Nutritionimmunologi: funktion av naturliga mördarceller och deras modulering av resveratrol för cancerförebyggande och behandling

det medfödda immunsystemet bevaras bland ryggradsdjur och är redan funktionellt närvarande vid födseln. Cellulära medlemmar av det mänskliga medfödda immunsystemet är olika leukocyter såsom monocyter, eosinofiler, neutrofiler, basofiler, dendritiska celler och naturliga mördarceller (nk). Andra icke-cellulära medlemmar av det medfödda immunsystemet är komplementsystemet och ett stort antal utsöndrade cytokiner som inflammatoriskt svar på en given utlösare. Således bildar det medfödda immunsystemet en komplex och effektiv skyddssköld mot infektioner men också malign transformation respektive cancer. Intressant nog påverkar flera naturliga föreningar som resveratrol starkt immunsvaret och t.ex. modulerar aktiviteten hos NK-celler. Därför har moduleringen av det medfödda immunsystemet med näringsbaserade föreningar en viktig och värdefull inverkan på hälsan. På grund av den starka kopplingen mellan näring och cancer undersöker området näringsmässig immunologi intensivt immunmodulerande ämnen som är närvarande eller till och med berikade i livsmedel för förebyggande och behandling av cancer.

NK-celler och immunsvar

NK-celler identifierades först 1975 genom deras förmåga att lysera cancerceller in vitro utan föregående immunsensibilisering och utgör cirka 15% av alla cirkulerande lymfocyter . Deras huvudsakliga betydelse ligger i tidigt värdförsvar mot både allogena och autologa celler efter virusinfektion , infektion med bakterier eller parasiter eller mot malignt transformerade celler . Nk-cellutveckling sker främst i benmärgsmiljön (BM): de härrör från hematopoietiska stamceller som därefter differentieras till vanliga lymfoida stamfäder, som slutligen utvecklas till NK/T-stamfäder, från vilka NK-celler härleds under hela livet . Deras släktutveckling kännetecknas av sekventiellt förvärv av ytreceptorer och effektorfunktioner . Förutom BM och blod finns NK-celler också i perifera vävnader inklusive lever, peritoneal hålighet och placenta . Humana NK-celler definieras i stor utsträckning som CD3-CD56 +(CD3: t-cellsamreceptor; CD56: neurala celladhesionsmolekyl (ncam)) lymfocyter och skiljer sig vidare till CD56bright (~10% av humana NK-celler) och CD56dim (~90% av humana NK-celler) NK-celler. CD56dim NK-celler uttrycker höga nivåer av Fcy-receptor III (FcyRIII, CD16) som medierar antikroppsberoende cellmedierad cytotoxicitet (ADCC) och CD56bright NK-celler visar mindre eller inget CD16-uttryck . För att besegra sina mål är NK-celler, efter tidigare aktivering av cytokiner, kapabla till extravasation och infiltration i drabbade vävnader . Målcelldödande utförs genom olika mekanismer (Fig. 1). Först bildar NK-celler så kallade immunsynapser (dynamiskt gränssnitt bildat mellan en NK-cell och en målcell). För det andra släpper NK-celler cytoplasmatiska granuler, organeller som innehåller proteiner som perforin (Prf1), saposin-liknande familjemedlem granulysin och serin-proteaser som kallas granzymer som granzyme B (GzmB) för att klyva t. ex. flera pro-caspaser, som sedan kan utlösa apoptos i målcellen . Dessutom kan uttrycket av medlemmar av tumörnekrosfaktorn (TNF)-familjen som FAS ligand (FASL), TNF och TNF-relaterad apoptos inducerande ligand (TRAIL) inducera tumörcell apoptos vid bildning av immunsynapser. TRAIL kan binda till flera dödsreceptorer (DR), varav två är agonistiska (DR4 (TRAIL-R1) och DR5 (TRAIL-R2)) och inducera apoptos, och två av dem är antagonistiska (decoy receptor 1 (DcR1, TRAIL-R3) och DcR2 (TRAIL-R4)) och kan inte inducera apoptos. En annan möjlighet att vidta åtgärder mot målceller är utsöndringen av ett antal