pałeczki Lactobacillus, lecz także ich produkty: a) ekstrakty białkowe Bidobacterium longum, lecz nie L.acidophilus zwiększaly poziom fosfodiesterazy alkalicznej (hydrolaza) w makrofagach; ektrakty z obu szczepów jednakowo wzmagaly fagocytozę cząsteczek akrylamidu lub żywych bakterii S.typhi murium, b) fosfopolisacharydy pochodzące ze szczepu L.dulbrueckii ssp. bulgaricus, podane dootrzewnowo, zwiekszały zarówno liczbe makrofagów, ich aktywność cytostatyczną wobec linii komórek nowotworowych: sarcoma -180 oraz P388, oraz aktywność fagocytarną (cząsteczek lateksu). L.casei był bardziej efektywny aniżeli L.bulgaricus. Poszerzeniem tych badań było podawanie per os mleka sfermentowanego zawierającego wybrane szczepy Lactobacillus, a następnie ocena ich wplywu na funkcje makrofagow (otrzewnej i śledziony-u myszy) oraz monocytow i granulocytów krwi obwodowej (człowiek). Makrofagi otrzewnej i śledziony myszy skarmianych mlekiem sfermentowanym przez L.casei. L.acidophilus. L.rhamnosus HN001 wykazywały zwiekszona aktywność fagocytarną in vivo (clearance cząsteczek karbonylku żelaza) i in vitro (S.typhi, opsonizowane S.typhi), oraz posiadaly zwiększony poziom enzymów lizosomalnych. Podobne wyniki opisano u ludzi. Podawanie przez trzy tygodnie mleka fermentowanego zawierajacego L.acidophilus szczep La1 lub B.bifidum szczep Bb12 zwiększało zarówno aktywność fagocytarną in vitro monocytów granulocytów (fagocytoza opsonizowanych E.coli), oraz ich liczbę we krwi obwodowej do 6 tygodni po odstawieniu podawania. Inne szczepy Lactobacillus takie jak B.lactis szczep HN0019 raz L.rhamnosus szczep HN001 (izolowany z sera) wywoływaly podobne aktywności granulocytów i monocytów ( 5-7).

Zwiększanie aktywności fagocytarnej granulocytow krwi obwodowej oraz makrofagów śledziony i jamy otrzewnej poprzez doustne podawanie bakterii probiotycznych wskazuje, że bakterie te nie tylko indukują lokalnie śluzowkowy układ odpornościowy, lecz także wpływają stymulująco na obwodowy układ odpornościowy. Mechanizm wzmagania aktywności fagocytarnych i bójczych granulocytów i makrofagów przez bakterie probiotyczne nie jest dokładnie znany, lecz może zależeć od : a) stymulującego dzialania niektórych cytokin (IL-1, IL-6, TNF-alfa, IFN-alfa, IFN-α) których synteza wzrasta pod wpływem działania wielu szczepów bakterii probiotycznych; cytokiny te pochodzą prawdopodobnie z enterocytów, komórek dendrytycznych , oraz makrofagow, granulocytów i komórek NK, b) wzrostu opsonizacyjnych aktywności immunoglobulin, c) wzrostu ekspresji niektórych receptorow błonowych granulocytów i makrofagów ( ICAM-1, CD11 b i c, CD32,), zaangażowanych w procesach fagocytozy i aktywnościach cytotoksycznych tych komórek, d) interakcji fagocytów z aktywowanymi komórkami T i NK.

•Aktywacja komórek NK.

Wzmaganie przez probiotyki aktywności komórek NK było jednym z najwcześniej opisanych zjawisk dotyczących modulacji przez probiotyki układu odporności naturalnej. Związane to jest zarówno ze wzrostem ich liczby (odnowa) jak i aktywności biologicznej (efekt cytotoksyczny, synteza cytokin prozapalnych tj. IFN-gamma, IL-1, TNF-alfa). Komórki NK pochodzą z komórek prekursorowych obecnych w szpiku kostnym. Różnicuja się niezależnie od grasicy. Wykazują 2 typy reakcji cytotoksycznych: a) tzw cytotoksyczność naturalną (eliminacja komórek nowotworowych, oraz komórek zakażonych przez wirusy lub bakterie) wywoływaną poprzez mechanizm spontanicznej cytotoksyczności kontrolowanej poprzez ekspresję pewnych receptorów błonowych tych komórek, b) tzw cytotoksyczność zależną od przeciwciał (ADCC-antibody dependent cell cytotoxicity),wywołaną interakcją fragmentu Fc przeciwciał opłaszczajacych docelowe komórki z receptorami dla fragmentu Fc immunoglobulin IgG obecnych w błonie komórkowej limfocytów NK. Mechanizm aktywacji ludzkich komórek NK in vitro przez probiotyki obejmuje: a) ich proliferację, połączoną z ekspresją błonowych markerów aktywacji (IL-2R receptor, CD69), b) syntezę IFN-gamma i IL-12 (w wyniku kontaktu z monocytami eksponowanymi na działanie probiotyków (L.johnsoni, L sakei ). Aktywacja komórek NK przez Lactobacillus zachodzi nie tylko pośrednio, poprzez kontakt z komórkami prezentujacymi antygen (po ich ekspozycji na te bakterie), lecz także bezpośrednio via receptory asialo-GM1 (obecne na komorkach NK i enterocytach), które wiążą pałeczki Lactobacillus. Podanie ich dootrzewnowo u myszy lub per os (u myszy i człowieka), także powoduje wzrost liczby i aktywności cytotoksycznej komórek NK we krwi obwodowej [7,8]. Niektóre szczepy podawane per os jak Bidobacterium lactis HN019 oraz L.rhamnosus HN001 u czlowieka [9], lub szczepy L.rhamnosus HN001, DR20^TM, L.acidophilus HN017, Bifidobacterium lactis HN019 na modelu mysim [10] silnie indukowały obwodowe komórki NK które wykazywaly wzmożony efekt cytotoksyczny in vitro wobec linii komórek nowotworowych K-562.

