MASARYKOVA UNIVERZITA V BRNĚ. Výživa a imunita vztah k jednotlivým živinám LÉKAŘSKÁ FAKULTA. Bakalářská práce. Výživa člověka

Transkript

1 MASARYKOVA UNIVERZITA V BRNĚ LÉKAŘSKÁ FAKULTA Výživa člověka Výživa a imunita vztah k jednotlivým živinám Bakalářská práce Vedoucí práce: MUDr. Zuzana Medková, Ph.D. Autor práce: Zuzana Slottá Brno 2007

2 Prohlášení Prohlašuji, že jsem tuto bakalářskou práci vypracovala samostatně. Uvedla jsem všechny literární prameny a publikace, ze kterých jsem čerpala. V Brně dne Zuzana Slottá

3 Poděkování Na tomto místě bych chtěla poděkovat MUDr. Zuzaně Medkové, Ph.D., která mi i přes časovou vytíženost poskytovala cenné rady, odbornou literaturu a věcné připomínky nezbytné pro ukončení mé práce.

4 OBSAH 1 ÚVOD FYZIOLOGIE IMUNITNÍHO SYSTÉMU HLAVNÍ FUNKCE IMUNITNÍHO SYSTÉMU Antigen Transplantační antigeny: MHC třídy I a II NESPECIFICKÁ IMUNITA SPECIFICKÁ IMUNITA BUŇKY IMUNITNÍHO SYSTÉMU (IMUNOCYTY) Myeloidní linie imunitních buněk Lymfoidní linie imunitních buněk MECHANISMY NESPECIFICKÉ IMUNITY Kožní a slizniční bariéry Fagocytóza Komplementový systém Interferony Zánět MECHANISMY SPECIFICKÉ IMUNITY Humorální specifická imunita Buněčná specifická imunita CYTOKINY PATOFYZIOLOGIE IMUNITNÍHO SYSTÉMU IMUNODEFICIENCE ALERGIE AUTOIMUNITA SACHARIDY A IMUNITA GLUKANY VÝSKYT BETA-GLUKANŮ LIPIDY A IMUNITA MASTNÉ KYSELINY (MK) Nasycené mastné kyseliny...31

5 5.1.2 Monoenové mastné kyseliny (MUFA) Polyenové mastné kyseliny (PUFA) PROTEINY A IMUNITA ARGININ GLUTAMIN TAURIN GLYCIN ROZVĚTVENÉ AMINOKYSELINY VITAMINY A IMUNITA VITAMIN A (RETINOL) KAROTENOIDY VITAMIN E (Α-TOKOFEROL) VITAMIN D (KALCIFEROL) VITAMIN C (KYSELINA ASKORBOVÁ) VITAMIN B 6 (PYRIDOXIN) VITAMIN B 7 (BIOTIN) VITAMIN B 9 (KYSELINA LISTOVÁ) VITAMIN B 12 (KYANOKOBALAMIN) MINERÁLNÍ LÁTKY A IMUNITA ZINEK (ZN) SELEN (SE) MĚĎ (CU) ŽELEZO (FE) HOŘČÍK (MG) JOD (I) ANTIOXIDANTY A IMUNITA KOENZYM Q FLAVONOIDY NUKLEOTIDY A IMUNITA PŘIROZENÁ STŘEVNÍ MIKROFLÓRA A IMUNITNÍ SYSTÉM BAKTERIÁLNÍ SLOŽENÍ STŘEVNÍ MIKROFLÓRY...62

6 11.2 PROBIOTIKA Působení probiotik ve střevě Imunomodulační účinky probiotik Probiotika v potravinách PREBIOTIKA SYNBIOTIKA ZÁVĚR SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY...68

7 Seznam použitých symbolů a zkratek APC BCR CD CFU CNS DC DNA E. coli GALT HLA IFN Ig IL ILSI IU IL-1β INF-α INF-β INF-γ LCFA MCFA MHC MFS MK MUFA NDO NFκB NK-buňky (Antigen Presenting Cells) antigen prezentující buňky (B cell receptor) receptor B-lymfocytu jednotné označení antigenů (Colony-Forming Units) počet životaschopných bakterií centrální nervový systém (Dendritic Cell) dendritické buňky deoxyribonukleová kyselina Escherichia coli (Gut Associated Lymphoid Tissue) slizniční imunitní systém (Human Leucocyte Antigens) lidské leukocytární antigeny Interferon Imunoglubuliny (protilátky) interleukin (International Life Sciences Institute) Mezinárodní ústav pro vědy o životě (International Unit) 1 mezinárodní jednotka (Interleukin 1 beta) gen kódující interleukiny jedna Interferon alfa Interferon beta Interferon gama (long chain fatty acids) mastné kyseliny s dlouhým řetězcem (medium chain fatty acids) mastné kyseliny se středně dlouhým řetězcem (Major Histocompatibility Complex) hlavní histokompatibilní systém mononukleární fagocytární systém mastné kyseliny (Mono Unsaturated Fatty Acids) mononenasycené mastné kyseliny (non-digestible oligosaccharides) nestravitelné oligosacharidy (nuclear factor-kappa B) buněčný faktor kappa B (Natural Killer) přirození zabíjěči - 6 -

8 PUFA RNA SCFA Tc TGF-β Th Th1 Th2 TNF-α TNF-β Ts (PolyUnsaturated Fatty Acids) polynenasycené mastné kyseliny ribonukleová kyselina (short chain fatty acids) mastné kyseliny s krátkým řetězcem cytotoxický T-lymfocyt (Transforming Growth Factor-beta) transformující růstový faktor beta pomocný (helper) T-lymfocyt subpopulace pomocných T-lymfocytů subpopulace pomocných T-lymfocytů (Tumor Necrosis Factor) faktor nekrotizující nádory alfa (Tumor Necrosis Factor) faktor nekrotizující nádory beta supresorový T-lymfocyt - 7 -

9 1 ÚVOD Imunitní systém spolu se systémem nervovým a humorálním zajišťuje stálost vnitřního prostředí lidského organismu, což je nezbytné pro udržení všech funkcí těla. Chrání tělo proti škodlivinám vnějšího i vnitřního prostředí, a tento proces je značně energeticky náročný. Na průběh imunitních dějů organismus využívá energii, kterou získává převážně ze stravy. Hlavní živiny stravy, označované jako makroživiny, jsou sacharidy, tuky a bílkoviny. Svým metabolismem (štěpením) poskytují významný zdroj energie. Mezi mikroživiny patří vitaminy, minerální látky a stopové prvky. Tyto živiny energii neposkytují, jsou však rovněž nezbytné pro správný průběh imunitních reakcí a řadu jiných dějů v organismu. Cílem mé práce je přehledně popsat mechanismy imunitních dějů a jejich ovlivňování jednotlivými živinami stravy. 8