effektorcytokiner, såsom interferon-Kazakiska (IFN-Kazakiska), granulocyt-makrofagkolonistimulerande faktor (GM-CSF) och interleukin (IL) som IL-5, IL-10 eller IL-13 Efter att ha nått distinkta stadier av nk-celldifferentiering (Fig. 1). Dessutom utsöndrar NK-celler en mängd olika kemokiner inklusive kemokin C-C-motivligand 2 (CCL2, monocyt-kemoattraktantprotein (MCP)-1), CCL3 (makrofag inflammatoriskt protein (MIP)-1 kg), CCL4 (MIP-1 kg), CCL5 (reglerad vid aktivering, normal T-cell uttryckt och utsöndrad (RANTES)), kemokin X-C-motivligand 1 (XCL1, lymfotaktin) och kemokin C-X-C motiv ligand 8 (cxcl8, IL-8) för att colocalize med andra immunceller som dendritiska celler i områden av inflammation (Fig. 1) . Med ett brett spektrum av mönsterigenkänningsreceptorer (PRR) kan olika typer av immunceller specifikt identifiera konserverade patogenassocierade molekylära mönster (PAMPs), som uteslutande finns på mikrober som virus, bakterier, parasiter och svampar. Medlemmar av de viktigaste PRR-familjerna är transmembrana Toll-liknande receptorer (TLR), C-typ lektinreceptorer (CLR), cytoplasmatisk nukleotid oligomeriseringsdomän (NOD)-liknande receptorer (NLR) och RNA-helikas retinsyra inducerbar gen I (RIG-I) – liknande receptorer (rlr). Således kan en intracellulär signalering aktiveras som därefter inducerar uttryck av gener som är involverade i inflammatoriskt och/eller immunsvar för att rekrytera t.ex. fagocytiska celler och effektormolekyler till infektionsstället. NK-celler uttrycker olika PRR som TLR, NLR och rlr. De svarar direkt på PAMPs i en lämplig miljö i närvaro av cytokiner som IL-2, IL-12, IL-15 eller IL-18. Således, aktiverade NK-celler producerar IFN-XXL, GM-CSF, eller TNF-XXL, eller frisätter cytotoxiska granuler riktade mot en målcell. Huruvida en NK-cell förblir tyst eller utför sin dödande kapacitet på maligna celler beror på den dynamiska balansen mellan stimuleringshändelser av två huvudsakliga strukturella klasser av nk-cellytreceptorer, mördarcellen immunoglobulinliknande receptorer (KIRs) och receptorer av C-typ lektinliknande familj, som hämmar och/eller aktiverar signalkaskader (Fig. 1). Några av de mänskliga aktiverande receptorerna som olika KIRs eller naturliga cytotoxicitetsreceptorer (NCRs) såsom NKp30, NKp44, NKp46 och NKp80 överför aktiveringssignalen via proteintyrosinkinasberoende vägar. Därför innefattar olika transmembranadapterproteiner en till tre cytoplasmatiska immunoreceptortyrosinbaserade aktiveringsmotiv (ITAMs) bestående av en konsensus aminosyrasekvens med tyrosiner och leuciner . Efter fosforylering fungerar Itam: erna som dockningsplatser för andra kinaser för att ytterligare passera signaleringen. Ytterligare aktiveringssignaler kan också förmedlas genom receptorer, som är icke-kovalent associerade med andra adapterproteiner, som inte innehåller ITAM . För att motverka nk-cellaktivering är hämmande ytreceptorer som olika Kir hos människor närvarande, vilka verkar genom proteintyrosinfosfatasberoende vägar . De har immunoreceptortyrosinbaserade hämmande motiv (ITIMs) i sina cytoplasmatiska domäner, som kan rekrytera tyrosinfosfataser som src-homologi 2-domän (SH2)-innehållande SHP-1 eller SHP-2. Jämvikten i fosforyleringsstatusen för flera signalmolekyler som är mål för båda medlemmarna i SYK-familjen av proteintyrosinkinaser zeta-kedjeassocierat proteinkinas 70/SYC (ZAP70/SYC), shp-1, SHP-2-proteinfosfataser och dess förskjutning till den ena eller den andra sidan är därför avgörande för NK-cellens beteende. Ligander för de hämmande receptorerna är polymorfa stora histokompatibilitetskomplex (MHC) klass i-molekyler. KIR-receptorer binder grupper av HLA-a, HLA-B och HLA-C alleler, medan HLA-E känns igen av CD94-NKG2A.