Modulacja syntezy cytokin

Zakres i profil syntezy cytokin przez aktywowane komórki układu odpornościowego leży u podstaw kształtowania przez nie odpowiedzi immunologicznej zarówno naturalnej jak i adaptacyjnej. Wiele szczepów pałeczek Lactobacillus po kontakcie in vitro z populacją jednojądrzastych komórek ludzkiej krwi obwodowej (PBMC: 80% limfocytów + 20% monocytów) indukuje te komorki do syntezy cytokin, takich jak TNF-alfa, IL-6, IL-10, IL-12, IL-18, IFN-gamma [11]. Wszystkie one (z wyjątkiem IL-10) należą do tzw „prozapalnych” cytokin typu Th1. Zakres ich syntezy zależy od stosowanego szczepu Lactobacillus. Niektóre szczepy jak L.rhamnosus , B.animalis czy L.acidophilus były silnymi induktorami TNF-alfa i IL-6 in vitro, a inne (B.longum, B.lactis L.paracasei, E.lactis) słabymi. Większość z badanych szczepów pałeczek Lactobacillus indukowała syntezę IL-10 in vitro w podobnym zakresie ilościowym [11,12]. Z kolei produkcja IFN-gamma in vitro w populacji PBMC indukowanych przez paleczki Lactobacillus zależała od komórek NK [13]. Paradoksalnie, niektóre szczepy pałeczek Lactobacillus nawet silniej indukukowały in vitro prozapalne cytokiny anizeli LPS. W pewnym zakresie znalazło to swoje odzwierciedlenie w warunkach in vivo. Podawanie bowiem probiotyków per os w postaci zawiesiny bakterii lub w mleku fermentowanym wzmagalo pro zapalne aktywności leukocytow krwi obwodowej manifestujace się poprzez: a) samoistną syntezą IFN-γ w hodowli leukocytow in vitro, b) zwiększoną ekspresją interferonów (IFN-alfa i IFN-γ) oraz 2'-5' A syntetazy w limfoctach stymulowanych in vitro przez mitogeny, c) wzrost poziomu IFN-γ w surowicy. Nie zidentyfikowano komorek odpowiedzialnych za te aktywności. Prawdopodobnie były to komórki NK lub/ i limfocyty T. Podawanie priobiotykow per os wzmagało też zdolność limfocytow krwi obwodowej do syntezy IL-2 po aktywacji tych komórek in vitro przez mitogeny limfocytow T. Wyniki te wskazują, że probiotyki mogą wzmagać niektóre pro-zapalne aktywności limfocytów (synteza cytokin Th1). Czy jest to pożądane zjawisko? Z jednej strony tak, ponieważ obecność tych cytokin determinuje działanie anty-infekcyjne (anty-wirusowe i anty-bakteryjne). Z drugiej strony nie, ponieważ może powodować nadmierne reakcje prozapalne, co w warunkach in vivo byłoby niekorzystne. Cytokiny mają bowiem decydujące znaczenie efektorowe (wzmaganie wielu komorkowych reakcji odpornościowych) jak i regulacyjne (zachowanie równowagi czynnościowej pomiędzy pro i przeciwzapalnymi reaktywnościami komórek układu odpornościowego, tj. odpowiednio Th1 i Th2 zależnymi). Ich synteza w znacznym stopniu zależy od obecności monocytów w hodowli komórkowej. Komórki te bowiem fagocytują bakterie i prezentują ich immunogenne fragmenty limfocytom T. W badaniach in vitro immunogenności preparatu Trilac (Allergon, Szwecja), składajacego się z trzech szczepów pałeczek Lactobacillus (L.acidophilus, B.bifidum i L.bulgaricus) wykazano [14] że były one słabymi induktorami proliferacji limfocytów T CD4+ w 7- dniowych hodowlach. Efekt ten uzyskano także przy zastosowaniu różnych kombinacji tych szczepów w hodowli. W przeciwieństwie do limfocytów, monocyty ulegały jednak silnej aktywacji, co wykazano poprzez: a) wzrost ekspresji HLA-DR, ICAM-1 i innych receptorów na tych komórkach, b) syntezę TNF-alfa [14]. Wyniki te potwierdzają, że większość szczepów Lactobacillus jest słabo immunogenna, tj. limfocyty T nie ulegają silnej aktywacji ponieważ rozpoznają jako obce tylko nieliczne z prezentowanych im antygenów bakteryjnych, a indukowane są monocyty (krew obwodowa) lub/i makrofagi tkankowe. Jest to fizjologiczna reakcja ponieważ zadaniem komensalnej flory jelitowej w odniesieniu do regulacji reakcji odpornościowych jest: a) utrzymywanie komórek układu odpornościowego w takim stanie aktywacji który umożliwiaja ich odnowę, b) unikanie nadmiernych reakcji prozapalnych (poza koniecznością zapewnienia odpowiedniego poziomu reaktywności o działaniu przeciw-infekcyjnym), c) utrzymywanie stanu tolerancji na ogromną różnorodność antygenów (endo i egzogennych) stale obecnych w środowisku układu jelitowego. Synteza cytokin, przy jednoczesnie słabej proliferacji limfocytów T (CD4+) w odpowiedzi na stymulację komórek układu odpornościowego przez probiotyki wskazuje, że komórki T ustroju wykazuja tolerancję na bakterie probiotyczne. Jest to fizjologiczna reakcja, wskazująca, że przy szczelnej barierze nabłonkowo-jelitowej nie dochodzi do uczulania limfocytów T, lecz jedynie ich słabej aktywacji, ściśle kontrolowanej (koniecznej dla odnowy komorkowej i zdolności limfocytow do pełnienia funkcji regulacyjnych i efektorowych). Regulacja poziomu i profilu cytokin syntetyzowanych komórki układu odpornościowego przez bakterie probiotyczne w znacznej mierze zależy od kompozycji gatunków i szczepów danego gatunku oddziałowujących na komórki układu odpornościowego. Np. kombinacja szczepów L.acidophilus, L.bulgaricus i B.bifidum, wchodzacych w skład preparatu Trilac (Alergon, Goteborg, Szwecja), indukuje w populacji PBMC wysoką ekspresję TNF-alfa (cytokina prozapalna) i IL-10 (przeciwzapalna), przy praktycznie braku IFN-gamma i niskim poziomie IL-12 (prozapalne cytokiny). Przeciwnie, L. acidophilus z tego samego preparatu, jest silnym induktorem IL-12, IFN-gamma, i TNF-alfa przy słabej expresji IL-10 [15 ]. Tak więc odpowiednia kombinacja szczepów pałeczek Lactobacillus determinuje ich probiotyczne właściwości w odniesieniu do reakcji odpornościowych, manifestujace się: a) słabą aktywnością prozapalną (słaba ekpresja IL-12, IFN-γ), b) możliwością działania anty-infekcyjnego (poprzez aktywności TNF-alfa), c) dzialaniem przeciw zapalnym (poprzez IL-10). Potwierdzeniem tych obserwacji były badania in vivo, wykazujące że tylko nieliczne szczepy Lactobacillus podane per os ( tutaj L.reuteri i L.brevi) wywoływały u myszy syntezę prozapalnych cytokin w obrębie kosmkow jelitowych. Efekt ten zależał prawdopodobnie od reakcji immunologicznej na antygeny powierzchniowe podanych bakterii których skład i immunogenność znacznie się różniły od pałeczek Lactobacillus mikroflory gospodarza [16]

