Disbak.ru Все о дисбактериозе кишечника

Иммуностимулирующая и антиканцерогенная активность нормальной лактофлоры кишечника

Иммуностимулирующая и антиканцерогенная активность нормальной лактофлоры кишечника

Введение

Нормальная лактофлора желудочно-кишечного тракта - важнейший компонент экологической системы кишечника человека, принимает непосредственное участие в иммуно-физиологической регуляции многих процессов, направленных на поддержание иммунологического гомеостаза. Ведущими представителями облигатной микрофлоры желудочно-кишечного и урогенитального трактов являются молочнокислые бактерии рода Lactobacillus, включающие более 70 видов.

Исключительно важная роль лактобактерий (ЛБ) в жизнедеятельности макроорганизма определяется многообразием выполняемых ими функций. Они принимают участие в регулировании оптимальных уровней метаболических процессов, создании высокой колониза-ционной резистентности слизистых, ингибируют адгезию, пенетрацию и размножение патоген-ных и условнопатогенных микроорганизмов, обладают широким спектром антимикробных механизмов, продуцируют биологически активные вещества белковой и небелковой природы [2-5,7-8]. В первую очередь ЛБ оказывают модулирующее действие на иммунные функции макроор-ганизма, в том числе, кишечника.

Ассоциация и колонизация ЛБ эпителия кишечника и взаимодействие с поверхностью М-клеток пейеровых бляшек приводит к стимуляции лимфоид-ной ткани, усилению врожденных иммунных реакций, клеточного и гуморального иммунного ответа, активации продукции цитокинов [3,16,21-25]. Изучение механизмов модулирующего влияния облигатной микрофлоры на иммунные ре-акции макроорганизма являются важными в определении симбиотических связей между макроорганизмом и его интестинальной флорой. Развитие иммунного ответа является следстви-ем кооперативных взаимодействий Т-, В-лимфоцитов и макрофагов, ассоциированной с активацией, пролиферацией и дифференцировкой иммунокомпетентных клеток.

Иммуномодулирующая активность лактобактерий. Результаты проведенных исследований свидетельствуют о многостороннем характере влияния ЛБ на иммунокомпетентные клетки. С одной стороны, взаимодействие ЛБ со слизистой оболочкой кишечника оказывает стимулирующее действие на пролиферацию иммуноглобулин-синтезирующих клеток. Активированные в пейеровых бляшках и единичных фолликулах В-лимфоциты мигрируют и заселяют удаленные от места активации секреторные органы, в том числе селезенку, что обусловливает возможность развития системных иммунных реакций. С другой стороны, взаимодействие лактобактерий с М-клетками тонкого кишечника играет важную роль в поддержании местного иммунитета.

Этот процесс связан со способностью ЛБ стимулировать дифференцировку внутриэпителиальных Т-клеток в сторону супрессорного и цитотоксического фенотипов, обусловливающих клеточно-опосредованные иммунные реакции. Возможно, эти эффекты являются одним из факторов протективного действия лактобактерий [14,17,24,26]. Нами проведен сравнительный анализ влияния лактобактерий различных видов (L.plantarum, L.fermentum, L.acidophilus) на пролиферативную активность иммунокомпетентных клеток селезенки (КС) и пейеровых бляшек (ПБ) мышей линии СВА. Выявлен зависимый от вида, дозы и различный по уровню иммуномодулирующий эффект ЛБ на пролиферацию иммунокомпетентнвх клеток интактных животных и сенсибилизированных интрагастрально живыми микробными клетками лактобактерий.

Наибольшая пролиферативная активность спленоцитов интактных мышей отмечена в присутстви живых бактериальных клеток L. planta-rum 8R-A3, L.plantarum 30, L.fermentum 2998 и L.acidophilus NK1 в дозе 5х107 КОЕ/мл и их гомологичных нативных фильтратов в дозе 1х1010 КОЕ/мл (р<0,05). Максимальный пролиферативный ответ КС экспериментальных животных, сенсибилизи-рованных интрагастрально ЛБ, выявлен при их инкубации с В-митогеном (ЛПС) . Более низкий уровень включения 3Н-тимидина - у спленоцитов, инкубируемых с Т- митогеном конканавали-ном А (КонА). В данном случае наибольший иммуностимулирующий эффект отмечен при введении L.fermentum 2998 (р<0,05).