Cancer-och nk-cellaktiviteter

vissa cancerceller saknar eller nedreglerar en eller flera MHC-klass i-molekyler och/eller uppreglerar t .ex. NKG2D-ligander (NKG2DL) som de stressinducerbara ytglykoproteinerna MHC-klass i-relaterad kedja A och B (glimmer och MICB) och ger därför ingen eller inte tillräckligt hämmande stimulering. Detta s. k. ’missing-self’ – igenkänning gör det möjligt för NK-celler att upptäcka och förstöra transformerade eller allogena celler samtidigt som de diskrimineras från normala värdceller (Fig. 1) . Tyvärr har cancerpatienter ofta funktionellt försämrade NK-celler och därför ett hindrat antitumörimmunsvar . Därför är tillämpningen av farmakologiska föreningar som förbättrar NK-cellfunktionen och/eller återställer immunövervakning en del av nuvarande antitumörstrategier och behandlingsregimer. Immunmodulerande läkemedel som talidomid och lenalidomid förstärker cytotoxicitet i multipelt myelom och ökar mängden NK-celler i perifert blod . Kemoterapeutika som melfalan, etoposid och doxorubicin eller proteasomhämmaren bortezomib utlöser uppreglering av aktiverande ligander för receptorerna NKG2D och DNAX accessory molecule-1 (DNAM-1) på multipla myelomceller, vilket sensibiliserar dem för NK-cellmedierad dödande . I linje hämmar bortezomib vid låga koncentrationer proliferation i hepatocellulärt karcinom med samtidigt ökat glimmer/B-uttryck . Speciellt undersöks ett stort antal cytokiner, såsom IL-2, IL-10, IL-12, IL-15, IL-18, IL-21, IL-23 och typ i-interferoner (IFN-XXL, IFN-XXL) för deras moduleringspotential mot NK-cellaktivitet . IL – 2 och IL-15 behövs vanligen för att expandera donator NK-celler in vitro i adoptivöverföringsterapi för att stimulera proliferation i periferin . Denna aktivering leder till högt membranbundet SPÅRUTTRYCK jämfört med ostimulerade celler . IL – 2 är FDA-godkänt för behandling av metastatisk njurcancer och avancerat malignt melanom . Medan långvarig lågdos subkutan applicering av IL – 2 verkar vara associerad med en tolerabel biverkningsprofil, kan systemisk användning av IL-2 i höga doser leda till allvarliga biverkningar som vaskulärt läcksyndrom (VLS) och andra toxiciteter . Observera att flera naturliga föreningar starkt påverkar immunsvaret och speciellt modulerar aktiviteten hos NK-celler samtidigt som de uppvisar gynnsamma toxicitetsprofiler. Resveratrol, som dagligen administrerades till friska frivilliga i orala doser upp till 5 g under en period av 29 dagar, visade sig vara säkert utan allvarliga biverkningar, vilket bevisades genom kliniska, biokemiska eller hematologiska analyser .