•Modulacja zdolności do prezentacji antygenu.

Prezentacja antygenu limfocytom T przez komórki prezentujące antygen (APC) prowadzi do czynnościowo 2 przeciwstawnych zjawisk: a) tolerancji immunologicznej, b) efektu adjuwantowego. Ponieważ APC są komórkami docelowymi dla większości bakterii probiotycznych stąd też mogą one modulować oba te zjawiska.

Antygenowo swoista tolerancja immunologiczna na antygeny pokarmowe generalnie zależy od indukcji stanu areaktywności rozpoznających antygen limfocytów T w wyniku jego nie optymalnej prezentacji przez APC. Natomiast efekt adjuwantowy zależy od wzmocnienia zdolności APC do prezentacji antygenu limfocytom T w wyniku antygenowo nieswoistej aktywacji APC przez konserwatywne struktury błony komórkowej drobnoustrojów. Oba te zjawiska nieustannie zachodzą w układzie odpornościowym. .

-Wpływ probiotyków na tolerancję immunonologiczną. Mogą one modulować proces tzw obwodowej tolerancji na antygeny pokarmowe poprzez wpływ na stan czynnościowy komorek epitelialnych bariery jelitowej i komórek dentrytycznych, rozmieszczonych wśród enterocytow. Probiotyki mogą wchodzić w interakcję z komórkami epitelium poprzez receptory blonowe tych komorek. Ma to znaczenie ochronne ponieważ powoduje a) kompetycję o receptory komórkowe z bakteriami patogennymi, co utrudnia ich adherencję i kolonizację, b) permanentną stymulację komorek epitelium. Stymulacja ta ma znaczenie zarówno co do ich odnowy (reparacja po uszkodzeniach) jak i stanu czynnościowego, manifestujacego się: określonym profilem syntezy cytokin, czynników anty-infekcyjnych jak lizozym i defensyny, oraz odpowiednią konfiguracją receptorów powierzchniowych. Cechą charakterystyczną komórek epitelialnych (i pewnych komorek dentrytycznych w układzie GALT ) jest ich słaba zdolność do prezentacji antygenu limfocytom T z powodu: a) braku lub słabej ekspresji niektórych kostymulatorów błonowych (CD80, CD86, ICAM-1), przekazujących sygnal II aktywacji limfocytów T, b) wzmożonej syntezy cytokin o działaniu anergizujacym limfocyty T , tj. IL-10 i TGF-β, c) aktywacji tych komórek przez antygeny w formie rozpuszczalnej, które ulegają degradacji do krótkich, słabo immunogennych peptydów. Aktywności wymienione w punktach c i d przyczyniają się do tolerogennego działania antygenów pokarmowych. Wzmaganie przez probiotyki aktywności tolerogennych układu GALT jest prawdopodobnie jedną z przyczyn ich korzystnego działania w łagodzeniu przewlekłych, aktywnych stanów zapalnych takich jak wrzodziejace zapalenie jelita grubego, chorobie Crohna, zakażeniu Helicobacter pylori. W tych stanach dochodzi bowiem do stymulacji komórkowych reakcji prozapalnych, głownie Th1 zaleznych, które mogą ulegać łagodzeniu na skutek indukcji przez probiotyki tolerogennych aktywności układu GALT (odnowa epitelium i uszczelnianie bariery jelitowej oraz stymulacja komórkowych aktywności przeciw-zapalnych, głównie poprzez przywracanie fizjologicznej dla układu GALT reaktywności typu Th2).

