В настоящее время наблюдается увеличение частоты развития иммунозависимых заболеваний. Одновременно с резким увеличением числа больных с аллергическими заболеваниями (атопический дерматит, экзема, бронхиальная астма) и аутоиммунными болезнями (ревматоидный артрит, воспалительные заболевания кишечника, сахарный диабет - СД - 1-го типа и др.) отмечают рост числа больных с нарушениями противоинфекционной функции иммунитета, с затяжным течением простудных заболеваний и оппортунистическими инфекциями, например кандидозом, туберкулезом, герпетической, стафилококковой [1]. Причинами дисфункции иммунитета называют недостаточное по энергетической ценности и содержанию белка питание, дефицит в рационе микроэлементов и витаминов, особенно А, С, Е, D, β-каротина, эссенциальных микроэлементов (цинк, железо, селен, йод), полиненасыщенных жирных кислот, а также наличие истощающих заболеваний и дисбиоза кишечника вследствие курса антибиотикотерапии или воздействия других экопатологических факторов [2, 3]. В связи с этим наличие в арсенале врача эффективных и безопасных иммуномодуляторов становится крайне актуальным.
Иммуномодуляторы - средства, оказывающие одновременно стимулирующий эффект на желательные функции иммунитета (противоинфекционная и противоопухолевая защита) и подавляющие нежелательные (аллергия, аутоиммунная реакция).
В настоящее время ощущается явная необходимость в информации об иммуномодуляторах, полученной в клинических исследованиях высокого методологического уровня.
В то же время значительно вырос интерес к пробиотикам и микроэлементам как средствам с иммуномодулирующим потенциалом. Ясно, что иммуномодулирующая терапия должна назначаться только по показаниям - для лечения или профилактики заболеваний, ассоциированных с дисфункцией иммунитета. Очень важно помнить, что одновременно с назначением иммунотропных препаратов должны проводиться комплекс общих оздоровительных мероприятий и коррекция питания с введением дополнительных источников пищевых антиоксидантов, витаминов и минералов. Так как при коррекции микробиоценоза происходит естественная модуляция иммунитета, а добавление иммунонутриентов в рацион здоровым людям усиливает эти эффекты, то назначение комплексных форм (пробиотики совместно с иммунонутриентами) является перспективным путем профилактики сезонных инфекционных заболеваний.
Иммунонутрициология - раздел иммунологии, изучающий воздействие пробиотиков и микроэлементов на функцию неспецифической резистентности и иммунную систему человека [1]. К иммунонутриентам относят эссенциальные микроэлементы, витамины, полиненасыщенные жирные кислоты и пробиотики, способствующие созреванию иммунокомпетентных клеток и адекватному функционированию иммунной системы в целом [3]. Иммунонутриенты показаны пациентам с нарушениями трофологического статуса, дисбалансом в питании и страдающих рецидивирующими инфекционными заболеваниями.
Интерес клиницистов к пробиотикам растет. По определению ВОЗ, пробиотики - это живые микроорганизмы, которые в случае применения в достаточном количестве приносят пользу хозяину [4]. Прием пробиотиков показан для профилактики и лечения различных кишечных нарушений, включая ассоциированную с антибиотиками диарею, вирусную и бактериальную диарею, непереносимость лактозы и воспалительные заболевания кишечника. Положительные клинические эффекты при этом основаны на том, что кишечник представляет собою своеобразное «окно» для воздействия на иммунитет.
Около 80% всех иммунокомпетентных клеток организма локализовано именно в слизистой оболочке кишечника. Лимфоидная ткань кишечника, ассоциированная с желудочно-кишечным трактом - ЖКТ (GALT; gut-associated lymphoid tissue) и слизистой оболочкой (MALT; mucosa associated lymphoid tissue), является элементом защиты от потенциально опасных микроорганизмов в течение всей жизни. Комплексное воздействие пристеночной микрофлоры и эпителия на иммунные клетки кишечника позволяет управлять системным иммунным ответом всего организма.
Механизмы влияния пробиотиков на здоровье человека включают следующие [4, 5]: 1) синтез противомикробных веществ; 2) уменьшение количества питательных веществ для патогенных бактерий; 3) угнетение адгезии и инвазии патогенов; 4) инактивацию токсинов; 5) стимуляцию иммунного ответа.