Resveratrol en växtbaserad diet

den naturligt förekommande lipofila växten polyphenol resveratrol isolerades först 1939 från rötterna till den vita hellebore Veratrum grandiflorum O. Loes av Takaoka . Sedan dess har resveratrol extraherats från över 100 olika växter, av vilka några tjänar som vanliga mänskliga kostkällor som druvor (vin, druvsaft), jordnötter, soja, humle och bär som blåbär och tranbär. Resveratrol tillhör polyhydroxystilbene-underklassen av växtpolyfenoler och existerar som två isomerer, cis-(Z) och trans-(E) (Fig. 2a och b). Styren dubbelbindningen kan genomgå isomerisering under UV-bestrålning från trans – till cis-formen . I den naturligt förekommande glykosidpiceiden är en glukosdel kopplad till cis – eller trans-resveratrol via en 3-o-Bisexuell-d-glykosidbindning, så att även två piceid-isomerer existerar (Fig. 2c). I växter fungerar resveratrol som ett fytoalexin (växtantibiotikum) som produceras som svar på svampinfektion, skada eller UV-bestrålning, särskilt i vinrankor , tallar och baljväxter. Resveratrol fick allmänhetens uppmärksamhet i samband med den” franska paradoxen”, en fras som beskriver det faktum att dödligheten från kranskärlssjukdom (CHD) i Frankrike är lägre än i resten av Europa och USA trots en diet som traditionellt är rik på mättade fetter och liknande plasmakolesterolkoncentrationer. Ändå liknar franska dödligheten från CHD mer förhållandena i Japan eller Kina . Motsvarande data förvärvades under MONICA (Multinational MONItoring of trends and determinants in CArdiovascular disease) – projektet som organiserades av Världshälsoorganisationen (WHO) på 1980-talet för att övervaka hjärt-kärlsjukdomar och för att bestämma motsvarande riskfaktorer i 21 länder runt om i världen. Som möjlig förklaring till detta konstaterande föreslogs konsumtionen av rött vin i Frankrike med dess jämförbart höga resveratrolinnehåll regelbundet . Faktum är att Frankrike hade den högsta årliga vinkonsumtionen per capita över hela världen under datainsamlingsperioden. Dessutom visades för resveratrol antioxidant , antiinflammatoriska , neuroprotektiva , antiproliferativa och distinkta immunmodulerande egenskaper . Vidare beskrivs flera exempel på antitumöreffekter av resveratrol i litteraturen och sammanfattas omfattande av Han och kollegor för olika tumörtyper . Nya publikationer beskriver t. ex. en synergistisk effekt av resveratrol i kombination med doxorubicin in vitro och in vivo vid behandling av olika bröstcancercellinjer (MCF-7 och MDA-MB-231) eller dosberoende induktion av apoptos i koloncancercellinjer som SW620-och HepG2-celler .

biotillgänglighet, farmakokinetik och biologiska funktioner för resveratrol

Resveratrol absorberas av intestinal trans-epitelial diffusion . I en klinisk studie av Walle et al. minst 70 % av 14C-märkt resveratrol togs upp efter oral administrering. Ytterligare farmakokinetiska analyser visade de högsta resveratrol – / metabolit-nivåerna 30 min efter intag med fri resveratrol endast i liten utsträckning (1,7-1,9%). Resveratrol-3-o-sulfat, resveratrol-4′-o-glukuronid och resveratrol-3-o-glukuronid är de viktigaste plasmametaboliterna och står för 2,4-upp till 13 gånger större Cmax-värden i plasma än fri resveratrol . Nästan 50% av resveratrol och dess metaboliter är bundna till plasmaproteiner som albumin och hemoglobin samt lågdensitetslipoproteiner (LDL) . Cirka 40-98% av oralt administrerat resveratrol utsöndras i urin och avföring inom 24 timmar . Resveratrol fick först större uppmärksamhet genom sin antioxidativa aktivitet mot humant LDL som beskrivs 1993 av Frankel et al. , vilket stärker hypotesen ”fransk paradox” via minskande endotelskada, som är patofysiologiskt associerad med hjärt-kärlsjukdom. Emellertid är antioxidantpotentialen hos resveratrol mindre potent än den för quercetin eller epicatechin, respektive flavonoider, som är rikligare i rött vin än resveratrol . Hämning av trombocytaggregation och eikosanoidsyntes av resveratrol på grund av minskade nivåer av tromboxan A2 (TxA2) via hämning av cyklooxygenas-1 (COX1) rapporterades . Denna hämmande egenskap hos resveratrol på cyklooxygenasaktivitet spelar en roll i produktionen av proinflammatoriska molekyler. I detta sammanhang verkar resveratrol som en antiinflammatorisk molekyl och visade sig minska akut och kemiskt inducerat ödem , lipopolysackarid (LPS)-inducerad luftvägsinflammation och artros . Vidare dämpar resveratrol kärnfaktorabi-lättkedjeförstärkare av aktiverade B-celler (NFkB)-aktivering , vilket påverkar gentranskription som reglerar immun-och inflammatoriska svar . Sedan 1997 är det känt att resveratrol också bär en anticanceraktivitet som är aktiv under hela stegen för tumörinitiering, främjande och progression in vitro såväl som in vivo. Därför betraktades resveratrol som ett cancerkemopreventivt medel . Resveratrol aktiverar också sirtuin 1, som är ansvarig t. ex. för reglering av glukos-och insulinproduktion, fettmetabolism och, särskilt, förlängd cellöverlevnad genom negativ reglering av tumörsuppressorn p53 . Dessutom beskrevs resveratrol också för att förhindra dysreglering av gap junctional intercellular communication (GJIC) medierad av organiska peroxider och miljögifter . För cancer men även andra sjukdomar har förändringar i GJIC rapporterats och verkar spela en avgörande roll under malign transformation och tumörfrämjande. Därför lägger skyddet av en försämring av den cellulära GJIC en annan intressant aspekt till anticancerfunktionen hos resveratrol .