Mechanizm obwodowej tolerancji na antygeny pokarmowe obejmuje trzy zjawiska, inicjowane poprzez kontakt uczulonych limfocytów z antygenem uczulającym:1) anergię, tj. areaktywność na antygen, 2) delecję (apoptoza), 3) aktywną supresję, tj. głównie hamowanie odpowiedzi limfocytów typu Th1. Niskie dawki antygenu faworyzuja aktywna supresję, podczas gdy dawki wyższe delecję i anergię. W warunkach fizjologicznych (przy szczelnej barierze nabłonkowo/jelitowej) jest prawdopodobne, że tolerancja na antygeny pokarmowe zależy głownie od mechanizmów aktywnej supresji, kiedy struktury limfoidalne układu GALT stymulowane są fizjologiczną dawką antygenu w formie rozpuszczalnej (po degradacji w komorkach epitelium). Aktywna supresja inicjowana jest przez regulatorowe, supresyjne komórki T obecne w kępkach Peyera i innych strukturach układu limfoidalnego GALT (faza indukcyjna), skad migruja z pradem krwi do miejsc efektorowych. Z powodu trudności w uzyskaniu antygenowo specyficznych klonów komorek supresyjnych mechanizm ich dzialania jest słabo poznany. Wiadomo, ze najważżniejsze znaczenie mają tutaj trzy cytokiny, tj. TGF-β, IL-4 oraz IL-10, syntetyzowane zarówno przez limfocyty T typu Th2 (IL-4, IL-10) oraz Th3 (TGF-β), jak i inne nie-limfoidalne komórki, szczególnie bogato reprezentowane w układzie GALT (np. komórki tuczne produkują IL-4, makrofagi IL-10, TGF-β). Stwarza to charakterystyczne dla GALT środowisko cytokinowe, faforyzujące reaktywności typu Th2 i Th3 o dzialaniu tolerogennym (antygeny pokarmowe), a jednocześnie stymulujacym ekspresję immunoglobulin wydzielniczych (IgA i IgM) tak charakterystycznych dla układu MALT i GALT [17].

Tolerancja indukowana przez antygeny pokarmowe i mikroflory jelitowej generalnie zapobiega nadmiernym, prozapalnym reakcjom typu komórkowego w obrębie układu GALT poprzez działanie cytokin blokujących komórki typu Th1, które z kolei stymulują komórkowe reakcje cytotoksyczne (dzialanie p-wirusowe, p. bakteryjne, p.nowotworowe. Z drugiej strony, wysokie dawki antygenow pokarmowych powodują delecję lub anergię rozpoznających antygen komorek Th1 lub Th2 w układzie GALT i w rezultacie tolerancję. Mechanizm ten rzadko jednak operuje w warunkach fizjologicznych. Generalnie komorki Th1 są bardziej wrażliwe na tolerogenne dzialanie rozpuszczalnych antygenów pokarmowych niż Th2; być może właśnie nadmierne zahamowanie pro-komórkowych reaktywności Th1 przez wysokie dawki Ag (np. przy uszkodzeniach bariery epitelialnej w stanach infekcyjnych i uczuleniowych ) powoduje zahamowanie p.bakteryjnych i p.wirusowych aktywności układu odpornościowego jelit. Jest zatem prawdopodobne, że korzystne działanie probiotyków w zapobieganiu i leczeniu biegunek (infekcyjnych, po antybiotykowych i uczuleniowych) przynajmniej częściowo zależy od ich korzystnego wpływu na odnowę epitelium, i tym samym zmniejszaniu tolerogennego działania antygenów pokarmowych na komorkowe reakcje odpornościowe.

Efekt adjuwantowy

Podjęto wiele badań aby wykazać, że pałeczki Lactobacillus mogą funkcjonować jako czynniki adjuwantowe, tj. zwiększające zdolność komórek układu odpornościowego do swoistej, indukowanej przez różne antygeny, odpowiedzi odpornościowej. Uzyskane wyniki są różne. Nie wykazano znacząco zwiększonej zdolności do syntezy przeciwciał in vivo w odpowiedzi na szczepienia doustne (polio) lub parenteralne (pneumococcus ) u osób, którym podawano jogurt (z dodatkiem Lactobacillus bulgaricus i Streptococcus thermophilus ), pomimo tendencji do wzrostu syntezy IFN-gamma i IL-2 przez limfocyty krwi obwodowej. Niewielki efekt adjuwantowy bakterii probiotycznych (L.acidophilus La1, B.Bifidum Bb12) manifestujacy się 2 -krotnym wzrostem poziomu swoistych p.ciał IgA w surowicy obserwowano u osób szczepionych przy użyciu inaktywowanego szczepu S.typhi. Podobny efekt, mierzony w 3 tygodnie po infekcji (rotawirus) uzyskano w grupie pacjentów którym podawano L.rhamnosus GG, w porównaniu z grupa kontrolną. Immunizacja antygenami wirusowymi (szczepionka anty-rotawirusowa) dawała także większą częstość serokonwersji u osób pobierajacych w diecie L.rhamnosus GG ; lecz wzrost poziomu p.ciał był niewielki (o około 20% w porównaniu z kontrolą). Podobne wyniki uzyskano w wielu innych badaniach, których założeniem sprawdzenie czy pobieranie z dietą bakterii probiotycznych zmieni reaktywność układu odpornościowego na różne antygeny bakteryjne lub wirusowe. W większości tych badań uzyskano efekt pozytywny, w tym sensie, że poziom odpowiedzi (synteza p.ciał w surowicy i w niektórych przypadkach wydzielniczych immunoglobulin) wzrastał. Generalnie jednak wzrost ten był relatywnie niewielki. Wskazywał jednak na możliwość użycia probiotyków w tych sytuacjach, gdzie korzystna jest stymulacja układu odpornościowego [18]