10 2 FYZIOLOGIE IMUNITNÍHO SYSTÉMU 2.1 Hlavní funkce imunitního systému Homeostáza, neboli stálost (integrita) vnitřního prostředí, je jednou ze základních vlastností živých organismů, tedy i člověka, nutnou pro přežití za měnících se podmínek. Imunitní systém patří mezi základní homeostatické mechanismy organismu. Jeho hlavním úkolem je udržování integrity organismu tím, že rozeznává buňky a molekuly tělu vlastní a materiály pro tělo cizí, čímž chrání organismus proti škodlivinám zevního i vnitřního původu (50) Antigen Antigeny jsou látky, jenž imunitní systém rozpozná a reaguje na ně. Mezi nejčastější antigeny patří cizorodé látky z vnějšího prostředí - exoantigeny, jako jsou infekční mikroorganismy a jejich produkty. Řadíme mezi ně superantigeny, které vyvolávají nespecificky aktivaci velkého počtu lymfocytů nezávisle na jejich antigenní specifitě. Dalším exoantigenem je alergen, který je schopen u vnímaného jedince vyvolat patologickou (alergickou) reakci. Autoantigeny jsou antigeny pocházející z organismu samostatného, nejsou tedy pro tělo cizí. Z pohledu složení mohou jako antigeny působit jakékoli chemické struktury. Aby však na ně mohl imunitní systém reagovat, je zpravidla zapotřebí, aby byly rozeznávány ve formě makromolekul rozpustných nebo přítomných na buněčném povrchu. Většinou se jedná o proteiny a různé komplexní polysacharidy, ale také lipidy i lipoproteiny. Imunitní receptory buněk nerozeznávají celou část molekuly antigenu, ale jen její malou oblast označovanou jako epitop (50) Transplantační antigeny: MHC třídy I a II MHC, neboli hlavní histokompatibilní systém, se u člověka označuje jako HLA ( Human Leukocyte Antigen). Imunitní systém pomocí těchto HLA molekul rozpoznává 9

11 antigeny tělu vlastní a tělu cizí. HLA systém, neboli molekuly tkáňové slučitelnosti, jsou přítomné na povrchu buněčných membrán a dělí se na dvě třídy. Molekuly HLA I. třídy jsou na povrchu jaderných buněk majících jádro, tedy téměř všech buněk organismu. Pokud jsou tyto buňky infikovány viry či nádorově změněné, jsou rozpoznány cytotoxickými T-lymfocyty (Tc, CD8+), které cizorodý antigenní peptid v komplexu s HLA I. třídy rozpoznají a zničí realizovanou imunitní reakcí. Molekuly HLA II. třídy jsou přítomny pouze na antigen prezentujících buňkách, tedy hlavně na makrofázích a dendritických buňkách, a aktivují pomocné T-lymfocyty (Th, CD4+). Mohou prezentovat i exogenní antigeny, které nejsou tvořeny vlastním organismem (41, 78). Rozeznáváme dva druhy imunitních mechanismů, nespecifickou a specifickou imunitní odpověď organismu, které se navzájem ovlivňují a doplňují. 2.2 Nespecifická imunita Nespecifické mechanismy, nazývané také neadaptivní, vrozené, přirozené, jsou evolučně starší. Vyvíjí se již během intrauterinního života, a proto jsou funkční od narození. Rychle a účinně reagují na jakoukoli cizorodou látku, kterou zničí nebo vyloučí z organismu, aniž by přesně rozpoznaly její specifickou strukturu. Jelikož nejsou závislé na předchozím setkání s látkou, která odezvu vyvolala, nevytvářejí imunologickou paměť. Na přítomnost škodliviny reagují rychle, řádově v minutách (50, 78, 119). 2.3 Specifická imunita Specifické mechanismy, též adaptivní, získané, jsou evolučně mladší. Předpoklady pro ně se vytvářejí na základě genetické informace již během intrauterinního vývoje. Mechanismy této imunity se rozvíjejí postupně a v návaznosti na děje realizované imunitou nespecifickou (především fagocytóza), tedy s určitým zdržením. Pro jejich plný rozvoj je však zapotřebí, aby se setkaly s konkrétními patogenními strukturami, jako jsou bakterie, viry, toxiny i cizorodé tkáně. Protože během nitroděložního vývoje je stimulace antigenem velmi omezená, není tato imunita v době narození ještě příliš vyvinuta. Rozvíjí se však velmi rychle 10

12 po narození, kdy je organismus vystaven velkému množství antigenů zevního prostředí (78, 119). 2.4 Buňky imunitního systému (imunocyty) Výkonnými buňkami imunity jsou především bílé krvinky (leukocyty) a od nich odvozené buňky. Leukocyty představují mobilní jednotky obranného systému, které jsou krví transportovány do oblastí, kde je jich potřeba (119). Délka života leukocytů je různá, pohybuje se v rozmezí od několika málo hodin až po dobu 300 dnů. Jejich množství se v krvi a v tkáních mění v závislosti na aktivitě a charakteru imunitních dějů. Podle obsahů granul v cytoplazmě se dělí na dvě skupiny: granulocyty a agranulocyty. Granulocyty označujeme podle barvení jejich granul v cytoplazmě na neutrofilní, barvící se do růžova, eozinofilní do červena a bazofilní do tmavěfialova. Mezi agranulocyty, které v cytoplazmě granuly neobsahují, řadíme lymfocyty a monocyty (7). Obrázek 1 Diferenciace různých druhů leukocytů z kmenové buňky (50) 11

13 Všechny tyto druhy leukocytů pocházejí z pluripotentních kmenových buněk, které jsou přítomné v kostní dřeni a v malém počtu se v ní udržují po celý život. Z těchto kmenových buněk vznikají dvě základní linie lymfocytů (viz. Obrázek 1), linie myeloidní a lymfoidní (50) Myeloidní linie imunitních buněk Z myeloidní linie vznikají monocyty a všechny tři druhy granulocytů: neutrofily, eozinofily a bazofily (50). Monocyty (5-10 % v krvi) patří mezi největší bílé krvinky. Jsou součástí mononukleárního fagocytárního systému (MFS), kam náleží také prekurzory monocytů a tkáňové, mobilní i fixované makrofágy. Monocyty jsou jako nezralé buňky předurčené k migraci z krve do tkání nebo tělních dutin, kde se přeměňují v tkáňové makrofágy. Při přeměně se zvětšují a přibývá v nich některých organel (např. lyzozomů, mitochondrií) (119). Neutrofilní granulocyty jsou podle laločnatého jádra, které indikuje jejich stáří, označovány také polymorfonukleární leukocyty. U dospělého člověka jsou nejčetnějším druhem bílých krvinek, cca % v periferní krvi. Jsou velice pohyblivé. Patří mezi tzv. profesionální fagocyty, neboť jejich hlavní funkcí je fagocytóza (viz. dále). Částice, které pohltí, likvidují látky z granul v jejich cytoplazmě. Proto patří také k nejdůležitějším nástrojům nespecifického obranného systému (119). Eozinofilní granulocyty (1-3 % v krvi) mají hlavní úlohu při alergických a parazitárních onemocněních, při nichž se zvětšuje jejich počet. Hromadí se tam, kde alergen či parazit proniká do těla (plíce, trávicí ústrojí) a fagocytují komplex antigen-protilátka, i když je jejich fagocytární aktivita poměrně slabá. Dále se přichycují na parazity a uvolňují látky, které je poškozují (např. cytotoxické proteiny) (119). Bazofilní granulocyty (méně než 2 % v krvi) jsou málo pohyblivé. Ve svých granulích obsahují značné množství heparinu a histaminu chemických substancí, které způsobují lokální cévní a tkáňové reakce (např. zvýšení permeability cév, vazodilataci) a jsou součástí alergických projevů (119). Myeloidní linie dává vznikat také dalším buňkám, žírným a dendritickým (50). Žírné buňky (mastocyty) se velmi podobají bazofilním granulocytům, uvádí se, že jsou jejich tkáňovou formou. Rozlišujeme dva typy mastocytů, pojivové a slizniční, a to podle 12