Иммуномодулирующие свойства пробиотиков суммированы в метаанализе В.И. Пилипенко [6]. Согласно этим данным модулирование иммунного ответа хозяина пробиотическими микроорганизмами кишечника включает стимуляцию продукции антител, стимуляцию активности натуральных киллеров, модулирование функциональной активности дендритных клеток (ДК), модулирование регуляторов экспрессии генов ядерного фактора xB (NF-xB) и активирующего белка AP-1, изменение продукции цитокинов, индукцию регуляторных Т-клеток, создание рецепторов, активируемых индукторами пероксисом, модуляцию апоптоза, ингибирование активности протеосом.
Действительно, в зависимости от штамма и дозы пробиотики взаимодействуют с иммунными и эпителиальными клетками кишечного эпителия, в результате чего происходит модулирование физиологических и иммунных функций. Активные сигнальные компоненты пробиотиков включают ферменты, секретируемые факторы, протеины поверхностного слоя, изолированную ДНК, продукты ферментации и пептидогликаны клеточной стенки. Сигнальные молекулы пробиотиков взаимодействуют с распознающими антигены рецепторами (TLRs - Toll-like receptors, NLRs - The NOD-like receptors, или nucleotide oligomerization domain receptors) и другими поверхностными рецепторами, вызывая дифференцировку Т-клеток в пейеровых бляшках (Т-хелперы 1, 2 и 17-го типов - Th1, Th2, Th17, Treg) и выделение ими различных хемокинов и цитокинов [4].
Однако при дисбиозе кишечника в условиях дефицита нормальной микрофлоры в кишечной биопленке может наблюдаться доминирование условно-патогенных микроорганизмов, например родов Clostridium, Candida, Staphylococcus. Последнее приводит к смещению вектора дифференцировки Т-клеток в сторону преобладания клеток Th1 или Th2. В первом случае это может привести к персистирующему повышению уровня провоспалительных цитокинов (интерферон-γ - ИФН-γ, α-фактор некроза опухоли - α-ИФН) и в итоге к повышению риска аутоиммунной атаки, а во втором - к доминированию интерлейкинов (ИЛ) 4, 5 и 13, выработке избыточного количества иммуноглобулина (Ig) класса Е, что повышает вероятность атопического заболевания [7].
Пробиотики должны не только оказывать положительное влияние на организм человека, но и обладать важным свойством - способностью выживать в ЖКТ человека в достаточно высокой концентрации. Минимальная эффективная доза пробиотиков не определена, но для приема внутрь обычно используется доза 109 КОЕ/сут. Пищеварительный тракт человека постоянно контактирует с несколькими сотнями видов симбиотических бактерий кишечной микробиоты. В физиологических условиях в слизистой оболочке кишечника воспалительные процессы отсутствуют или минимально выражены. Знание механизмов прямого взаимодействия облигатной микробиоты и ДК важно для понимания способности иммунной системы различать патогены и сохранять толерантность к полезным бактериям [8].
Ответ иммунной системы на пробиотики неоднозначный и варьирует в зависимости от вида применяемых бактерий. Некоторые штаммы модулируют продукцию цитокинов ДК in vitro и индуцируют регуляторный ответ, другие, напротив, стимулируют провоспалительный ответ. Зависимый от штамма эффект связывают со специфическим взаимодействием поверхностных структур бактерий и распознающими их рецепторами, например DC-SIGN (Dendritic сell-specific intercellular adhesion molecule-3-grabbing non-integrin), которые могут реагировать с одними штаммами и игнорировать другие [7, 8].
Лактобациллы - вездесущие анаэробные грамположительные не образующие споры бактерии. В окружающей среде они присутствуют в почве, воде, воздухе, на растениях. У человека и животных они являются комменсалами в полости рта, пищеварительном тракте, женских половых путях. Лактобациллы могут быть выделены из разнообразных пищевых продуктов и напитков как ферментирующие или биоконсервирующие агенты. Они относятся к молочнокислым бактериям, которые характеризуются способностью вырабатывать молочную кислоту, ферментируя углеводы, что приводит к закислению среды и угнетению роста нежелательных микроорганизмов. Лактобактерии широко применяются в пищевой промышленности для ферментации продуктов, например сыра и йогурта. Кроме того, некоторые штаммы лактобактерий оказывают положительной воздействие на организм человека, в частности защищают ЖКТ и половые пути от патогенных микроорганизмов, и в течение многих лет используются в качестве пробиотиков.