IIb. Probiotyki a odporność adaptacyjna

1. odporność adaptacyjna w ukladzie MALT i GALT

Poziom i typ odporności adaptacyjnej, tj. komórkowej i humoralnej zależą od 4 rodzajów limfocytów wysoce zróżnicowanych limfocytów T CD4+ (Th) o funkcji regulacyjnej, tj. odpowiednio Th1, Th2, Th3 i Tr. Różnią się one profilem syntetyzowanych cytokin.

Komórki te powstaja w wyniku końcowego etapu różnicowania czynnościowo odrębnych typów limfocytów Th (T helper); decydujące znaczenie co do kierunku ich różnicowania ma mikrośrodowisko cytokinowe w którym dochodzi do rozpoznania antygenu przez „naiwne” limfocyty T: a) interakcja komórek T z antygenem w obecności IFN-gamma (pochodzi z komórek NK i T γδ) lub TNF-alfa i IL-12 (pochodzą z makrofagów) sprzyja różnicowaniu w kierunku Th1 (syntetyzują IFN-γ, IL-2, TNF-α), b) interakcja komórek T z antygenem w obecności IL-4 (pochodzi z komórek tucznych) oraz IL-10 i TGF-β (z enterocytów, komórek dentrytycznych, makrofagów, komórek B) sprzyja raczej różnicowaniu w kierunku pozostałych typów limfocytów Th (Th2, Th3, Tr). Limfocyty Th3 produkują TGF-β i IL-10, a Tr (regulacyjne) tylko TGF-β. Komórki Th2, Th3 i Tr są szczególnie aktywne w mukoidalnym układzie odpornościowym, ponieważ: a) uczestniczą jako komórki pomocnicze w syntezie wydzielniczych immunoglobulin -IgA i IgM oraz, b) przyczyniają się do powstawania i utrzymywania antygenowo swoistej tolerancji immunologicznej na antygeny pokarmowe. Obie te aktywności są ściśle ze sobą powiązane i w znacznej mierze zależą od ciąglej stymulacji komórek mukoidalnego układu odpornościowego przez komensalną florę jelitową, w tym także przez Lactobacilli. Natura wyposażyła mukoidalny uklad odpornościowy w profil reaktywności wyraznie przesunięty w kierunku Th2-Th3-Tr. Prawdopododobnie zalezy to od 3 podstawowych czynnikow: a) natury prezentacji antygenów przez komórki dendrytyczne układu GALT oraz enterocyty, b) silnie inhibującego działania niektórych cytokin, tj. głównie IL-4, IL-10 oraz TGF-beta (blokują prozapalne działanie układu Th1, indukują tolerancję i wzmagają syntezę wydzielniczych immunoglobulin IgA i IgM, c) aktywacji komórek układu odpornościowego przede wszystkim przez rozpuszczalne (a nie korpuskularne) czynniki antygenowe. Probiotyczne bakterie prawdopodobnie modulują zarówno tolerogenne aktywności układu MALT i jego aktywności efektorowe (synteza wydzielniczych immunoglobulin). Odpowiedz na antygen w śluzówkowym układzie odpornościowym inicjowana jest w tzw komórkach M oraz komórkach dentrytycznych rozmieszczonych w połączeniach pomiedzy enterocytami Komórki M są to czynnościowo wyspecjalizowane komórki nabłonkowe rozmieszczone wśród enterocytów pokrywających kępki Peyera i inne struktury tkanki limfoidalnej śluzówki. Umożliwiają one czynny transport antygenów do podśluzówkowej tkanki limfoidalnej. Ma on charakter swoisty (receptorowo-zależny) jak i nieswoisty. Nie wiadomo czy komórki M maja zdolność do prezentacji antygenu limfocytom T . Wykazują bowiem raczej słabą ekspresję antygenów HLA-DR i innych kostymulatorów błonowych niezbędnych dla prezentacji antygenu. Oprócz komorek M również komórki dentrytyczne oraz same enterocyty biorą udział w prezentacji antygenu (prezentacja niekompletna, raczej indukujaca anergię lub/i delecję reaktywnych limfocytów a w rezulacie tolerancję). Po kontakcie z antygenem (priming, I sygnał) uczulone na antygen limfocyty T i B migrują do efektorowych obszarów śluzówki (blaszka właściwa), gdzie dochodzi do ich aktywacji przez antygen uczulajacy (II sygnal), uruchamiający syntezę immunoglobulin i komórkowe reakcje odpornościowe [19] Poniżej przedstawiono schemat krążenia limfocytów T w układzie GALT. Prawdopodobnie probiotyki oddziałowują na ten układ poprzez ich interakcje z komórkami M, komórkami dentrytycznymi i enterocytami i w dotychczas nie znany sposób wpływaja na ich funkcje, co pozwala utrzymywać określony poziom (i rodzaj) reaktywności układu GALT (Rycina 1)