14 jejich lokalizace a struktury. Základní roli hrají v obraně organismu proti parazitárním infekcím. Dále se podílejí na zabezpečování fyziologických funkcí sliznic a přispívají k normálnímu metabolismu pojivových tkání. Jako jedny z prvních buněk se aktivují při zánětu. Stejně jako bazofily mají ve své cytoplazmě velké množství granul, které obsahují celou řadu hydrolytických enzymů a biogenních aminů (histamin a serotonin). Jejich degranulací se uvolňuje histamin, který působí jako vazodilatátor, ale způsobuje také bronchokonstrikci. Na své membráně mají receptory pro protilátky typu IgE, stejně jako bazofily (50, 119). Dendritické buňky (DC, dendritic cells) se považují za nejúčinnější buňky, které předkládají antigen, tzv. APC. (viz.dále) V organismu se vyskytují ve formě zralé, či nezralé. Nezralé formy se nacházejí v kůži a ve sliznicích dýchacího a trávícího traktu, kde tvoří cca 1-2 % celkového počtu buněk. V případě, že není v organismu přítomná žádná infekce, nezralé dendritické buňky průběžně pohlcují odumřelé buňky zdravých tkání a molekuly rozpuštěné v mezibuněčné tekutině. Tímto způsobem se podílejí se na zachování tolerance vůči vlastním tkáním. Pokud nezralé dendritické buňky rozpoznají pro organismus nebezpečný podnět, který většinou představuje patogenní mikroorganismus, aktivují se a stávají se z nich zralé dendritické buňky. Podnět je rozeznán příslušnými receptory těchto buněk, které se poté aktivují, diferencují a změní své vlastnosti. Vyzrávající dendritické buňky se přesunou z tkání do sekundárních lymfatických orgánů, ztratí schopnost pohlcovat částice z okolí a změní se na účinné APC. Zralosti dosáhnou přibližně za 48 hodin ireverzibilním procesem. Zralé zůstanou asi 2-3 dny, během nichž aktivují T-lymfocyty a poté apoptózou zahynou (50). Všechny uvedené druhy myeloidních buněk jsou základem nespecifické imunity. Většina z nich je schopna fagocytózy a produkují cytokiny buněčné hormony (viz dále) (50) Lymfoidní linie imunitních buněk Z lymfoidní linie se diferencují T- a B-lymfocyty, NK buňky a část dendritických buněk (50). Lymfocyty (20-40 %) se nacházejí v krvi, v lymfě a specializovaných lymfatických tkáních. Svým vývojem i svými funkcemi se odlišují od ostatních bílých krvinek. Jako jediné 13

15 leukocyty jsou schopné specificky rozpoznat antigen a proliferační potenciál si zachovávají i jako zralé buňky. Patří mezi řídící a efektorové buňky specifické imunity a hrají důležitou roli pro udržení homeostázy. Jejich charakteristickou vlastností je migrace. Zralé lymfocyty kontinuálně cirkulují mezi krví a lymfou, což zabezpečuje setkávání lymfocytů s antigeny většinou v lymfatické tkáni a slouží k rozptýlení lymfocytů po celém těle. Rozdělují se na B- a T-buňky a tzv. nulové buňky (119). B-lymfocyty se vyvíjejí v kostní dřeni a po setkání s antigenem v sekundárních lymfatických orgánech (např. v uzlinách, ve slezině či v Peyerových buňkách) se zde jejich vývoj dokončuje. Konečné diferenciační stadium B-lymfocytů představují plazmatické buňky (plazmocyty), které produkují protilátky (imunoglobuliny) (41, 50). Vývoj T-lymfocytů probíhá převážně v brzlíku (thymu), ale některé jejich subpopulace se vyvíjejí mimo brzlík. Z funkčního hlediska se dělí na pomocné T-lymfocyty (helper, Th) s fenotypem CD4+ a lymfocyty s fenotypem CD8+, kam se řadí cytotoxické T-lymfocyty (Tc) a supresorové T-lymfocyty (Ts). Všechny nesou ve své membráně T-receptor (TCR, T-cell receptor), jenž má podobnou strukturu jako imunoglobulin, ale není schopen rozpoznat volnou molekulu sám, nýbrž pouze ve spojení s molekulami HLA. V thymu vznikají prekurzory pomocných T-buněk (Th) a prekurzory cytotoxických T-buněk (Tc). Po setkání s antigenem na povrchu vhodných APC se prekurzory Th a Tc diferencují na zralé efektorové Th- či efektorové Tc-buňky. Charakteristická vlastnost pro Th-buňky je produkce řady cytokinů regulujících jiné buňky. Efektorové Tc-buňky se vyznačují svou schopností cytotoxicky zabíjet jiné buňky (50). Některé B- a T-lymfocyty se po setkání s antigenem diferencují na paměťové buňky, které jsou zodpovědné za tzv. imunologickou paměť. Ta umožní při dalším setkání se stejným antigenem rychle aktivovat paměťové buňky a zahájit sekundární (anamnestickou) odpověď organismu, jenž je rychlejší a efektivnější než původní odpověď primární (50). NK-buňky (=natural killers =přirození zabíječi) nemají povrchové znaky charakteristické pro B- a T-buňky ani specifické receptory pro antigeny, a proto se označují jako tzv. nulové buňky. V periferní krvi je jich asi %. Vývojově jsou bližší T-lymfocytům než B-lymfocytům. Dokáží ničit a destruovat cílové buňky bez předchozí 14

16 senzibilizace a bez ohledu na molekuly HLA. Jsou schopny spontánně zabíjet cílové buňky, napadené virem, bakterií, parazitem či nádorem. Mají tedy přirozenou cytotoxicitu, kterou realizují uvolňováním cytolyticky působících látek. Hlavními cytokiny NK-buněk jsou TNF-α (faktor nekrotizující nádory) a lymfotoxin, označovaný jako TNF-β (41, 50, 119). 2.5 Mechanismy nespecifické imunity Na nespecifické obraně se podílí tyto mechanismy: bariérové vlastnosti kůže a sliznic fagocytóza NK-buňky baktericidní látky tělních tekutin a antivirové látky (nespecifické virové inhibitory a interferony) komplementový systém zánětlivá reakce (78) Kožní a slizniční bariéry Anatomická stavba zdravé, neporušené kůže a sliznice oddělují organismus od vlivů zevního prostředí a představují tak účinné obranné mechanismy proti pronikání cizorodých látek. Tyto mechanismy můžeme rozdělit na mechanické, jako je pohyb řasinek, longitudinální tok vzduchu v dýchacích cestách nebo pohyb tekutiny v močových cestách. Chemické mechanismy jsou zprostředkovány ve slinách, slzách, potu a střevní stěně enzymem lyzozymem, který rozrušuje bakteriální stěnu, dále kyselinou chlorovodíkovou v žaludeční šťávě tvořící ochanou bariéru svým nízkým ph a silnými baktericidními účinky a mastnými kyselinami na povrchu kůže. Normální nepatogenní mikroflóra soutěží s patogenními mikroorganismy o živiny a receptorová místa zprostředkovávající adhezi na epitelie. Tento neimunitní obranný mechanismus se označuje jako mikrobiální. Bakteriální mikroflóra však působí v řadě případů i imunomodulačně, a to prostřednictvím svého antigenního složení (endo- a exoantigeny) (50, 119). 15