Пробиотики типа лактобактерий считаются безопасными для применения у человека, и признаны безопасными по определению ВОЗ и Комиссии по продовольствию и сельскому хозяйству при ООН (Доноху, 1996; ФАО/ВОЗ, 2002). Кроме того, в Европе 35 видов лактобактерий, включая Lactobacillus rhamnosus, внесены в список QPS (статус квалифицированной презумпции безопасности) биологических агентов, утвержденный AESA и дополненный в 2010 г. (EFSA, 2010). Несмотря на крайне большое число пациентов, принимавших пробиотики на протяжении нескольких десятилетий, зарегистрированы единичные случаи фунгемии и бактериемии. Эти случаи не связаны с применением штамма Lcr35 и наблюдались у пациентов с ослабленным иммунитетом и с тяжелым основным заболеванием, находившихся в крайне тяжелом состоянии [9].
C. De Champs и соавт. [10] исследовали способность Lactobacillus casei подвида rhamnosus Lcr35 колонизировать пищеварительные тракт у человека и мышей. Мышам вводили Lcr35 в дозе 109 КОЕ однократно или 3 раза с интервалом 24 ч. Через 3 дня после введения лактобактерий методом гибридизации оценивали количество Lcr35 в фекалиях мышей. Через 3 дня после приема Lcr35 уровень данного штамма лактобактерий в кале находился в пределах 108-109 КОЕ/г в независимости от кратности введения Lcr35 [10].
В исследовании с участием 12 здоровых добровольцев (5 женщин и 7 мужчин) в возрасте от 18 до 30 лет было назначено Lcr35 в дозах 108, 1010 и 1012 КОЕ ежедневно в течение 7 дней. После трехнедельного перерыва был повторен курс приема Lcr35 в аналогичных дозах. Содержание Lcr35 в кале определяли за 3 дня до исследования, ежедневно во время 7-дневного приема (дни 0-6), затем на 7, 8, 10, 12 и 14-й дни. При оценке уровня Lcr35 в фекалиях после первого периода приема выявлено значительное повышение содержания данного штамма бактерий. Максимальное увеличение количества отмечалось у субъектов, имеющих собственные бактерии, подобные Lcr35. В 3-недельный период после лечения число КОЕ несущественно снизилось со временем и статистически незначительно увеличилось после второго курса приема Lcr35. Данные результаты указывают на способность Lcr35 выживать в ЖКТ независимо от физиологических и диетологических особенностей индивидуумов [11].
C. Forestier и соавт. [12] исследовали пробиотические свойства Lcr35. В качестве модели in vitro использовали линию кишечных клеток Caco-2 (клетки карциномы человека ободочной кишки), которые экспрессируют некоторые маркеры клеток ворсинок нормальной тонкой кишки. Обнаружены свойства Lcr35 угнетать адгезию бактерий 3 видов патогенных - энтеротоксигенных E. coli (ЭТКП), энтеропатогенных E. coli (ЭПКП) и Klebsiella pneumoniae. Отмечено снижение числа прикрепленных патогенов после пре-, пост- и коинкубации патогенных бактерий с Lcr35.
Обнаружены антибактериальные свойства бесклеточного супернатанта (очищенного субстрата) Lcr35 против 9 болезнетворных бактерий человека - ЭПКП, ЭТКП, K. pneumoniae, Shigella flexneri, Salmonella typhimurium, Enterobacter cloacae, Pseudomonas aeruginosa, Enterococcus faecalis и Clostridium difficile. Подсчет числа жизнеспособных бактерий за определенные периоды времени показал, что Lcr35 угнетали рост всех штаммов патогенных бактерий, но не проявляли бактерицидных свойств. Данные исследования свидетельствовали, что пробиотики способны защищать пищеварительный тракт от колонизации различными патогенными бактериями - грамотрицательными, грамположительными, аэробными и анаэробными. По мнению авторов, Lcr35 стимулируют секрецию муцина клетками кишечника, что также препятствует адгезии энтеробактерий к кишечной стенке [12].
Другие экспериментальные работы показали, что различные штаммы лактобактерий одного вида обладают разными антимикробными свойствами и механизмами их осуществления. Они способны синтезировать и экскретировать биосурфактанты, классические бактериоцины, бактериоцино-подобные вещества, белковые соединения, препятствующие адгезии патогенных бактерий и таксономически близких микроорганизмов [13].