ANTYGEN

epitelium

limfocyty T intraepitelialne

Kosmek jelitowy

Prezentacja blaszka własciwa

antygenu? Kępka Peyera

degradacja/prezentacja antygenu

limfocyty T

węzły chłonne krezkowe obszary śluzówkowe

krążenie wrotne, obwod przewód piersiowy Krążenie systemowe obszary tkankowe

Krążenie limfocytów T w układzie GALT. Antygen (głównie korpuskularny) wychwytywany jest: a) przez komórki M i przechodzi do struktur limfoidalnych (kępki Peyera), oraz b) przez epitelium kosmków (rozpuszczalny). Degradacja i prezentacja Ag limfocytom T w kępkach Peyera (faza indukcyjna) powoduje aktywację tych komórek i ich namnażanie. Uczulone na antygen komórki T przechodzą do krążenia poprzez węzły chłonne krezkowe i przewód piersiowy a stąd wracają do blaszki właściwej jelit oraz innych mukoidalnych i nie mukoidalnych obszarów tkankowych (faza efektorowa). Niektóre antygeny przechodzą do układu GALT poprzez komórki epitelium i stąd do krążenia wrotnego i obwodowego. Kosmki zawierają tzw komórki IEL : intrapitelialne limfocyty T (ok. 50% totalnej puli limfocytów ustroju) o fenotypie CD8+ , ekspresją receptorów dla antygenu (TcR) typu αβ lub γδ. Kępki Peyera zawierają obszary Ti B zależne. Tutaj zachodzi indukcja syntezy przeciwciał i komorkowych reakcji odpornościowych z udzialem T limfocytów

Rekrutacja komórek B do obszarów sekrecyjnych śluzówek (mucosal secretory sites) musi być niezwykle efektywna ponieważ błony śluzowe i tkanka gruczołowa zawiera większość powstających w ustroju aktywowanych komórek B i plazmocytów (ponad 80% całkowitej puli tych komórek znajduje się w obrębie blaszki właściwej śluzówki), co szacunkowo daje około 10¹⁰ komórek/m jelita. Aktywacja przez antygen (II sygnał) powoduje lokalną masywną proliferację i końcowe różnicowanie limfocytów B do plazmocytów, syntetyzujących przede wszystkim (w 75-90%) dimeryczną IgA zawierajacą tzw łańcuch J, tj. krótki polipeptyd o c.cz 15 kDa. Jest on syntetyzowany przez plazmocyty wszystkich 5 izotypow immunoglobulin, lecz inkorporowany jest tylko przez dimeryczne i polimeryczne cząsteczki IgA i pentameryczną IgM. Immunoglobuliny te wydzielane są następnie na powierzchnię błon śluzowych drogą transportu czynnego. W warunkach fizjologicznych ilość wydzielanej IgA przeważa nad IgM, głównie z powodu większej syntezy IgA oraz łatwiejszego przechodzenia tej immunoglobuliny w przestrzeniach pomiędzy komórkami epitelium. Mechanizm ten jest bardzo efektywny. U człowieka dorosłego dzienna produkcja wydzielniczej IgA w przewodzie pokarmowym wynosi około 40 mg/kg masy ciała i jest większa aniżeli całkowita dzienna produkcja IgG (30 mg/kg masy ciała). Stąd też błony śluzowe przewodu pokarmowego są ilościowo najbardziej efektywne jako miejsce syntezy immunoglobulin wydzielniczych. Są one odporne na działanie enzymów proteolitycznych, nie aktywują dopełniacza (co zapobiega indukcji reakcji zapalnych) i występują w formie polimerycznej (co zwiększa ich aktywność efektorową). Ich funkcją jest zapobieganie penetracji błon śluzowych przez patogeny pochodzenia bakteryjnego, wirusowego i grzybiczego. Udział wydzielniczej IgM w ochronie błon śluzowych jest mniejszy niż IgA, lecz ma miejsce u noworodków oraz u osób dorosłych z selektywnym niedoborem IgA. Znaczacą rolę w ochronie błon śluzowych pełni także immunoglobulina IgG ( pochodzaca z surowicy lub syntetyzowana lokalnie), przede wszystkim w układzie oddechowym, gdzie aktywność enzymów proteolitycznych jest słaba.