17 2.5.2 Fagocytóza Fagocytóza je děj, při kterém je cizorodý materiál pohlcován profesionálními fagocyty - mikrofágy a makrofágy. Zvláštním druhem fagocytujících buněk jsou buňky dendritické, jejichž hlavní úloha je ve zpracování a prezentaci antigenu, čímž tvoří spojnici mezi nespecifickou a specifickou imunitou (viz dále). Mikrofágy se vyvíjejí z neutrofilních granulocytů. Jako zralé buňky kolují v krvi a pokud v těle nastane zánět, protáhnou se póry v bazální membráně cévní stěny (diapedéza) a améboidním pohybem pronikají tkání ve směru zánětu. V cílové tkáni mají krátkou životnost, po splnění svého úkolu hynou (7, 50). Makrofágy jsou tkáňové formy krevních monocytů. Cestují volně tkáněmi nebo zde pobývají fixně a plní specializované funkce (Kupfferovy buňky jater, osteoklasty v kostech, Langerhansovy buňky v epidermis kůže a mikroglie v CNS). Fagocytují cizorodé struktury a podílejí se na zánětlivé reakci. Oba typy fagocytů dokáží secernovat proteolytické enzymy a některé cytotoxické látky do svého okolí (7, 41). Fagocytózou organismus likviduje choroboplodné mikroorganismy, ale také odklízí buňky tělu vlastní, které jsou přestárlé, poškozené či jinak pozměněné. Aby fagocyt nepohlcoval zdravé buňky a normální složky vlastního těla, musí své objekty selektivně rozpoznat. K rozpoznávání slouží látky, které do potřebného místa fagocyty přitahují, tj. chemokiny, ale také molekulární charakteristiky povrchu částice nebo buňky (receptory a další signální molekuly). Účinná je i tzv. opsonizace. Jde o proces, kdy částice určená k fagocytóze je označena a zvýrazněna vazbou signálních molekul imunitního systému. V nespecifické imunitě jako opsoniny působí složky aktivovaného komplementového systému (41). Fagocytóza zahrnuje sled tří dějů. Prvním krokem je navázání kontaktu fagocytující buňky s povrchem cílové částice, poté následuje činností kontraktilních bílkovin proces pohlcení (ingesce). Plazmatická membrána v místě kontaktu s fagocytovanou částicí vytvoří panožky, pseudopodie, které částici uzavřou. Vznikne tak fagocytární vakuola s cizorodou částicí uvnitř, fagosom. Ten pak splyne s granuly, která obsahují mikrobicidní látky a enzymy, a vznikne fagolyzosom, v němž je daná částice (mikroorganismus) zničena. 16

18 Poslední děj uzavírající fagocytózu je usmrcení a destrukce cizorodé částice, která probíhá více způsoby. Uplatňují se zde např. změny ph a lysozomální enzymy (7, 119) Komplementový systém Komplement je soubor plazmatických proteinů a glykoproteinů v krevní plazmě. Má komplikované složení. Zahrnuje více než 20 rozpustných složek, které jsou přítomné v inaktivní podobě, většina ve formě prekurzorů enzymů, v krevní plazmě a v tělesných tekutinách. Aktivace komplementového systému probíhá kaskádovitě, což znamená, že produkt jednoho kroku štěpí neaktivní prekurzor dalšího faktoru. Po aktivaci se jeho složky C1-C9 štěpí a působí jako opsoniny k usnadnění fagocytózy bakterií, mediátory zánětu, neboť ovlivňují množství zánětlivých buněk. Membranolytický komplex komplementu má přímý baktericidní účinek na gramnegativní bakterie. Receptory pro složky komplementu jsou přítomny na většině lidských buněk (41, 119) Interferony Interferony se řadí mezi cytokiny. Existují ve třech variantách (interferon alfa, beta a gama). První dva typy jsou produkovány všemi jadernými buňkami, které byly stimulovány virovou infekcí. V buňkách indukují tvorbu proteinů, jenž brání vniknutí virů do nitra buňky. Rovněž zvyšují aktivitu NK-buněk, které se podílejí na cytotoxickém ničení virem infikované buňky. Interferon gama je klíčovým cytokinem pro rozvoj specifické imunitní odpovědi zprostředkované buňkami (41) Zánět Na bakteriální, virovou a parazitární infekci reaguje organismus obrannou reakcí, zánětem. Jde o sled cévních, humorálních a buněčných patofyziologických změn, které mají za úkol postupně zničit infekční materiál. Podílí se na něm různé buňky (např. mikrofágy, makrofágy, mastocyty) a mediátory zánětu (např. histamin, serotonin, bradykinin). Probíhá buď lokálně nebo lokálně i systémově (7, 41). 17

19 2.6 Mechanismy specifické imunity Specifické obrany se účastní tyto dva mechanismy: 1. Humorální imunitní odezva B-lymfocyty protilátky 2. Imunitní odezva zprostředkovaná buňkami antigen-prezentující buňky regulační lymfocyty efektorové lymfocyty Oba mechanismy se aktivují až po setkání s daným antigenem (50, 78) Humorální specifická imunita Humorální imunita je zprostředkovaná protilátkami, které se uvolňují z aktivovaných B-lymfocytů (plazmocytů). Na imunitní reakci se podílejí také aktivované makrofágy prezentující antigen B-buňkám a subpopulace pomocných Th2 lymfocytů, jenž produkují interleukiny 4, 5, 6, 10 a 13. Poté, co B-lymfocyty opustí kostní dřeň, zůstávají převážně v lymfatických tkáních až do doby, kdy se potkají s daným antigenem. Při tomto setkání makrofág prezentuje (předkládá) antigen B-buňce tak, že cizorodou látku fagocytuje, částečně stráví a na svém povrchu exponuje složky antigenní povahy. Tyto složky se naváží na receptor B-buňky (B cell receptor, BCR), čímž ji aktivují. Aktivované lymfocyty se začnou zvětšovat, dochází k jejich blastické transformaci, proliferaci a diferenciaci v plazmatické buňky, které sekretují již specifické protilátky, jenž jsou lymfatickými cévami přenášeny do krve. Pro proliferaci B-lymfocytů je nepostradatelný IL-4, pro diferenciaci a sekreci protilátek zase IL-6. Část B-lymfocytů se po rozpoznání antigenu nepřemění na efektorové plazmatické buňky, ale množí se a diferencují v paměťové buňky. Ty cirkulují tělem a vstupují do lymfatických tkání, kde zůstávají neaktivní. Jakmile se však setkají s tímtéž antigenem, začnou rychle reagovat a produkují velké množství protilátek. Jedná se o sekundární 18

20 odpověď, na jejímž principu je založena imunita po proběhlé infekční chorobě nebo dosažena očkováním (7, 41, 119). První protilátky B-lymfocyty syntetizují už při dozrávání v imunokompetentní buňky v kostní dřeni. Molekuly imunoglobulinů však nejsou z B-buněk uvolňovány, ale váží se na jejich povrchové membrány, kde slouží jako receptory pro antigen. Specifita tohoto receptoru vzniká přeorganizováním (rearrangement) části imunoglobulinových genů. Protilátky (IgD, IgM) nejsou tedy pouze sekretovány plazmocyty jak bylo uvedeno výše, ale fungují také jako receptory B-buněk (78, 119). Imunoglobuliny (protilátky) Protilátky se svým složením řadí mezi glykoproteiny, do skupiny γ-globulinů (imunoglobuliny-ig). Nejjednodušší typ imunoglobulinové molekuly se skládá ze dvou identických párů řetězců, dvou lehkých L-řetězce (light) a dvou těžkých H-řetězce (heavy), které jsou symetricky uspořádané do tvaru velkého tiskacího písmene ypsilon. Lehké i těžké řetězce se v B-buňce tvoří odděleně a až později jsou spojeny v kompletní molekulu protilátky (41, 119). Na jednom konci imunoglobulinové molekuly se nachází konstantní část (Fc část), na jejím opačném konci je část aminoterminální s vysoce variabilním pořadím aminokyselinových zbytků (Fab část). Tyto variabilní části sousedících L- a H-řetězců, tzv. hypervariabilní okrsky, tvoří povrch komplementární k určitému antigenu (complementaritydetermining regions, CDRs) a slouží tedy jako vazebná místa pro antigenní epitopy. Lehké řetězce jsou oproti těžkým poměrně kratší a podle své konstantní části se ještě dělí na dva typy, kappa a lambda. Jednotlivá B-buňka, respektive její klon, tvoří výhradně jen jeden typ L-řetězce. Na základě rozdílů ve struktuře konstantní části H-řetězce se rozlišují pět tříd (izotypů) imunoglobulinů. Jedná se o IgG, IgM, IgA, IgD a IgE (41, 78). Každý plazmocyt tvoří jen jeden druh protilátek (specifita jednotlivých imunoglobulinů). Výjimkou je pouze tvorba IgM a IgG jednou buňkou (7, 119). a) Imunoglobulin G (IgG) IgG tvoří asi 75 % všech imunoglobulinů. V organismu se poměrně rovnoměrně nachází intravaskulárně i extravaskulárně. Podílí se na neutralizaci bakteriálních toxinů a na 19