В связи с возрастающей популярностью пробиотиков некоторые так называемы пробиотические продукты не имеют подтвержденных данных по безопасности и эффективности. Последние два качества являются зависимыми от штамма, а значит, не могут быть экстраполированы на весь род и виды лактобактерий. Для этого важна точная идентификация штамма микроорганизма, входящего в пробиотик. Например, в группу Lactobacillus casei входят несколько видов пробиотических бактерий L. casei, .L. paracasei, L. rhamnosus, L. zeae. При этом штаммы L. casei могут различаться между собой в большей степени, чем отличаться от штаммов L. paracasei.
Пробиотический штамм Lactobacillus rhamnosus 35, ранее называемый L. casei rhamnosus 35, представлен аэробными гомоферментативными бактериями, первоначально изолированными из кишечника здорового ребенка. Они на протяжении более 40 лет входят в состав различных фармацевтических продуктов, применяемых для лечения и профилактики диареи. Данный штамм бактерий обладает всеми свойствами пробиотика: высокой стабильностью к технологическому производству (например, криолиофилизация); возможностью прикрепляться к кишечному эпителию in vitro и угнетать рост и адгезию некоторых патогенов; способностью выживать и сохранятся в ЖКТ [14].
В исследовании B. Evrard и соавт. [15] изучалось влияние пробиотического штамма Lactobacillus rhamnosus 35 на незрелые миелоидные ДК человека с использованием различных концентраций бактерий (от 0,1 до 100 MOI - множественность заражения). Данные, полученные в результате ДНК-микрочипирования и количественной полимеразой цепной реакции в режиме реального времени, показали, что пробиотики индуцируют значительные изменения экспрессии генов. Однако этот эффект получен только при высоких концентрациях бактерий. Активированные гены преимущественно были задействованы в иммунном ответе и в соответствии с моделью Торри (последовательность из 54 генов, которые идентифицирует про- или противовоспалительное воздействие бактерий на ДК) имели молекулярные признаки воспаления. Анализ методом проточной цитометрии также выявил зависимое от дозы созревание мембранного фенотипа ДК до полузрелого состояния с экспрессией на мембране CD86, CD83, HLA-DR и TLR- и супрессией DC-SIGN и CD14. Исследование уровня секретируемых ДК цитокинов показало, что Lcr35 вызывает сильное зависимое от дозы повышение уровня цитокинов Th1/Th17 (α-ФНО, ИЛ-1β, ИЛ-12p70, ИЛ-12p40 и ИЛ-23) и небольшое увеличение концентрации ИЛ-10. Пробиотик L. rhamnosus Lcr35 в высоких концентрациях вызывает зависимую от дозы иммуномодуляцию ДК человека, которая проявляется полусозреванием клеток и сильным провоспалительным эффектом [15].
Индукторами цитокинов Th1 кроме Lcr35 являются и другие виды лактобактерий - L. casei, L. gasseri, L. johnsonii, L. reuteri, и L. rhamnosus GG, но активность про-Th17 пока описана только у Lcr35. Пробиотики, содержащие Lcr35, могут быть полезны при лечении аллергических заболеваний. Ранее выполненные исследования на мышах с пероральным введением Lcr35 до сенсибилизации показали способность пробиотиков влиять на воспаление в слизистой оболочке бронхов, гиперреактивность и предотвращать развитие бронхиальной астмы [4]. В последние годы уделяется внимание способности пробиотиков предотвращать и лечить аллергию, воздействовать на моноциты, мононуклеарные клетки периферической крови (МКПК), ДК, стимулировать продукцию ИЛ-10 и генерировать регуляторные клетки [16].
L. reuteri и L. casei в отличие от L. plantarum связывают DC-SIGN на мембране ДК и активируют продукцию ИЛ-10, который стимулирует Т-регуляторные клетки. Так как L. rhamnosus Lcr35 вызывают только небольшое повышение уровня ИЛ-10 и только в высоких концентрациях и не стимулируют экспрессию генов TGFb, то вероятнее всего данный штамм бактерий не вызывает индукцию T-регуляторных лимфоцитов. L. rhamnosus Lcr35 модулируют баланс лимфоцитов Th1/Th2 в сторону Th1(/Th17) иммунного ответа, что представляет особый интерес в лечении зависимых от IgE аллергических реакций, при которых отношение Th1/Th2 смещено в сторону иммунного ответа Th2. Данный аспект нуждается в дальнейшем клиническом изучении.