Immunoglobuliny, w kooperacji z innymi, niespecyficznymi czynnikami bariery błon śluzowych (śluz, enzymy proteolityczne, etc) utrzymują potencjalne antygeny w obrębie powierzchni śluzówek, nie dopuszczajac do uszkodzenia błony śluzowej. Zjawisko to nosi nazwę „immune exclusion” i oznacza działanie ochronne bez indukcji prozapalnych reakcji odpornościowych. Wydzielnicze immunoglobuliny już w trakcie czynnego przechodzenia przez epitelium do powierzchni śluzowkowych neutralizują czynniki patogenne (wirusy, bakterie) co ochrania komórki epitelialne przed cytolizą i zapewnia ciągłość bariery śluzówkowej. Ogromna większość potencjalnych antygenów w obrębie błon śluzowych jest usuwana właśnie poprzez ten mechanizm. Część antygenów penetruje jednak epitelium i przechodzi do przestrzeni subepitelialnych komórek zrębu lub blaszki właściwej błon śluzowych. Proces ten uruchamia aktywację układu immunologicznego, co pozwala na eliminację antygenu i podtrzymanie aktywności układu immunologicznego, tj. syntezę wydzielniczej IgA i IgM oraz lokalną produkcję IgG [18]. Czy bakterie probiotyczne wpływają na poziom syntezy immunoglobulin wydzielniczych? Przynajmniej teoretycznie powinny wpływać, chociaż nie wszystkie badania to potwierdzają. Probiotyczne bakterie podobnie jak i inne drobnoustroje są wychwytywane ze światła jelita przez komorki M stąd przechodzą do subepitelialnej tkanki limfoidalnej (kępki Peyera), gdzie dochodzi do ich prezentacji limfocytom T (przez makrofagi, komorki B, komórki dentrytyczne) i indukcji reakcji odpornościowych. W przypadku bakterii chorobotwórczych odpowiedz komorek układu odpornościowego jest zazwyczaj bardzo znacząca, natomiast po podaniu bakterii probiotycznych per os odpowiedz ta jest raczej niewielka, co jest uzasadnione przynajmniej z 2 powodów: a) są to bakterie reprezentujace flore komensalną, a więc są słabo immunogenne, b) z racji drogi podania indukują raczej tolerogenne aktywności układu odpornościowego. Podawanie Bifidobacterium lactis (> 10⁹ dziennie) dzieciom (w wieku 15-31 mcy), które następnie szczepiono p-ko polio (standardowa, atenuowana szczepionka) tylko przejściowo zwiększało poziom całkowitego IgA wydzielniczego jak i swoistego, anty-polio w kale. Podobnie spożywanie mleka sfermentowanego zawierajacego Lactobacillus johnsoni L1 (3 x 10¹⁰ /dziennie) nie powodowało zmian w poziomie sekrecji IgA, IgM oraz lokalnej syntezy IgG w jelicie cieńkim. Podawanie L. rhamnosus GG ( 4 x 10¹⁰ ) kobietom w okresie laktacji nie powodowało wzrostu poziomu IgA w mleku. Bakterie probiotyczne ( L.johnsoni L1, S. thermphilus, L.acidophilus + B.bifidum (dodatek do mleka fermentowanego) powodowały tylko nieznaczny (10% ) wzrost poziomu calkowitego IgA w surowicy , natomiast inne szczepy nie mialy wpływu na poziom IgA. Wyniki te wskazuja, że raczej nie udaje się wychwycić znaczącego wpływu podawania probiotykow na poziom syntezy immunoglobulin wydzielniczych u ludzi. Nieco inne wyniki uzyskano u zwierzat eksperymentalnych. Podawanie myszom przez 28 dni per os (10⁹cfu/dzień) szczepów L.rhamnosus (HN001), L.acidophilus (HN017) oraz B.lactis (HN019) zwiększało poziom swoistych p.ciał w surowicy w odpowiedzi na tetanus toxoid podany podskórnie ( w 7 i 21 dniu ) oraz na toksynę cholery podaną per os. Synteza wydzielniczych Ig w odpowiedzi na toksynę cholery także wzrastała u u tych myszy. Być może efekt ten uzyskano stosujac relatywnie b. wysokie dawki bakterii [18] Mechanizm tych zjawisk nie jest znany. Prawdopodobnie związany jest: a) ze zwiększoną zdolnością do prezentacji antygenu przez aktywowane (probiotykami) komórki prezentujące antygen (np. pałeczki Lactobacillus w preparacie Trilac -Allergon, Szwecja- indukują wzrost ekspresji błonowych receptorów monocytów [14], zaangażowanych w prezentacji antygenu), b) syntezą cytokin indukujących wzmożone róznicowanie limfocytów B do plazmocytów , c) wzrostem liczby limfocytów B.

Podsumowanie:

1. Bakterie probiotyczne stanowią część komensalnej mikroflory bakteryjnej. Z tego powodu nie należy się spodziewać symptomów znacznej reaktywnośći (komórkowej lub humoralnej) ustroju po ich podaniu per os. Wyselekcjonowanie określonych szczepów tych bakterii (o znanym profilu modulacji układu odpornościowego) może być przydatne w przywracaniu zaburzonych funkcji odpornościowych: a) po antybiotykoterapii, b) w przewlekłych stanach infekcyjnych, c) po radioterapii, d) w niektórych niedoborach odporności, e) w stanach uczuleniowych

2. Niewątpliwie podstawową drogą ich działania immunomodulacyjnego jest kształtowanie reaktywności naturalnego układu odpornościowego (poprzez wpływ na reaktywności komorek NK, granulocytów, makrofagów, komorek dendrytycznych, i epitelialnych). W rezultacie powoduje to modulację innych funkcji immunologicznych takich jak: a) prezentacja antygenu (efekt adjuwantowy, obwodowa tolerancja immunologiczna na antygeny pokarmowe), b) adaptacyjna odpowiedz typu humoralnego i komorkowego.