21 inaktivaci virů. Svou opsonizační schopností usnadňuje fagocytózu a aktivuje komplement. Prochází placentou z matky do plodu a vyskytuje se také v mateřském mléce. U nekojeného novorozence je proto jediným imunoglobulinem, který ho chrání před infekcí v prvních týdnech života (7, 41). IgG se dělí na čtyři podtřídy: IgG1, IgG2, IgG3 a IgG4. IgG1 a IgG3 působí proti proteinům bakterií a virů a jejich tvorba závisí na spolupráci s Th-lymfocyty. IgG2 jsou zaměřeny proti polysacharidovým antigenům, což jsou například opouzdřené bakterie skupiny streptokoků A. Jejich tvorba není závislá na spolupráci s Thlymfocyty. Spolu s IgG3 se podílí na znemožnění infekce Haemophilus influenzae. IgG4 se váží na povrchové receptory žírných buněk tkání a ničí parazity, složky hmyzu, potravin a hadí jedy. Syntéza jednotlivých podtříd IgG je závislá na vlastnostech nežádoucího antigenu, na jeho množství i na místě jeho proniknutí. Jejich tvorba je také ovlivňována lokálně produkovanými interleukiny. V krvi zdravých lidí převládají v cytoplazmě B-lymfocytů podtřídy IgG1 a IgG2 a v tonzilách IgG1 a IgG3 (41). b) Imunoglobulin A (IgA) IgA je zastoupen asi % v séru, kde je v 90 % tvořen monomerem a zbylých 10 % tvoří polymery, které se váží na albumin nebo enzymy. Nachází se hlavně intravaskulárně v cévách. IgA neprochází placentou. Tvoří se pomalu a teprve až v šestnácti letech je jeho koncentrace srovnatelná s hodnotami u dospělé populace. Je charakterizován dvěma podtřídami: IgA1 a IgA2. V krevním oběhu a tělních sekretech je převážně IgA1, který je orientován na bakteriální a potravinové antigeny. IgA2 je odolnější vůči bakteriálním proteázám a nachází se proto hlavně v tlustém střevě, kde působí proti lipopolysacharidovým endotoxinům. 20

22 c) Sekreční IgA Tento imunoglobulin nacházíme v tělních sekretech jako jsou slzy, sliny, hleny nosní sliznice, průdušek a střev. Je koncentrován také v kolostru, čímž se kojený novorozenec pasivně imunizuje mateřským mlékem, zvláště proti střevním infekcím. Hlavní funkcí sekrečního IgA je ochrana sliznic, která probíhá tak, že imunoglobulin brání adhezi bakterií na slizniční povrch, neutralizuje viry a váže antigeny přítomné pod epitelovou vrstvou. Ty pak přenáší ve formě imunokomplexů zpět do střevního lumen, odkud jsou spolu se stolicí odstraňovány (7, 41). d) Imunoglobulin M (IgM) Sekretovaný IgM představuje asi 10 % ze všech sérových imunoglobulinů. Vázaný je součástí membrány neaktivovaných B-lymfocytů. Patří mezi přirozené protilátky, které vznikají při primární imunitní odpovědi při prvním styku s antigenem. Mezi jeho hlavní úlohy patří likvidace bakterií aglutinací a aktivace komplementového systému. Imunoglobulin M tvoří velkou molekulu (pentamer), a proto na rozdíl od IgG neprochází placentou. Sérová koncentrace u IgM je tudíž u novorozenců nepatrná. Po porodu však produkce IgM výrazně stoupá a přibližně v půl roce věku představují u kojence první protilátky (7, 41). e) Imunoglobulin E (IgE) IgE se v těle vyskytuje ve velmi nízkých koncentracích v séru a v různých tkáních. Představuje převážně obranu proti parazitárním infekcím. Působí totiž na eozinofilní granulocyty, které jsou cytotoxické vůči některým parazitům. Má homocytotropní vlastnost, která představuje to, že se svojí Fc částí řetězce váže na membránu bazofilních granulocytů nebo žírných buněk. Pokud se na takto navázané IgE molekuly naváže antigen, dochází k degranulaci bazofilů a žírných buněk a vyplaví se prozánětlivé substance. U atopiků, což jsou jedinci se sklonem k alergickým reakcím závislým na IgE, je jejich hladina v těle poměrně vysoká. Způsobují u nich reakci časné přecitlivělosti (alergické reakce), některé formy astma bronchiale a atopického ekzému (7, 41). 21

23 f) Imunoglobulin D (IgD) Jeho koncentrace v séru je velmi nízká. Uplatňuje se hlavně jako membránový receptor B-lymfocytů (41). Po prvním kontaktu s antigenem se v krvi protilátky neobjeví hned, ale až po určité době. Tato fáze latence trvá asi 5 7 dní. Po ní dochází k produkci specifických protilátek, převážně IgM, což trvá asi 5-10 dní. Obvykle za 3 dny je dosaženo maximální hladiny koncentrace protilátek v krvi a dochází k jejich poklesu. Tato reakce se nazývá primární protilátková odpověď. Při dalším kontaktu s daným antigenem nastává sekundární protilátková odpověď, označovaná též jako anamnestická reakce, neboť se jí zúčastní paměťové lymfocyty. Vytvořené protilátky, hlavně IgG, mají asi 10x vyšší koncentraci v krevním řečišti než při primární odpovědi a jejich odpověď se tím zrychluje a zvyšuje. Fáze latence zde trvá jen několik málo hodin, doba maximální hladiny koncentrace protilátek v krvi je delší a jejich ubývání je pomalejší. IgG mají vysokou přilnavost (afinitu) k vyvolávajícímu antigenu, a proto jsou účinnější (41). Protilátky nejsou samy schopny nežádoucí antigeny, ať už původu cizorodého či tělu vlastní, zničit. Dokáží je ale zachytit, označit a vytvořit imunokomplexy, což jsou komplexy antigenu s protilátkami a s komplementovými fragmenty. Tyto komplexy se poté váží na Fc-receptory fagocytujících buněk, které je odstraní. Fagocyty mají rovněž receptory pro složky komplementu, které nevhodné antigenní struktury obalují (opsonizují) a ničí. Zbylé imunokomplexy jsou odstraňovány erytrocyty tak, že se naváží na jejich membránový receptor CR1 a přenáší se do sleziny a jater, kde se odbourávají (41, 50) Buněčná specifická imunita Úkolem buněčné imunity je obrana proti infekci, zejména proti virům, plísním a nádorovým buňkám. Je zprostředkována hlavně T-lymfocyty (119). APC, antigen prezentující buňky (antigen-presenting cells) Mezi tyto buňky řadíme dendritické buňky a makrofágy. Zpracovávají cizorodé antigeny a prezentují je na svém povrchu v podobě, která může být rozpoznána 22