Таким образом, ДК после воздействия пробиотиков обладают более высоким потенциалом для презентации антигенов, костимуляции и миграции, способности инициировать иммунный ответ эффекторного типа по необходимости при первичной встрече с патогеном. Результаты данного исследования углубляют понимание механизмов действия пробиотиков и их потенциальные клинические показания к лечению инфекций (усиление иммунной защиты) и зависимых от IgE аллергических заболеваний [6].
F. Hsu-Wei и соавт. [17]оценивали способности L. casei rhamnosus (Lcr35) давать противовоспалительный эффект и усиливать барьерную защиту эпителиальных кишечных клеток линии Caco-2, подвергавшихся воздействию липополисахаридов (ЛПС) бактерий Salmonella. ЛПС добавляли к клеткам Caco-2 и культивировали вместе с МКПК. Затем стимулированные ЛПС-клетки инкубировали с Lcr35 в течение 1, 6, 24 или 48 ч. ЛПС сальмонеллы вызывали экспрессию матричной РНК генов трех цитокинов (в том числе ИЛ-8), что приводило к воспалительному процессу в культуре Сасо-2/МКПК, который сохранялся даже через 6-24 ч после удаления ЛПС. ИЛ-8 привлекает в кишечный эпителий нейтрофилы, что характерно для патогистологической картины сальмонеллеза.
Исследование показало, что через 48 ч (начало снижения через 24 ч) инкубации Caco-2/МКПК с пробиотическими бактериями значительно снизился базальный уровень секреции ИЛ-8, моноцитарного хемоаттрактантного белка 1-го типа, но не изменилась экспрессия трансформирующего β1-фактора роста (TGF-β1).
Следует отметить, что различные штаммы лактобактерий по-разному влияют на экспрессию мРНК цитокинов. Например, L. johnsonii вызывали экспрессию мРНК TGF-β1 в культуре Сасо-2/МКПК, а L. sakei - нет [17].
В культуре клеток, подвергавшихся воздействию ЛПС в течение 48 ч, по сравнению с контролем обнаружено снижение трансэпителиального электрического сопротивления (ТЭЭС) на 9,9%. При инкубации стимулированных ЛПС-клеток в сочетании с Lcr35 обнаружено двухфазное увеличение ТЭЭС на 12,1, 5,57 и 86,8% через соответственно 1, 6 и 48 ч по сравнению с культурой клеток инкубированных с ЛПС, но без лактобактерий.
Исследование показало, что Lcr35 проявляют противовоспалительные свойства и улучшают барьерную функцию эпителия in vitro [17].
При ротавирусной инфекции лечение бактериями L. rhamnosus сокращает длительность диареи до 5 дней. Так, L. Jun-Song и соавт. [18] в двойном слепом рандомизированном контролируемом исследовании оценивали способности пробиотиков лечить и предотвращать развитие детских инфекционных болезней. Сравнение проводилось между 3 коммерческими пробиотиками. В состав первого препарата входили L. casei rhamnosus, во второй - L. rhamnosus T cell-1, в третий - 12 штаммов полезных бактерий (7 видов лактобактерий, 3 вида бифидобактерий, Streptococcus thermophilus и Enterococcus faecium). Оценивалось влияние пробиотиков на снижение частоты развития бактериальных и вирусных инфекций (преимущественно респираторных и желудочно-кишечных) у дошкольников. В испытании участвовали 1062 ребенка, завершили исследование 986. Дети, перенесшие сложные полостные операции, иммуносупрессивную терапию, с врожденными пороками сердца, иммунодефицитами в исследовании не участвовали. Длительность наблюдения составила 7 мес. Исследуемые младше 5 лет были в случайном порядке разделены на 4 группы. В 1-й группе (n=285) был назначен препарат, содержащий L. casei rhamnosus по 2 саше (3 г) в день 5 дней в неделю, во 2-й группе (n=223) - L. rhamnosus T cell-1 по 3 капсулы (1,14 г) в день 5 дней в неделю, в 3-й группе (n=286) - пробиотик с многовидовым составом по 5 капсул (5 г) 5 дней в неделю. Контрольная группа, состоящая из 186 детей, не получала пробиотические препараты. Статистические данные оценивали через 3 и 7 мес. Поликомпонентный пробиотик снижал частоту развития кишечных инфекций по сравнению с контрольной группой на 42% через 3 мес и на 44% через 7 мес. Однако этот пробиотик не давал существенного эффекта для предотвращения бактериальных инфекций, что можно объяснить антагонизмом между различными штаммами, входящими в состав данного пробиотика. L. casei rhamnosus и L. rhamnosus T cell-1 также снижали риск развития кишечных инфекции, но статистически незначимо. Частота развития бактериальных инфекций была в 1,8 раза ниже у детей, получавших L. casei rhamnosus.