Исключительно важную роль в функционировании иммунной системы ЖКТ выполняют клетки пейеровых бляшек. Данные лимфоидные образования характеризуются уникальной морфологической структурой. Они обогащены макрофагами (5-10%), Т-лимфоцитами (40-45%), В- (40-45%) и являются индуктивной зоной иммунной системы кишечника.

Структурированная лимфоидная ткань состоит из Т-зависимой зоны (СD4+- клетки составляют 60% от числа Т-лимфоцитов, CD8+- клетки -25%) и В-зоны с наличием зародышевых центров. Уникальная морфологическая структура характеризуется наличием микроскладчатого или фолликулоассоциированного эпителия, образующего, так называемые М-клетки. Эти клетки осуществляют контакт, захват и транспорт кишечных антигенов в подлежащую лимфоидную ткань, опосредованно контактируют с окружающими их лимфоцитами и ответственны за проведение антигенов из просвета кишечника внутрь лимфоидных фолликулов, где происходит процессинг и презентация антигена макрофагами и дендритными клетками В- и Т-лимфоцитам [11,24].

Результаты проведенных нами экспериментов по изучению пролиферации клеток ПБ мы-шей, сенсибилизированных бактериями L.аcidophilus и зараженных в последующем вирулент-ным штаммом S.dysenteriae 1, позволяют говорить о регулирующем воздействии ЛБ на актив-ность иммунокомпетентных клеток.

Введение ЛБ нивелирует разрыв между пролиферативной активностью иммунокомпетентных Т- и В- лимфоцитов, наблюдаемый при развитии экспери-ментальной шигеллезной инфекции (p<0,05). Важнейшим механизмом взаимодействия представителей облигатной микрофлоры, в част-ности, ЛБ, с организмом хозяина, направленным на поддержание гомеостаза, является актива-ция продукции цитокинов. Цитокины, как гуморальная составляющая межклеточных взаимо-действий в иммунной системе, являются медиаторами межклеточных коммуникаций при иммунном ответе, гемопоэзе и развитии воспаления. Они играют важную роль в процессе дифференцировки лимфоцитов, в первую очередь Т-клеток на субпопуляции T-хелперов (Тh) 1 и 2 типов, а также являются фактором, определяющим преимущественное направление развития иммунных процессов в сторону клеточного или гуморального ответа [6,11].

Показано, что стимуляция ЛБ клеток, ассоциированных с лимфоидной тканью кишечника, приводит к активации клеток моноцитарно-макрофагального ряда и увеличению продукции провоспалительных цитокинов ИЛ-1 БЕТА, 6 и ФНО-АЛЬФА. Данные цитокины, помимо участия в реализации воспалительной реакции, усиливают пролиферацию лимфоцитов. В частности, ИЛ-1 БЕТА, опосредует запуск начальных событий иммунного ответа, и, в первую очередь, вовлечению в процесс Т-хелперов (Тh2). Главной мишенью ИЛ-6 служат В-клетки, поскольку он является кофактором их пролиферации. Аналогичные функции принадлежат и ФНО-АЛЬФА [11,13,16].

ИЛ-6 играет двойственную роль в развитии воспаления: являясь по своим эффектам типичным провоспалительным цитокином, он также способен оказывать противовоспалительное действие путем подавления выработки ИЛ-1 БЕТА и ФНО-АЛЬФА и, индуцируя ИЛ-4. Синтез ИЛ-4 необходим для дифференцировки Т=хелперов в направлении Тh2 субпопуляции [5, 12-13, 15, 23, 28]. В ряде исследований было выявлено, что некоторые штаммы ЛБ способны индуцировать синтез цитокинов, опосредующих гуморальные иммунные реакции в результате индукции синтеза ИЛ-1 БЕТА0 и трансформирующего фактора роста (ТФР-БЕТА).

Эти цитокины являются характерным продуктом Тh2 субпопуляции и обусловливают формирование гумораль-ного ответа. Одной их функций ТФР-БЕТА является регуляция синтеза IgA, что способствует защите слизистых оболочек, а ИЛ-1 БЕТА выступает как фактор усиления пролиферации В-клеток и ингибирует синтез цитокинов Тh1=лимфоцитами [15, 28]. Многочисленные работы посвящены способности ЛБ стимулировать Т-клеточное звено иммунного ответа в сторону дифференцировки Тh1 путем усиления продукции провоспалитель-ных цитокинов ИЛ-6, ФНО-АЛЬФА и ИЛ-1 БЕТА8, который активирует Тh1- зависимый иммунитет посредством активации ИФН-ГАММА.