24 imunokompetentním T-lymfocytem nesoucím specifický receptor TCR proti těmto antigenům (78). Regulační druhy lymfocytů Řadíme sem lymfocyty pomocné, Th-lymfocyty (CD4+) a lymfocyty supresorové, Ts-lymfocyty (CD8+). Th-lymfocyty ovlivňují a usměrňují prakticky všechny imunitní funkce, neboť mediátory, jenž vylučují regulují celou imunitu. Podle převažující produkce těchto cytokinů se také rozdělují na subpopulace Th1 a Th2. Th1-buňky navozují specifickou imunitní odpověď zprostředkovanou především buňkami Tc, kdežto Th2-buňky navozují specifickou imunitní odpověď především zprostředkovanou protilátkami. Stimulují proliferaci cytotoxických i supresorových buněk, jsou nezbytné pro tvorbu protilátek v B-buňkách a zpětnou vazbou ovlivňují svou činnost. Prekurzory Th-buněk odpovídají na antigen, který je prezentovaný APC spolu s molekulami HLA II. třídy, a indukují tak specifické imunitní děje proti cizorodým antigenům (7, 41, 78, 119). Ts-lymfocyty tlumí imunitní děje tím, že jsou schopny potlačovat funkce Tc a Th buněk a rovněž odpověď B-buňky na antigeny. Po eliminaci patogenu dokáží ukončit imunitní reakce, čímž zamezují aktivovaným imunokompetentním buňkám poškodit vlastní tkáně (7, 119). Cytotoxické T-lymfocyty Efektorové Tc-buňky se vyznačují svou schopností cytotoxicky zabíjet jiné buňky. Jsou schopné rozpoznat cizí antigen na povrchu kterékoliv buňky těla, porušit její membránu a vpustit do ní cytolytické produkty, které ji zničí. Hlavní úlohu mají především při destrukci virem napadených buněk, podílí se také na ničení rakovinných buněk, některých parazitů nebo bakterií. Prekurzory Tc-buněk reagují na antigen, který je prezentovaný APC spolu s molekulami HLA I. třídy (7, 78, 119). Důležitou vlastností specifické buněčné imunitní reakce je rovněž imunologická paměť. Při prvním setkání s antigenem se organismus imunizuje, což znamená, že si vytváří paměťové buňky proti danému antigenu. Při dalším setkání s daným antigenem tyto 23

25 paměťové buňky podnítí specifickou imunitu tak, že rychle a účinně zabrání novému vzniku onemocnění (7, 50, 119). 2.7 Cytokiny Nespecifická, ale hlavně specifická imunita jsou řízeny a regulovány velkou skupinou humorálních látek charakteru tkáňových působků (tkáňových hormonů), souhrnně označovaných jako cytokiny. Jde o heterogenní skupinu biologicky účinných molekul, polypeptidů, které jsou produkovány různými buňkami během imunitních reakcí. Mají krátký poločas působení, ale jsou vysoce účinné, a to především lokálně. Prostřednictvím svých specifických receptorů se váží na různé buňky imunitního systému a přenášejí informaci do jejich buněčného jádra, čímž regulují výslednou reakci těchto buněk. Z hlediska funkce rozlišujeme cytokiny prozánětlivé, kde patří interleukiny (IL) IL-1, IL-2, IL-6, IL-4, IL-5, IL-8 a tumor-nekrotizující faktor (TNF). Pro růst hemopoetických buněk jsou potřebné tzv. kolonie stimulující faktory (CSF). Cytokiny s antiproliferačním a antivirovým působením se pojmenovávají interferony (viz. výše). Poslední skupinu reprezentují regulační cytokiny (41, 50, 78). 24

26 3 PATOFYZIOLOGIE IMUNITNÍHO SYSTÉMU Za určitých okolností nemusí imunitní systém plnit svou funkci dostatečně. V důsledku genetické predispozice, vlivem prostředí, výživy, léčby, stresů, infekcí - hlavně virových, může dojít k porušení jeho regulační rovnováhy. Fyziologické imunitní reakce pak nejsou úměrné vyvolávající příčině a dochází k nedostatečným nebo naopak neúměrným imunopatologickým reakcím, které můžou vyústit až do klinicky manifestního onemocnění (41, 50). Rozlišujeme tři základní skupiny chorob, které mají příčinu v nedostatečné imunitě. Imunodeficience Alergie Autoimunita (41) 3.1 Imunodeficience Imunodeficience, neboli nedostatečná činnost imunitního systému, jsou stavy, při kterých není organismus schopen účinné obrany vůči infekci. Infekce mají delší a těžší průběh, recidivují a někdy probíhají chronicky. Příčinami těchto stavů mohou být chybění, snížení nebo porucha funkce jednotlivých složek imunitního systému (protilátek, T-lymfocytů, fagocytujících buněk, komplementového systému) nebo je porušena jejich vzájemná spolupráce. Imunodeficience se vyskytují buď jako vrozená, primární onemocnění, která jsou geneticky podmíněná a manifestují se v raném dětském věku závažným průběhem a nápadnou klinickou symptomatologií, nebo jako onemocnění během života získaná, sekundární (41, 78). 3.2 Alergie Alergické choroby patří mezi nejčastější onemocnění a neustále se zhoršující životní prostředí přispívá k jejich nárůstu. Ve vdechovaném vzduchu a potravě jsou přítomny 25

27 dráždivé látky, které poškozují obranné slizniční bariéry. Opakované infekce, především horních cest dýchacích, vedou rovněž k narušení sliznic a usnadňují tak vstup antigenů do organismu, kde se z nich u geneticky predisponovaných jedinců stávají alergeny, na které organismus neadekvátně reaguje alergickým zánětem. Uplatňují se zde především imunopatologické reakce I. typu. Nepominutelnou úlohu zde hraje genetický vliv. Dnes však nelze předpokládat, že se alergie vyhne jedincům, kteří v dětství ani dospělosti byli bez jakýchkoli alergických projevů a mají i negativní rodinou anamnézu (41, 78). Rozlišujeme několik alergických onemocnění, která se mohou objevit v kterémkoli věku. Jsou to. a) alergie inhalační, kde jako alergen působí především vdechované pyly rostlin a prach (rozroči) b) alergie kontaktní (kožní), jsou vyvolány stykem kůže s některými kovy (nikl), umělými hmotami, léky, chemickými látkami (kosmetika, desinfekční přípravky), vlnou aj. c) alergie potravinové, kdy jsou alergenem některé potraviny (např. ryby, vajíčka, mléko, celer, vlašské ořechy, kakao, mouka aj.) či v nich přítomné konzervační látky (např. kyselina benzoová, bifenyly, chinin aj.) d) alergie na léky, např. na perorální antidiabetika, diuretika, antibiotika aj. Mezi alergické reakce se také řadí život ohrožující systémová reakce - anafylaktický šok, který nejčastěji vzniká po bodnutí hmyzem nebo aplikaci léku (41). 3.3 Autoimunita Při autoimunitě selhává proces regulace rozpoznávání vlastních (vnitřních) antigenů imunitním systémem. Tyto struktury jsou následně vnímány jako nežádoucí, a autoprotilátky či autoreaktivní B- nebo T-lymfocyty pak poškozují vlastní buňky, jednotlivé orgány či tkáně. Přirozené autoprotilátky, převážně podtřídy IgM, se v organismu vyskytují fyziologicky v nízkých koncentracích. Slouží hlavně k odstranění vlastních již nepotřebných molekul. U autoimunitních chorob jsou však v séru přítomny i autoprotilátky podtřídy IgG a IgA a to ve vysokých koncentracích. 26