Ранее проведенные исследования показали, что комбинация L. rhamnosus и L. acidophilus намного эффективнее при лечении и профилактики шигеллеза, чем применение отдельных штаммов лактобактерий. Это объясняется сниженной способностью единичного штамма бактерий успешно колонизировать кишечник [18].
Данные исследования показали, что L. casei rhamnosus способны контролировать бактериальные, вирусные и респираторные инфекции: отмечается снижение риска развития вирусных инфекций (–18%), риска развития бактериальных инфекций в 1,8 раза, инфекций ЖКТ (–20%) и дыхательной системы (–17%). Пробиотики с многовидовым составом значительно снижают частоту заболеваний ЖКТ [4, 8].
По-видимому, иммуномодулирующие способности пробиотиков варьируют в зависимости от свойств различных видов и штаммов, входящих в их состав бактерий. Лактобактерии влияют на антигенспецифические IgG1/IgG2-антитела, цитокиновые антитела, а некоторые виды лактобацилл активируют миелоидные ДК, стимулирующие Th1 [19].
Иммуномодулирующие свойства препаратов на основе цинка и селена также актуальны для клиницистов. Основные сведения об этом мы приводим, цитируя большие обзоры A. Prasad [21] и M. Prayman [22].
Биологическое значение цинка описано еще в XIX веке (Raulin, 1869), когда выяснилось, что он необходим для роста грибов Aspergillus niger. В 1934 г. опубликованы работы, которые показали, что цинк является жизненно важным микроэлементом для крыс, а его дефицит приводит к задержке роста, облысению, истончению и гиперкератинизации эпидермиса, атрофии тестикулярной ткани.
Значение цинка для здоровья человека замечено только 50 лет назад. Дефицит цинка впервые предположен у мужчин из Ирана и Египта с задержкой роста, гипогонадизмом, гепатоспленомегалией, грубой и сухой кожей, влечением к поеданию земли и тяжелой железодефицитной анемией. Возникновение недостаточности цинка связано с особенностями питания (употреблением в пищу только хлеба и бобов и отсутствием в рационе мясной пищи) и распространением анкилостомоза, который сопровождался хроническими желудочно-кишечными кровотечениями. Кроме того, абсорбция цинка и железа из пищи угнеталась фитатами (солями фитиновой кислоты, инозитолгексафосфатами), в большом количестве содержащимися в зерновых культурах.
Дальнейшие наблюдения показали, что недостаточность цинка в организме сопровождается различными клиническими симптомами, которые проявляются в зависимости от степени тяжести дефицита.
Тяжелый дефицит цинка описан у больных с энтеропатическим акродерматитом (генетически обусловленным заболеванием), который сопровождался полным парентеральным питанием, избыточным употреблением алкоголя или терапией пеницилламином. Клинически тяжелый дефицит проявлялся буллезным пустулезным дерматитом, алопецией, диареей, эмоциональными нарушениями, снижением массы тела, рецидивирующими инфекциями вследствие дефекта клеточного иммунитета, мужским гипогонадизмом, нейросенсорными нарушениями, незаживающими язвами [20]. Несвоевременная диагностика и отсутствие лечения такого состояния приводят к летальному исходу.
При умеренном дефиците цинка развивается задержка роста, гипогонадизм у юношей, грубая кожа, плохой аппетит, заторможенность, медленное заживление ран, нарушения иммунитета по клеточному типу, нейросенсорные изменения [21].
Легкая недостаточность цинка в пище, смоделированная на человеке, привела к снижению уровня тестостерона в сыворотке крови, олигоспермии, уменьшению активности NK-клеток, снижению активности ИЛ-2-клеток Тh2, уменьшению активности тимулина, гипераммониемии, ослаблению вкусовых ощущений, нарушенной адаптации к темноте, снижению жировой массы тела. Исследования показывают, что даже легкий дефицит цинка оказывает неблагоприятное действие на клинические, биохимические и иммунологические функции [9].