Индуцируемый ИЛ-1 БЕТА2 способен регулировать соотношение клеточного и гуморального иммунного ответа через стимуляцию дифференцировки Т=хелперов в направлении Тh1 субпопуляции, увеличивает экспрессию ИЛ-1 БЕТА8 и активирует естественные киллеры (NК) [6, 12, 17, 25]. Проведенные нами сравнительные исследования экспрессии генов цитокинов в клетках ПБ экспериментальных животных согласуются с данными авторов. Нами показано, что на третьи сутки после интрагастрального введения экспериментальным животным живых микробных клеток ЛБ в клетках пейеровых бляшек наблюдается экспрессия генов ряда цитокинов [13, 25].

Стимуляция ЛБ клеток, ассоциированных с лимфоидной тканью кишечника, приводит к экспрессии генов провоспалительных цитокинов ИЛ-6, 12, а также ФНО-АЛЬФА. Следует отметить, что процесс активации экспрессии генов цитокинов носит штаммозависимый характер и может рассматриваться как одна из характеристик бактерий при их отборе в качестве потенциальных пробиотиков. Среди исследуемых нами штаммов - L. plantarum 30, L. plantarum 8R-A3, L. fermentum 2998 и L.acidophilus NK1 и К11124 стимулировали экспрессию наиболее широкого спектра генов цитокинов: ИЛ-6, ИЛ-1 БЕТА2, ИЛ-1 БЕТА8, ФНО-АЛЬФА и ИФН-ГАММА (Схема 1).
Схема 1. Экспрессия генов цитокинов в клетках пейеровых бляшек мышей при внутригастральном введении лактобактерий.


Сравнительный анализ при моделировании экспериментальной шигеллезной инфекции вы-явил, что наряду с экспрессией генов провоспалительных цитокинов ИЛ-1 БЕТА8 и ФНО-АЛЬФА, а также ИФН-ГАММА, свидетельствующих о возможности активации механизмов клеточного иммунитета, наблюдается экспрессия генов противовоспалительных цитокинов ИЛ-4 и ИЛ-1 БЕТА0 (Схема 2). Как отмечено ранее, ИЛ-4 является основным фактором развития Тh2 субпопуляции, опре-деляющей развитие гуморального иммунного ответа, ингибирует продукцию макрофагами ФНО-АЛЬФА, ИЛ-1 БЕТА2 и ИЛ-1 БЕТА и совместно с ИЛ-1 БЕТА0 усиливает пролиферацию В-лимфоцитов.

ИЛ-1 БЕТА, в свою очередь, подавляет синтез цитокинов Тh1 клетками, ингибирует продукцию макрофагами ИЛ-1 БЕТА2 и ФНО-АЛЬФА и является антагонистом ИНФ, подавляя, таким образом, развитие клеточно-опосредованного иммунного ответа. Схема 1. Экспрессия генов цитокинов в клетках пейеровых бляшек мышей при внутригастральном введении лактобактерий. Схема 2.

Схема 2. Экспрессия генов цитокинов в клетках пейеровых бляшек мышей, инфицированных S.dysenteriae 1.

Экспрессия генов цитокинов в клетках пейеровых бляшек мышей, инфи-цированных S.dysenteriae 1. Схема 3. Экспрессия генов цитокинов в клетках пейеровых бляшек мышей, зара-женных S.dysenteriae 1 после предварительного введения лактобактерий. Полученные результаты, а также данные литературы свидетельствуют, что подобный дис-баланс в спектре продуцируемых клетками пейеровых бляшек цитокинов в сторону преоблада-ния медиаторов гуморального иммунного ответа является одним из механизмов патогенеза кишечной инфекции [10,15,23].