28 Autoreaktivních B- a T-lymfocytů se imunitní systém zbavuje již během vývoje v thymu. Nejsou však zničeny úplně všechny, a po jejich aktivaci a proliferaci mohou způsobovat autoimunitní reakci. Na poškození se podílí různé typy imunopatologických reakcí (II.-V.), a proto se tyto choroby označují jako systémové nebo orgánové imunopatologické stavy, synonymně označovány též jako choroby autoimunitní. Vznikají u lidí s genetickou predispozicí, často po prodělané virové či jiné infekci. Podpůrnou roli zde hrají rovněž faktory psychoneuroimunologické stres (41, 78). 27

29 4 SACHARIDY A IMUNITA Mezi sacharidy, které ovlivňují imunitní funkce patří glukany a tzv. prebiotika podporující růst prospěšné střevní mikroflóry v tlustém střevě (viz. kapitola Střevní mikroflóra). 4.1 Glukany Glukany jsou přírodní polymery glukózy (polyglukopyranózy) a jsou základní komponentou buněčné stěny některých bakterií, kvasinek, prvoků a vyšších hub. Jednotlivé molekuly glukózy jsou v nich pospojovány zejména beta /1,3/ nebo beta /1,6/ glykosidovou vazbou, a proto se označují jako beta /1,3/-D glukany a beta /1,6/-D glukany, zkráceně jen beta-glukany. Jednotlivé molekuly se od sebe odlišují molekulovou hmotností, prostorovým uspořádáním či stupněm řetězení (37). Glukany, které mají přítomné postranní beta-1,3 a beta-1,6 glykosidové řetězce mají imunomodulační aktivitu (139). Beta-glukany ovlivňují hlavně nespecifické imunitní reakce. Fagocytující buňky (makrofágy, monocyty, neutrofily) a NK-buňky mají na povrchu receptor CR3, který dokáže beta-glukany zachytit a rozpoznat. Receptor je tvořen proteinovým komplexem, který se vyskytuje na povrchové membráně těchto buněk od počátku jejich zrání v kostní dřeni a také během další diferenciace, a dokáže specificky rozpoznat jednotlivé sacharidové jednotky betaglukanů. Když se molekula beta-glukanu naváže na CR3 receptor makrofága, aktivuje ho. Aktivace zvýší fagocytární funkci makrofága až o 13 % a způsobí uvolňování cytokinů. Aktivovaný makrofág poté spolu s cytokiny reaguje s buňkou, která je poškozena (např. virem změněná buňka, nádorová buňka). Pokud však receptor není aktivovaný beta-glukanem, dokáže sice vázat poškozené buňky, ale neumí je už specificky ničit, neboť nedojde k aktivaci makrofágové buňky (88, 129). Novější studie zjistily, že beta-glukany aktivují makrofágy Peyerových plátů (útvary s nahromaděnou lymfatickou tkání ve sliznici střeva), které po aktivaci migrují do dalších orgánů, v nichž produkují cytokiny a spouštějí kaskádu imunitních reakcí (129). 28

30 Molekula beta-glukanu podporuje i funkce antigenně specifické složky imunitního systému. Makrofágy uvolněné cytokiny aktivují a stimulují proliferaci a diferenciaci T i B buněk. U T-lymfocytů udržují rovnováhu mezi subpopulacemi Th1 a Th2, a to ve prospěch Th1 populace, čímž potlačují alergické reakce (142). Od prvních vědeckých studíí (1936) se ukazuje výrazný protinádorový účinek betaglukanů. Bylo provedeno množství testů na zvířatech i lidech, které toto tvrzení potvrdily. V protinádorové terapii beta-glukany působí mnoha způsoby. Aktivují makrofágy, NK-buňky, stimulují produkci kmenových buněk v kostní dřeni a výsledkem je pak rychlé vyplavování nových imunocytů do krevního oběhu, jenž potují do různých lymfoidních orgánů v celém těle a podporují funkci nádorem oslabeného imunitního systému. Beta-blukany aktivují látky TNF-α, IL-1, IL-6 a IFN-γ, které se uplatňují v boji proti nádorovým buňkám (125). Beta-glukan má tedy přímý cytostatický účinek, ale na rozdíl od klasické chemoterapie selektivně ničí pouze nádorové buňky (88). 4.2 Výskyt beta-glukanů Jak už bylo uvedeno výše, beta-glukany se v přírodě vyskytují v buněčných stěnách bakterií, kvasinek, prvoků a vyšších hub (bazidiomycet). V jednotlivých druzích hub mají beta-glukany specifické postranní řetězce, kterými se vzájemně odlišují. Jednotlivé typy glukanů ukazuje následující tabulka. Tab. 1 Přehled glukanů v některých houbách (142) Druh houby Název glukanu Šiitake (Lentinus edodes) Lentinan Trsnatec lupenitý (Grifola frondosa) Grifolan, GRN, Grifron-D Outkovka pestrá (Trametes versicolor) Krestin (PSK), PSP (polysacharid Kureha) Klanolístka (Schizophyllum commune) Schizophylan (SPG) Hlíva (Pleurotus ostreatus) Pleuran Sclerotinium sclerotiorum Skleroglukan (SSG) Z potravinového hlediska se beta-glukany řadí mezi rozpustnou vlákninu. Z hub se mohou izolovat a připravovat ve formě dietetických doplňků, což je v současné době velmi rozšířené. U nás jsou nejrozšířenější přípravky, jejíž základem je glukan Pleuran izolovaný z hlívy ústřičné (37, 142). 29

31 Beta-glukany se nacházejí také v endospermu obilovin, hlavně v ječmeni, ovsu a neloupané rýži. Nejvyšší obsah má oves a ječmen, střední žito a velmi nízký pšenice (85). Dnes se často beta-glukany vyrábí v kombinovaných přípravcích s vitaminem C a jeho deriváty, což prospívá funkci makrofágů. Ve fagocytujících buňkách je obsah intracelulárního vitaminu C až 40krát vyšší než v plazmě. Makrofágy aktivované beta-1,3-dglukanem vykazují významný úbytek v obsahu intracelulárního vitaminu C. To může způsobit snížení jejich pohyblivosti a také snížení jejich schopnosti produkovat některé enzymy. Dále je oslabena antioxidační schopnost makrofágů. Výrobky obohacené vitaminem C tyto negativní efekty minimalizují (88). Bylo prokázáno, že beta-glukan izolovaný z bakterií, hub, kvasnic a obilovin působí jako imunostimulátor (125). 30