Resveratrol och dess samspel med NK-celler

flera studier visade ett direkt inflytande av resveratrol på NK-celler och deras dödningsförmåga på olika nivåer (Fig. 3). Resveratrol utövar samtidiga effekter på NK – celler och andra immunceller som CD8+-och CD4+-T-celler . Falchetti och kollegor exponerade perifera blodmononukleära celler (Pbmc) till olika koncentrationer av resveratrol under en period av 18 timmar. Efter avlägsnande av resveratrol testades pbmc: s förmåga att döda NK-celler mot humana immortaliserade myelogen leukemi K562-celler. Författarna visade en ökning av nk-celldödande aktivitet vid låga resveratrolkoncentrationer som sträcker sig från 0,33 till 5,48 till 5,48, med maximal aktivitet vid 1,31. En dosrelaterad hämning av lytisk aktivitet observerades emellertid vid höga resveratrolkoncentrationer på 21,92 och 87,68. Detta resultat bekräftades av Li och medarbetare, som på liknande sätt visade en inhibering av viabilitet och ökad apoptos av NK-celler vid inkubation med höga resveratrolkoncentrationer (50 kg), medan låga koncentrationer från 1,56 kg till 3,13 kg resulterade i uppreglering av NKG2D och IFN-kg på mRNA samt proteinnivåer och en ökad nk-celldöd mot leukemi K562 målceller (Fig. 3) . Dessa resultat tyder på en koncentrationsberoende bifasisk effekt av resveratrol, vilket förklaras genom att främja cellapoptos via kaspassignalväg i höga koncentrationsområden. Detta stöds av signifikant reducerade sena apoptotiska / nekrotiska celler efter förbehandling med kaspashämmaren z-VAD-FMK. Den senare studien visade vidare en högre cytotoxisk mottaglighet av humana lymfoblastoida T-celler (Jurkat-celler) mot resveratrol jämfört med NK-celler. Detta bekräftades ytterligare av Lu och Chen, som rapporterade en liknande dosberoende ökning av cytotoxisk nk-celldödande aktivitet även mot tumörcellinjer härledda från fasta tumörer, t.ex. HepG2-och a549-celler efter förstimulering av odödliga NK-celler (NK-92-celler) med resveratrol vid låga koncentrationer av 1,56, 6,25 och 12,5 kg. Alla effektor till målförhållanden (1:1, 5:1, 10:1) visade liknande effekter med den högsta förbättringen av dödande aktivitet efter förbehandling med 12,5 occurm resveratrol för 10:1-förhållandet . Författarna demonstrerade dessutom en dosberoende uppreglering av perforinuttryck och en dosberoende fosforylering av ERK-1/2 och JNK i resveratrol-stimulerade nk-92-celler. ERK – 1/2 och JNK har tidigare visat sig bidra till NKG2D-medierad cytotoxicitet . Med hjälp av en Murin akut lunginflammationsmodell för att utvärdera de antiinfektiösa egenskaperna hos resveratrol, visade därefter en förbättrad nk-cellaktivitet med ökad cancer mot cancer . I den senare studien administrerades resveratrol intragastriskt till råttor i 3 dagar vid 0, 5 mg/kg kroppsvikt. Råttorna inokulerades därefter intratrakealt med Serratia marcescens, en vanlig nosokomial patogen, och övervakades i 24 timmar. den resveratrolbehandlade gruppen visade en ökad alveolär makrofag (AM) infiltration, en förhöjd nk-cellaktivitet och en minskad bakteriell börda i lungorna hos de infekterade djuren, med minskad dödlighet. Intressant visade isolerade mjälte NK-celler av råttor förbehandlade med resveratrol en förbättrad dödande effekt mot mus 51Cr-märkt lymfom YAC-1 målceller jämfört med mjälte NK-celler isolerade från