Известно, что цинк воздействует на различные звенья иммунной системы. Данный микроэлемент принципиально важен для нормального развития и функции клеток врожденного иммунитета, нейтрофилов и NK-клеток [20, 21]. Дефицит цинка влияет на макрофаги, фагоцитоз, ликвидацию внутриклеточных органелл и продукцию цитокинов, неблагоприятно воздействует на рост и функционирование Т- и В-лимфоцитов. Это происходит вследствие нарушения регуляции основных биологических функций на клеточном уровне. Цинк необходим для синтеза ДНК, транскрипции РНК, деления и активации клеток. В физиологических условиях отсутствие адекватного количества цинка потенцирует апоптоз. Способность цинка выступать в роли антиоксиданта и стабилизировать мембраны дает основание полагать, что он препятствует повреждению структур клеток свободными радикалами при воспалении.
У лабораторных животных дефицит цинка вызывал атрофию тимуса и лимфоидной ткани. Дальнейшее изучение молодых взрослых мышей с недостаточностью данного микроэлемента выявило атрофию тимуса, уменьшение абсолютного количества клеток селезенки и недостаточный ответ на Т-зависимые и Т-независимые антигены. На Т-зависимые антигены у мышей с дефицитом цинка вырабатывали только 40% IgM и IgG бляшкообразующих клеток в селезенке по сравнению с контролем. Хотя соотношение Т- и В-клеток не изменялось по сравнению к контролем у мышей с дефицитом цинка имелось в 2 раза больше В-клеток с IgМ на поверхности. Это дало основание полагать, что при дефиците цинка незрелые В-клетки накапливаются в селезенке. Ранее проведенные исследования также показали, что незрелые Т-клетки накапливаются у мышей с иммунодефицитом.
При дефиците цинка у мышей снижалась Т-цитотоксическая активность против аллогенных опухолевых клеток. Ограничение цинка в рационе в течение 2 нед существенно снижало способность генерировать цитотоксический ответ на опухолевые клетки у экспериментальных животных. Данная функция полностью восстанавливалась после нормализации поступления микроэлемента.
В эксперименте на человеке воссоздавалась картина легкого дефицита цинка путем ограничения его поступления с пищей. Концентрация цинка в крови длительно сохранялась в пределах нормы и снижалась только через 4-5 мес ограничительного периода, однако в лимфоцитах, гранулоцитах и тромбоцитах содержание микроэлемента уменьшилось уже через 8-12 нед после начала наблюдения. В период дефицита цинка регистрировались значительное снижение активности тимулина в сыворотке, уменьшение соотношения Тh1 и Th2 и снижение активности ИЛ-2. Все показатели нормализовались после насыщения цинком. В начале исследования также отмечалось снижение продукции ИНФ-γ, в то время как синтез ИЛ-4, ИЛ-6 и ИЛ-10 не изменялся. Это позволило предположить большую роль дисбаланса между Тh1 и Th2 в нарушениях иммунитета по клеточному типу при дефиците цинка.
В двойном слепом плацебо-контролируемом исследовании применение пищевых добавок с цинком снижало частоту и длительность острой и хронической диареи и острой инфекции нижних дыхательных путей у детей. Дополнительное употребление цинка при серповидноклеточной анемии позволило снизить частоту развития стафилококковой пневмонии, стрептококкового тонзиллита и инфекции мочевыделительных путей, обусловленной кишечной палочкой. В других работах показано, что прием цинка значительно сократил частоту развития инфекций у пожилых людей.
В рандомизированном двойном слепом плацебо-контролируемом исследовании изучалось применение пастилок с цинком в лечении простуды. В исследовании участвовали 50 волонтеров, симптомы простуды у которых возникли в предшествующие 24 ч. Участники исследования получали пастилки с цинком (12,8 мг ацетата цинка) или плацебо каждые 2-3 ч в период наличия симптомов заболевания. По сравнению с группой плацебо у пациентов, принимавших пастилки с цинком, достигнуто быстрое исчезновение симптомов простуды и меньшая тяжесть болезни по всем параметрам.
Цинк активирует NF-xB в клетках HUT-78 (клетки Th0 линии злокачественных лимфобластоидных клеток человека). Благодаря активации NF-xB усиливается экспрессия ИЛ-2 и рецепторов к ИЛ-2 в линии клеток HUT-78. Из цитокинов Th2 дефицит цинка влияет только на секрецию ИЛ-10, повышая его уровень у пожилых людей. Однако повышение уровня ИЛ-10 отрицательно влияет на функцию Th1 и макрофагов.