32 5 LIPIDY A IMUNITA Lipidy jsou důležitou složkou potraviy. Ve výživě člověka patří mezi jednu z hlavních živin nezbytnou pro zdravý růst a vývoj organismu. Z chemického pohledu se řadí do několika různých skupin látek. Obecně lze říci, že se jedná o deriváty (estery nebo amidy) mastných kyselin a alkoholů nebo aminoalkoholů. A právě složení mastných kyselin výrazně ovlivňuje zdraví konzumenta, včetně přímého i zprostředkovaného vlivu na imunitní systém (32, 124). 5.1 Mastné kyseliny (MK) Základem chemické struktury mastných kyselin jsou řetězově seřazené atomy uhlíku mající na svém konci karboxylovou skupinu. Podle počtu atomů uhlíků a typem vazeb mezi nimi se dělí na nasycené (s krátkým, středně dlouhým a dlouhým uhlíkatým řetězcem) a nenasycené mastné kyseliny řady n-9 (ω-9) s jednou dvojnou vazbou (monoenové) a řady n-6 (ω-6) a n-3 (ω-3) s více dvojnými vazbami (polyenové) (10) Nasycené mastné kyseliny Nasycené mastné kyseliny (bez dvojné vazby v molekule), které mají ve své struktuře od 2 do 4 uhlíků, se nazývají krátké mastné kyseliny (short chain fatty acids SCFA) a patří mezi ně kyselina octová, propionová a máselná. Mastné kyseliny kapronová, kaprylová, kaprinová a laurová se řadí mezi mastné kyseliny se středním řetězcem (medium chain fatty acids MCFA), jenž obsahují 6 až 12 uhlíků. Mastné kyseliny s dlouhým řetězcem (LCT long chain fatty acids) mají ve své molekule od 14 do 18 uhlíků a mezi nejhlavnější zástupce řadíme kyselinu myristovou, palmitovou a stearovou (150). Většina z těchto kyselin je obsažena v tucích živočišného původu, z rostlinných tuků se vyskytují hlavně v tuku kokosovém (kyselina myristová, palmitová) (10). Z hlediska vlivu na imunitní systém se z těchto kyselin pozitivně uplatňují volné mastné kyseliny s krátkým řetězcem. Vznikají v tlustém střevě působením bakteriálních enzymů na rozpustnou (fermentovatelnou) vlákninu. Takto vzniklé mastné kyseliny mohou pokrýt až 20 % klidového energetického výdeje. V tlustém střevě snižují ph, čímž zabraňují 31

33 rozvoji hnilobných procesů, stimulují produkci střevního hlenu, udržují střevní integritu a odolnost vůči toxinům a škodlivým látkám obsažených v potravě, čímž podporují obranyschopnost organismu, a tudíž imunitu (130) Monoenové mastné kyseliny (MUFA) Hlavním zástupcem neesenciálních ω-9 MK je kyselina olejová, jež je přítomná zejména v olivovém, sójovém a řepkovém oleji (10). V kontextu ovlivnění imunity bylo prokázáno, že olivový olej podávaný zvířecím modelům dokáže modulovat funkce jejich buněk imunitního systému. Podílí se na regulaci proliferace lymfocytů a na snížení aktivity NK-buněk. Zdá se, že olivový olej ovlivňuje imunitu podobně jako rybí olej, v porovnání s ním má však slabší efekt (147). Ve srovnání se zvířecími studiemi, u lidí dieta bohatá na MUFA MK neovlivní imunitní funkce tak výrazně. Ve studii, kdy byl podáván zdravým mužům středního věku dietou olivový olej, se aktivita NK-buněk změnila až za dva měsíce podávání oleje a proliferace lymfocytů byla nižší než u zvířat (148). Tyto rozdílnosti mohly být způsobeny tím, že lidem byly dávány nižší dávky kyseliny olejové a zvířatům naopak velmi vysoké. Je také těžké přesvědčivě vymezit, zda efekt pozorovaný u člověka je opravdu způsobený zvýšením MUFA či snížením obsahu nasycených MK v dietě (147) Polyenové mastné kyseliny (PUFA) Mezi nejvýznamnější představitele esenciálních polyenových MK patří kyselina linolová (ω-6) a α-linolenová (ω-3). Z těchto kyselin v organismu vznikají vyšší esenciální mastné kyseliny (PUFA), které jsou prekurzory biologicky aktivních látek tzv. eikosanoidů, jež jsou účinnými regulátory buněčných funkcí - regulují imunitní odpověď a zánětlivý proces. Z kyseliny linolové se tvoří důležitá kyselina arachidonová (ω-6) a kyselina α-linolenová dává vzniknout dvou významným prekurzorům řady n-3, kyselině eikosapentaenové (EPA) a kyselině dokosahexaenové (DHA) (10, 124). V potravinách jsou ω-6 MK obsaženy v ořechách, vejcích, nejvíce se však vyskytují v rostlinných olejích, a to ve slunečnicovém, kukuřičném, makovém, sezamovém, bavlníkovém, světlicovém a ve většině pomazánkových margarínech. Kyselinu α-linolenovou najdeme v oleji sójovém, řepkovém a lněném a v některých pomazánkových margarínech. 32

34 Potravinovým zdrojem kyselin EPA a DHA jsou tučné mořské ryby (např. losos, makrela, treska) a řasy (10, 24). Tyto esenciální mastné kyseliny tvoří podstatnou strukturní složku buněčných membrán, jenž je nezbytná pro růst, proliferaci a funkci buněk imunitního systému. Kyselina arachidonová a kyselina eikosapentaenová jsou metabolizovány a vznikají z nich výše zmíněné eikosanoidy. Z arachidonové kyseliny vzniká za účasti enzymu cyklooxygenázy prostaglandin E 2 (PGE 2 ) a enzymu lipooxygenázy leukotrien B 4 (LTB 4 ). PGE 2 i LTB 4 mají výrazné prozánětlivé účinky. O tyto dva enzymy soupeří s kyselinou arachidonovou kyselina eikosapentaenová, která redukuje hladinu kyseliny arachidonové a snižuje tak produkci prozánětlivých PGE 2 a LTB 4. Z kyseliny EPA se tvoří prostaglandin E 3 (PGE 3 ) a leukotrien B 5 (LTB 5 ), jenž mají naopak protizánětlivé účinky. PGE 3 tlumí proliferaci lymfoidních buněk a LTB 5 taktéž tlumivě zasahuje do reakcí imunitního systému (63). Ačkoliv je potvrzeno, že ω-3 PUFA mají imunomodulační efekt, není ještě přesně zjištěno, zda se ne něm podílí EPA samostatně či ve vzájemné spolupráci s DHA (149). Thies et al. (118) vytvořil tři skupiny zdravých jedinců a každou suplementoval PUFA. První skupina dostávala rybí olej s EPA i DHA (< 1 g/d), druhá vysoce purifikovanou DHA (< 1g/d) a třetí placebo. Bylo zjištěno, že rybí olej potlačil proliferaci lymfocytů a snížil aktivaci NK-buněk, kdežto samostatná DHA neprojevila žádný efekt. V jiné studii rovněž DHA nezměnila proliferaci lymfocytů, produkci cytokinů IL-2, poměr mezi pomocnými a supresorovými lymfocyty a ani koncentraci imunuglubulinu IgG v séru. (61) Předpokládá se tedy, že kyselina EPA ovlivňuje imunitu sama nebo ve spolupráci s DHA, kdežto samotně podávaná DHA není účinná (118). Příjem EPA a DHA také ovlivňuje produkci cytokinů (21). Grimble et al. (47) zjistil, že po požití těchto dvou kyselin se redukuje koncentrace tří prozánětlivých cytokinů IL-1, IL-6 a TNF-α sekretovaných monocyty po stimulaci lipopolysacharidy. PUFA MK přijímané stravou mají vliv na stabilitu cytoplazmatických buněčných membrán a jejich fluiditu. Pokud je fluidita membrán změněná, jsou ovlivněny mezibuněčné interakce zprostředkované adhezními molekulami, je změněn transport živin přes membránu a také exprese receptorů pro cytokiny. Včleněním (inkorporací) PUFA do biomembrány se zvyšuje ingesční schopnost fagocytujících buněk. EPA způsobuje snížení exprese adhezivních 33