Однако заражение животных вирулентным штаммом S.dysenteriae 1 на фоне предварительного введения ЛБ свидетельствует об иммунокорригирую-щем влиянии последних. Активация генов провоспалительных цитокинов ИЛ-6, ИЛ-1 БЕТА и ФНО-АЛЬФА указывает на приоритетное развитие клеточно-опосредованных иммунных реакций. Это дает возможность предполагать способность представителей индигенной микро-флоры кишечника стимулировать и поддерживать развитие клеточно-опосредованных иммун-ных реакций макроорганизма при развитии острых кишечных инфекций (Схема 3).

Схема 3. Экспрессия генов цитокинов в клетках пейеровых бляшек мышей, зараженных S.dysenteriae 1 после предварительного введения лактобактерий.

Следует отметить, что воздействие ЛБ на иммунные функции макроорганизма обусловлено не только присутствием живых ЛБ в просвете кишечника. Установлено, что модуляторами высвобождения широкого спектра цитокинов клетками иммунной системы являются мурамил-дипептид (МДП), пептидогликан, а также ряд внеклеточных продуктов, в том числе протеазы. Результаты ряда исследований показывают, что МДП лактобактерий, являющийся главной составляющей пептидогликана клеточной стенки, оказывает стимулирующее действие на макрофаги, приводя к усилению продукции ИЛ-1 БЕТА, ИЛ-6 и ФНО-АЛЬФА, и индуцирует синтез ИФН-ГАММА и ИЛ-4 лимфоцитами [16,20,25].

Таким образом, ЛБ играют важную роль в процессе регуляции баланса между двумя типа-ми иммунного ответа за счет активации экспрессии генов цитокинов и их продукции клетками иммунной системы. С одной стороны, наблюдается выраженная стимуляция факторов неспеци-фического иммунитета и синтеза медиаторов клеточно-опосредованных иммунных реакций. С другой стороны, под влиянием ЛБ происходит активация гуморальной составляющей иммунного ответа.

Баланс между двумя типами ответов важен в поддержании гомеостаза и во многом определяется особенностями функционирования цитокинов, в том числе их способностью быть взаимными стимуляторами или ингибиторами [3, 13 , 17, 25, 28]. Противоопухолевая активность лактобактерий. Особого внимания заслуживает способность ЛБ и их клеточных компонентов, в том числе пептидогликана, проявлять противоопухолевую активность. Можно выделить ряд механизмов, обусловливающих антиканцерогенное действие ЛБ: (1) непосредственное цитотоксическое действие ЛБ на опухоль; (2) усиление цитотоксического действия макрофагов и CD8+ Т-клеток; (3) индукция неспецифической локальной воспалительной реакции, приводящей к опосредован-ному иммунному ответу на опухоль; (4) стимуляция синтеза цитокинов, вовлекаемых в индук-цию клеточного апоптоза и (5) усиление специфического иммунного ответа в отношении опухоли [3,25].

Исследования на лабораторных животных свидетельствуют о способности ряда ЛБ тормо-зить пролиферацию опухолевых клеток, либо приводить к их полному некрозу. Подкожное введение живых лактобактерий или их пептидогликана предотвращало процессы метастазиро-вания и усиливало активность естественных киллеров (NК) [3]. Взаимодействие ЛБ с макрофа-гами стимулирует продукцию ИЛ-1 БЕТА2, который способствует клеточному созреванию как цитотоксических лимфоцитов (CTL) CD8+, так и NК.

Обладая способностью мигрировать и заселять удаленные от места активации участки, NК-клетки обеспечивают первую линию защиты против опухолей. Кроме того, активация этих клеток приводит к усилению продукции ФНО-АЛЬФА, цитотоксическое действие которого имеет комплексную природу. Помимо прямого цитотоксического действия на опухолевые клетки, данный цитокин стимулирует ряд механизмов противоопухолевого иммунитета: увеличение продукции активных метаболитов кислорода нейтрофилами и моноцитами, стимуляцию синтеза ИНФ CD4+ клетками [1,9, 18-19, 27]. ИНФ ГАММА, в свою очередь, индуцирует процесс распознавания опухолевых антигенов, путем усиления экспрессии молекул МНС I и II классов, и активирует NК и CTL. Кроме того, противо-опухолевое действие ИНФ ГАММА заключается в подавлении пролиферации опухолевых клеток за счет активации аденилатциклазы и повышения уровня цАМФ внутри клетки [1,13,15].