Роль цинка в модулировании окислительного стресса обнаружена недавно. Как известно, окислительный стресс вносит существенный вклад в патогенез многих хронических заболеваний, например, атеросклероза и зависимых сосудистых заболеваний, мутагенеза и рака, нейродегенерации, иммунных нарушений и процесса старения. Свободными радикалами являются Н
В эукариотических клетках дыхательная цепь митохондрий, микросомальный ферменты цитохрома Р-450, флавопротеиновые оксидазы, метаболизм жирных кислот являются главными источниками образования свободных радикалов. НАДФ-оксидазы - группа ферментов, которые катализируют продукцию О
В некоторых исследованиях указывается на способность провоспалительных цитокинов α-ФНО и ИЛ-1b увеличивать продукцию свободных радикалов. Повышение активности данных цитокинов ассоциировано с недостаточностью цинка у пациентов с кожным лейшманиозом, а усиление перекисного окисления липидов - с дефицитом цинка у детей с хроническим лямблиозом [21].
Цинк угнетает активацию NF-xВ в клетках рака простаты, чем улучшает эффективность противоопухолевого лечения, а также снижает уровень активированного NF-xВ у мышей с СД 1-го типа и дефицитных по цинку культурах клеток гепатоцеллюлярной карциномы человека.
У здоровых людей прием цинка уменьшает образование субпродуктов окислительного стресса (малондиальдегида, 4-гидроксиалкеналов, 8-гидроксидеоксигуанина), угнетает продукцию α-ФНО и ИЛ-1b мононуклеарами. Прием препаратов цинка значительно снижает уровень маркеров окислительного стресса в крови у больных СД 2-го типа.
Применение цинка в сочетании с антиоксидантами (витаминами С, Е и β-каротином) значительно снижает вероятность возникновения возрастной макулодистрофии и предотвращает развитие слепоты в группе высокого риска среди пожилых пациентов. Наблюдения показали, что прием цинка увеличивает продолжительность жизни [10].
Существует предположение, что адекватный уровень цинка необходим для поддержания целостности ДНК и предотвращения ее от повреждения [21].
Селен - эссенциальный микроэлемент, который имеет фундаментальное значение для здоровья человека. Селен входит в состав ферментов селенопротеинов, известных как антиоксиданты и катализаторы синтеза активного тиреоидного гормона. Идентифицировано 35 селенопротеинов, но функции всех еще неясны. В норме селен в большом количестве содержится в ткани иммунной системы - в печени, селезенке, лимфатических узлах.
Селен необходим для правильного функционирования иммунной системы и является ключевым нутриентом для противодействия вирулентности и прогрессированию инфекции, вызванной вирусом иммунодефицита человека (ВИЧ), в СПИД. Он необходим для подвижности сперматозоидов, снижает риск преждевременных родов. Дефицит селена связан с нарушением метаболизма нейротрансмиттеров, в результате которого возникают депрессия, тревожность, враждебность и другие отрицательные изменения настроения и поведения [20]. Повышенное употребление селена ассоциировано с уменьшением окислительного стресса, процессов воспаления, снижением риска развития онкологических заболеваний. Для подтверждения или опровержения этих гипотез планируются крупные клинические исследования.
Данный микроэлемент принимает участие в клеточном иммунитете, обладает противовоспалительными и антиоксидантными свойствами. Зависимые от селена глутатионпероксидазы превращают Н2О2 и поврежденные липиды и фосфолипиды в безопасные вещества - воду и спирты.
Селен поступает в пищевую цепочку из растений, которые берут его из почвы. Дефицит селена в почве обнаружен в вулканических регионах. Кислые грунты, содержащие железо и алюминий, также снижают поступление селена из почвы в растения.
Заболевания животных, связанные с дефицитом селена, известны еще с 50-х годов XX века. Их клиническими проявлениями служат нарушение репродукции, задержка роста, болезнь «белых мышц», миопатия сердечной и скелетных мышц.
Содержание селена в рационе зависит от географической местности, содержания микроэлемента в почве и еде. Заболевания человека, связанные с дефицитом селена, обнаружены в определенных географических регионах Китая: болезнь Кешана (эндемическая кардиомиопатия), болезнь Кашина-Бека (деформирующий артрит).
Прием препаратов селена даже у «насыщенных» данным микроэлементом субъектов оказывает выраженный иммуностимулирующий эффект, усиливает пролиферацию активированных Т-кл?