kontrollråttor behandlade med saltlösning. Förutom de ovan nämnda verkningssätten ökar resveratrol cellytuttryck av NKG2D-ligander på humana promyeloblastiska leukemi KG-1a-celler, vilket ger två komplementära mekanismer för att stärka cytokininducerade mördarceller (CIK, en blandad fenotyp mellan T – och NK-celler) som dödar egenskaper direkt och indirekt . Stimulering av KG – 1A-celler med 25 occurm resveratrol för 24 h gjorda KG-1a-celler mottagliga för CIK-medierad cytolys via en ökning av cellytuttryck av NKG2D-ligander och receptor DR4, i kombination med en nedreglering av cellytuttryck av DcR1 i KG-1a-celler, och åtföljd av aktivering av spårvägen . Resveratrol kan vidare sensibilisera celler från olika cancerenheter för TRAIL-inducerad apoptotisk celldöd såsom neuroblastom, medulloblastom, glioblastom, melanom, T-cell leukemi, bukspottkörtel -, bröst-och tjocktarmscancer (Fig. 3) . I detta avseende uppreglerar resveratrol de agonistiska receptorerna DR4 och DR5 i androgen-okänsliga humana prostatakarcinomceller PC-3 och du-145 , vilket förbättrar SPÅRKÄNSLIGHETEN och möjligen underlättar nk-cellmedierad dödande. På samma sätt rapporterades förbättring av DR4-och DR5-ytuttryck på SPÅRRESISTENTA humana prostata adenokarcinom lncap-celler utan skillnad för DcR1/2 Efter behandling med 10 kg resveratrol i 48 timmar. Vidare visades en dosberoende aktivering av caspase-3 för enbart resveratrol-behandling och caspase-8-aktivering för kombinerad behandling med resveratrol och TRAIL. För PC-3-prostatacancerceller erhölls liknande resultat avseende ökning av receptoruttryck av DR4 och DR5 för resveratrol-behandling med 10 och 20 i 48 timmar, och caspase 3/8-aktivering för behandling med resveratrol (0-30 i kombination med TRAIL (25 nM). Humana 1205 Lu metastatiska melanomceller visar en resveratrol-beroende förbättrad känslighet för spår genom nedreglering av de antiapoptotiska proteinerna cFLIP och Bcl-xL . Resveratrol förbättrar också CD95L-uttrycket signifikant på hl60 humana leukemiceller och på t47d bröstkarcinomceller efter 24 timmars behandling , vilket dessutom underlättar NK-celler för att utlösa signalberoende apoptos. Nieswandt et al. visade en koppling av trombocytaggregation och mottagligheten av cancerceller till NK-cellmedierad Lys . I detta avseende kan mus-och humana cancerceller aktivera blodplättar och deras aggregering, vilket korrelerar med deras metastatiska potential . På grund av tumörcell-trombocytaggregation kan cirkulerande tumörceller (CTC) beläggas av aggregerade blodplättar och därmed undkomma immunsvaret, vilket ytterligare underlättar metastasering. Intressant nog medierar resveratrol en dosberoende hämning av trombocytaggregation via reduktion av integrin gpIIb/IIIa på trombocytmembranet, som fungerar som fibrinogenreceptor involverad i koagulationsbildning genom bildandet av broar mellan blodplättar och genom att minska produktionen av TxA2, som aktiverar ytterligare blodplättar och därmed ökar aggregeringen genom hämning av COX1-beroende vägar . Inom området för NK-celler kan resveratrol ytterligare ha terapeutisk potential för att besegra aggressiva nk-cellleukemier och lymfom genom att hämma konstitutivt aktiva signalomvandlare och aktivatorer för transkription 3 (STAT3) signalering, vilket demonstrerades i arbetet med Quoc Trung och kollegor 2013 .