3. Wszystkie te aktywności układu odpornościowego są stale indukowane przez komensalną florę jelitową liczącą ponad 400 gatunków bakterii. Stanowi to niezwykle złożony, zintegrowany czynnościowo ekosystem, bardzo trudny do zbadania. Stąd też testy kliniczne z zastosowaniem relatywnie niewielkiej liczby wybranych szczepów bakterii probiotycznych często nie dają pozytywnych rezultatów odnośnie oczekiwanych zmian parametrów immunologicznych, co jest zrozumiałe zważywszy, że probiotyki to przedstawiciele mikroflory komensalnej, słabo immunogennej.

4. Z dotychczasowych obserwacji wynika, że probiotyki mogą być stosowane w sytuacjach kiedy wymagana jest aktywacja szeroko pojętych komórkowych mechanizmów odpornościowych, zarówno regulacyjnych jak i efektorowych, co leży u podstaw prób ich użycia jako środków wspomagających w leczeniu różnych stanów prozapalnych (infekcyjnych, uczuleniowych i autoagresyjnych).

Piśmiennictwo

1.Dugas B, Mecenier A, Lenoir-Wijnkoop I, Arnaud C, Dugas N, Postaire E: Immunity and

probiotics. Immunology Today 1999, 20: 387-389.

2. Isolauri E, Sutas Y, Kankaanpaa P, Arvilommi H, Salminen P: Probiotics: Effect on

immunity. Clinical Nutrition 2001, 73 (2): 444S-449S.

3. Nagler-Anderson C: Man the barrier! Strategic defences in the intestinal mucosa. Nature

Reviews/Immunology 2001, 1: 59-67.

4. Brantzaeg P: Current understanding of gastrointestinal immunoregulation and its relation

to food allergy. Ann. N.Y. Acad. Sci. 2002, 964:13-4.

5. Kopp-Hoolihan L: Prophylactic and therapeutic uses of probiotics: a review. 2001,

Diet Assoc. 101: 229-238.

6. Gill HS, Rutherfurd K J, Prasad J, Gopal P.K: Enhancement of natural and acquired

immunity by Lactobacillus rhamnosus (HN001), Lactobacillus acidophilus (HN017) and

Bifidobacterium lactis (HN019). Br.J.Nut. 2000, 83: 167-176.

7. Arunachalam K, Gill HS, Chandra RK: Enhancement of immune function by dietary

consumption of Bifidobacterium lactis (HN019). Eur. J. Clin. Nutr. 2000, 54: 263-267.

8. Chiang BL, Sheich YH, Wang LH, Liao CK, Gill HS: Enhancing immunity by dietary

consumption of a probiotic lactic acid bacterium (Bifidobacterium lactis HN019):

optimization and definition of cellular immune responses.

Eur.J.Clin.Nutr. 2000, 54: 848-855.

9. Gill HS, Rutherfurd K, Cross ML, Gopal PK: Enhancement of immunity in the elderly by

dietary supplementation with the probiotic Bifidobacterium lactis HN019.

Am.J.Nutr.2001, 74: 833-839.

10. Gill HS, Rutherfurd K: Immune enhancement conferred by oral delivery of Lactobacillus

Rhamnosus HN001 in different milk-based substrates. J.Dairy.Res. 2001, 68:611-616.

11. Miettinen M, Matakainen S, Vuopio-Varkila J, Pirhonen J, Varkila K, Kurimoto M,

Julkunen I: Lactobacilli and streptococci induce interleukin-12 (IL-12), IL-18 and gamma interferon production in human peripheral blood mononuclear cells. Infection Immunity, 1998, 66:6058-6062.

12. Miettinen M, Vuopio-Varkila J, Varkila K: Production of human tumour necrosis factor

alfa, interleukin-6, and IL-10 is induced by lactic acid bacteria.

Infection Immunity 1996, 64: 5403-5405

13. Haller D, Blum S, Bode C, Hammes WP, Schifrin EJ: Activation of human peripheral

blood mononuclear cells by non-pathogenic bacteria in vitro: evidence of NK cells as

primary targets. Infection Immunity 2000, 68: 752-759.

14. Michałkiewicz J, Krotkiewski M, Gackowska L, Wyszomirska- Gołda M, Helmin A,

Dzierżanowska D and Madaliński K: Target cell for immunomodulating effect of lactic

acid bacteria. Microb. Ecol. Health. Dis. 2003, in press.

15. Michałkiewicz J, Krotkiewski M, Gackowska L, Wyszomirska- Gołda M, Helmin A,

Dzierżanowska D and Madaliński K: Interaction and synergism of lactic acid bacteria

necessary for the balance between the proinflammatory and immunological defence

enhancing effects of probiotics. Microb. Ecol. Health. Dis. 2003, submitted.

16. Maasen CMB, van Holten-Neelen C, Balk F, Hejine den Bak-Glashouwer MJ, Leer RJ,

Laman JD, Boersma WJA, Claasen E: Strain-dependent induction of cytokine profiles

in the gut by orally administered Lactobacillus strains. Vaccine, 2000, 18: 2613-2623.

17. Strobel S, Mowat A: Immune responses to dietary antigens: oral tolerance. Immunology

Today 1998, 19: 173-180.

18. Wold AE: Immune effects of probiotics. Scand.J.Nutr. 2001, 45: 76-85.

19. Bradtzaeg P, Baekkevold ES, Farstad IN, Jahnsen FL, Johansen FE, Nilsen EM,

Yamanaka T: Regional specialization in the mucosal immune system: what happens

In the microcompartments? Immunology Today 1999, 20: 141-151.

1

1

Komórka

M

---