В заключение следует отметить многостороннее и полифункциональное влияние лактобак-терий на иммунные реакции макроорганизма: усиление активности клеток моноцитарно-макрофагальной системы, естественных киллеров и цитотоксических лимфоцитов, модуляция реакций Т- и В-клеточного звеньев иммунного ответа, т.е. сложная система взаимодействий, складывающаяся между индигенной интестинальной микрофлорой и макроорганизмом, является основой нормальной функции его иммунной системы.

ЛИТЕРАТУРА

1. Бережная Н.М. Интерлейкины и формирование иммунологического ответа при злокаче-ственном росте //Аллергол. иммунол.2000. Т.1. №1.С.45-61.
2. Бондаренко В.М., Воробьев А.А. Дисбиозы и препараты с пробиотической функцией // Журн.микробиол. 2004. №1. С.84-92.
3. Бондаренко В.М., Грачева Н.М., Мацулевич Т.В. - Дисбактериозы кишечника у зрослых. М.: КМК Scientific Press.2003.-224 c.
4. Бондаренко В.М., Чупринина Р.П., Воробьева М.А. Механизм действия пробиотических препаратов// БиоПрепараты, 2003, 3:2-5.
5. Бондаренко В.М., Грачева Н.М., Мацулевич Т.В., Воробьев А.А.. Микроэкологические изменения кишечника и их коррекция с помощью лечебно-профилактических препаратов// Журн. гастроэтерол. гепатол. колопроктол. 2003, 4 (приложение № 20): 66-76.
6. Кетлинский С.А. Роль Т-хелперов типов 1 и 2 в регуляции клеточного и гуморального иммунитета //Иммунология. 2002. №2. С.77-80.
7. Лыкова Е.А., Бондаренко В.М. Коррекция пробиотиками микроэкологических и иммун-ных нарушений при гастродуоденальной патологии у детей // Журн.микробиол. 1996. №2.С.88-91.
8. Петров Л.Н. - Витафлор. Бактериальный препарат нового поколения для лечения и про-филактики дисбактериозов.- СПб, 2003.- 68 с.
9. Потапнев М.П. Апоптоз клеток иммунной системы и его регуляция цитокинами // Им-мунология. 2002. №4.С.237-243.
10. Фрейдлин И.С. Паракринные и аутокринные механизмы цитокиновой иммунорегуля-ции // Иммунология. 2001. №5.С.4-7.
11. Хаитов Р.М., Пинегин Б.В. Иммунная система желудочно-кишечного тракта: особенно-сти строения и функционирования в норме и при патологии // Иммунология. 1997. №5.С.4-7.
12. Ярилин А.А.
Система цитокинов и принципы ее функционирования в норме и при па-тологии // Иммунология.1997.№5. С.7-14.
13. Bengmark S. Ecological control of the gastrointestinal tract. The role of probiotic flora // Gut.1998. №42(1). Р.2-7.
14. Chen T., Toivanen P., Vainio O. Suppression of antigen-specific lymphocyte proliferation by Gram-positive bacterial cell walls // APMIS. 2002. №110(6). Р.490-498.
15. Coffman R., Weid T. Multiple pathways for the initiation of T helper-2(Th2) responses// JEM.1997.№185(3). Р.373-376.
16. Cross M.L. et al. Microbes versus microbes: immune signal generated by probiotic lactobacilli and their role in protection against microbial pathogens // FEMS. 2002. №34(9). Р.245-253.
17. Ericson K.L., Hubbard N.E. Probiotic immunomodulation in health and diseas //J.Nutr.2000. №130(2).Р.403 - 409.
18. Horie H.,Kanazawa K., Okada M. et al. Effects of intestinal bacteria on the development of colonic neoplasm:an experimental study// Eur. J. Cancer Rev. 1999. №8(3). Р.237-245.
19. Haller D., Blum S., Bode C. et al. Activation of human peripheral blood mononuclear cells by nonpathogenic bacteria in vitro: evidence of NK cells as primary targets //IAI.2000. №68(2). Р.752-759.
20. Henderson B., Poole S., Wilson M. Bacterial modulins: a novel class of virulence factors which cause host tissue pathology by inducing cytokine synthesis // Microbiol.Mol.Biol.Rev.1996.№ 60(2). Р.316-341.
21. Isolauri E. et al. Probiotics: effects on immunity//AJCN. 2001. №73(2).Р.444-450.
22. Meydani S.N., Ha W. Immunologic effects of yogurt //AJCN. 2000. №71(4). Р. 861-872.
23. Monteleone I. et al. Immunoregulation in the gut: success and failures in human disease // Gut. 2002. № 50(3). Р.60-64.
24. Neutra M.R. Current concept in mucosal immunity. Role of M cells in transepithelial transport of antigens and pathogens to the mucosal immune system //AJP. 1998. №274(5). Р.785-791.
25. Perdigon G., Fuller R., Raya R. Lactic acid bacteria and their effect on the immune system //Curr.Issus.Intest.Microbiol. 2001.№2(1). Р.27-42.
26. Plant L., Conway P. Association of Lactobacillus spp. with Peyer's patches in mice //CDLI. 2001. № 8(2). Р.320-324.
27. Roos M.N., Katan M.B. Effects of probiotic bacteria on diarrhea, lipid metabolism, and car-cinogenesis: a review of papers published between 1988 and 1998 //AJCN. 2000. №71(2). Р.405-411.
28. Weid T. et al. Induction by a lactic acid bacterium of population CD4+ T cells with low proliferative capacity that produce Transforming Growth Factor- and Interleukin-10// CDLI.2001.№ 8(4).Р.695-701.

РЕЗЮМЕ

ИММУНОСТИМУЛИРУЮЩАЯ И АНТИКАНЦЕРОГЕННАЯ АКТИВНОСТЬ НОРМАЛЬНОЙ ЛАКТОФЛОРЫ КИШЕЧНИКА

Одной из важнейших функций лактобактерий, входящих в состав нормальной микрофлоры человека, является участие в формировании местной и системной иммунологической резистент-ности организма. Ассоциированные со слизистой кишечника лактобактерии взаимодействуют с эпителиоцитами, М-клетками пейеровых бляшек, различными клетками иммунной сисетемы. В результате процессинга и презентации специфических клеточных компонентов, лактобактерии включают механизмы модуляции клеточно-опосредованного иммунного ответа, активизацию РЭС и стимулируют продукцию цитокинов. В работе приведены данные о роли лактобактерий в формировании Т- и В-клеточного иммунного ответа, продукции провоспалительных и противо-воспалительных цитокинов, обеспечивающих баланс между гуморальным и клеточноопосредо-ванным типами иммунного ответа.

Анализируются механизмы противоопухолевой и онкостати-ческой активности лактобактерий. Многостороннее и полифункциональное влияние лактобакте-рий на иммунные реакции макроорганизма: усиление активности клеток моноцитарно-макрофагальной системы, естественных киллеров и цитотоксических лимфоцитов, модуляция реакций Т- и В-клеточного звеньев иммунного ответа, т.е. сложная система взаимодействий, складывающаяся между индигенной интестинальной микрофлорой и макроорганизмом, является основой нормальной функции его иммунной системы.

IMMUNOMODULATION AND ANTICANCEROGENIC ACTIVITY OF NORMAL LACTIC ACID INTESTINAL MICROFLORA

One of major function of lactic acid bacteriа is participating in formation of local and system immune resistance of host. The lactobacteria associated with mucous of gas-tro-intestinal tract are cooperating with epitheliocytes of M-cells of Peyer’s patches and various cells of immune system. In results of these cooperation is processing and presentation of specific cell components including mechanisms of modulation of cell-dependent immune response, activization of RES and stimulation of cytokine produc-tion. In work are given a role of lactobacilli in formation the T-cell dependent im-mune response, production of pro-inflammatory and anti-inflammatory cytokines, en-suring balance between humoral and cell-dependent immunity. The mechanisms of antitumor and oncostatic activity of lactobacilli are analyzed. Polyfunctional influence of lactobacilli into immune reaction of host: the strengthening of activity of mono-cyto-macrophages, natural killers and cytotoxic lymphocytes etc. The interaction be-tween indigenous intestinal microflora and macroorganism is a basis of normal func-tion of immune system.


Источник: https://disbak.ru/nauchnye-publikatsii/immunostimuliruyushchaya-i-antikantserogennaya-aktivnost-normalnoy-laktoflory-kishechnika.html
© ГастроПорта