Immunometabolisme: Onderzoek naar de Verbinding tussen het Immuunsysteem en het Metabolisme

Het immuunsysteem handelt om de gastheer te beschermen tegen infectieuze agentia in de omgeving (bacteriën, virussen, schimmels, parasieten) en andere schadelijke bedreigingen. Het immuunsysteem is voortdurend actief en discrimineert tussen "zelf" en "niet-zelf." Het immuunsysteem heeft twee functionele divisies: het aangeboren immuunsysteem (ook wel natuurlijk immuunsysteem genoemd) en het verworven immuunsysteem (ook wel specifiek of adaptief immuunsysteem genoemd).

Beide immuuncomponenten omvatten verschillende in de bloedbaan overdraagbare factoren (complement, antilichamen, cytokines) en cellen. Deze cellen worden over het algemeen leukocyten (of witte bloedcellen) genoemd.

Leukocyten worden onderverdeeld in twee grote categorieën: fagocyten (waaronder granulocyten zoals neutrofielen, basofielen en eosinofielen, monocyten en macrofagen) en lymfocyten. Lymfocyten worden geclassificeerd als T-lymfocyten, B-lymfocyten en natuurlijke killercellen. T-lymfocyten zijn verder onderverdeeld in T-helperlymfocyten (die te onderscheiden zijn door de aanwezigheid van het CD4-molecuul op hun oppervlak) en cytotoxische T-lymfocyten (die te onderscheiden zijn door de aanwezigheid van CD8 op hun oppervlak). Alle cellen van het immuunsysteem komen voort uit het beenmerg. Ze worden aangetroffen in de bloedbaan, georganiseerd in lymfoïde organen zoals de thymus, milt, lymfeklieren en lymfoïd weefsel in de darm, of verspreid in andere delen van het lichaam.

Net als alle andere cellen in het lichaam passen ze hun metabolisme aan, dat wil zeggen, hoe ze hun voedingsstoffen en middelen beheren, aan op basis van hun energiebehoeften. Deze behoeften verschillen afhankelijk van of de cel in rust is of geactiveerd is om tegen pathogenen te vechten.

Genetica, leeftijd, geslacht, roken, lichamelijke activiteit, alcoholconsumptie, voeding, menstruatiecyclus, stress, voorgeschiedenis van infecties en vaccinaties en vroege levenservaringen kunnen belangrijke bijdragers zijn aan de waargenomen variabiliteit in de populatie.

Voedingstoestand is een belangrijke factor die bijdraagt aan de immunocompetentie: ondervoeding verstoort het immuunsysteem en onderdrukt de immuunfuncties die essentieel zijn voor de bescherming van de gastheer. Malnutritie, die leidt tot verslechtering van de immuunfunctie, kan te wijten zijn aan onvoldoende energie- en macronutriënteninname en/of specifieke micronutriëntentekorten. Deze komen vaak in combinatie voor.

Voedingsstoffen die in dier- of humane studies zijn aangetoond als noodzakelijk voor een goede immuunfunctie omvatten essentiële aminozuren, linolzuur, vitamine A, foliumzuur, vitamine B6, vitamine B12, vitamine C, vitamine E, zink, koper, ijzer en selenium. 

Praktisch alle vormen van immuniteit kunnen worden beïnvloed door tekorten aan een of meer van deze voedingsstoffen. Dier- en humane studies hebben aangetoond dat het toevoegen van het ontbrekende voedingsstof aan de voeding de immuunfunctie en de weerstand tegen infecties kan herstellen. Onder de voedingsstoffen die in dit opzicht het meest zijn bestudeerd, vallen de vitamines D, E en zink 

Suppletie van de voeding van ouderen met 800 mg vitamine E per dag gedurende 4 weken verhoogde de proliferatie van lymfocyten, de productie van IL-2 en de DTH-reactie, maar had geen effect op de productie van IL-1, het aantal CD4þ-cellen of de circulerende Ig-concentraties. In een recentere studie verhoogden 60, 200 en 800 mg vitamine E per dag de DTH-reactie bij ouderen, waarbij 200 mg per dag het maximale effect had. De dosis van 200 mg per dag verhoogde de antilichaamreacties op vaccins tegen hepatitis B, tetanustoxoïde en pneumokokken. De auteurs concludeerden dat 200 mg vitamine E per dag optimaal is voor de immuunrespons.

Zink : Zinktekort bij dieren wordt geassocieerd met een breed scala aan immuundeficiënties. Zinktekort heeft een duidelijke invloed op het beenmerg, waarbij het aantal nucleaire cellen en het aantal en de verhouding van lymfoïde voorlopercellen verminderen.

In acrodermatitis enteropathica, gekenmerkt door verminderde opname van zink via de darm, worden thymusatrophie, verstoorde ontwikkeling van lymfocyten, vermindering van het aantal CD4þ-cellen en verminderde reactiviteit van lymfocyten en DTH waargenomen.

Matige of lichte zinktekorten bij mensen of experimentele zinktekorten leiden tot verminderde thymuline-activiteit, verminderde natuurlijke killercelactiviteit, verminderde CD4þ: CD8þ-verhouding en verminderde proliferatie van lymfocyten, IL-2-productie en DTH-reactie, die allemaal kunnen worden gecorrigeerd door zinkrepletie.

Experimenteel zinktekort bij mensen verminderde de productie van IL-2, IFN-gamma en TNF-alfa door mitogeen gestimuleerde lymfocyten, maar had geen invloed op de productie van IL-4, IL-6 of IL-10 door deze cellen, noch op de productie van IL-1b door lipopolysaccharide-gestimuleerde cellen. Daarom is een essentiële aanvulling, gebaseerd op immunometabolisme door zijn samenstelling, die de benodigde vitaminen, pre- en probiotica en antioxidanten levert om het immuunsysteem opnieuw te programmeren.

Er is ook steeds meer bewijs dat probiotische bacteriën de immuunfunctie van de gastheer verbeteren

In feite spelen commensale bacteriën in de darm een cruciale rol bij het verbeteren van de immuniteit op verschillende manieren:

• Spijsvertering en Energie-extractie: ze verbeteren de spijsvertering en de extractie van energie uit voedsel.
• Productie van Vitamines: ze produceren vitamines, waaronder vitamine K en B8.
• Regulering van Metabolische Routes: ze reguleren verschillende metabolische routes, zoals de opname van vetzuren, calcium, magnesium, enz.
• Bescherming tegen Pathogenen: ze weerstaan aan pathogene agentia door een "bacteriële mantel" rond de darm te vormen, waardoor deze beschermd wordt tegen aanvallen door pathogenen.
• Ontwikkeling van het Immunsysteem: ze spelen een cruciale rol in de ontwikkeling van het immuunsysteem door gunstige effecten te produceren die niet alleen de darm beïnvloeden, maar ook het hele lichaam.
• Regulering van de Bacteriële Flora: Sommige bacteriën initiëren een immuunrespons die leidt tot de vorming van nieuw lymfoïd weefsel, dat de ontwikkeling van de flora aan de oppervlakte van de darm reguleert. Een verstoring van de darmmicrobiota kan leiden tot een gebrek aan reactie van immuuncellen op pathogenen of, omgekeerd, tot een overactivering van deze cellen.

Conclusie: immunometabolisme is een snelgroeiend onderzoeksgebied dat spannende perspectieven biedt voor het begrijpen van het immuunsysteem. De complexe en multidimensionale interacties tussen metabolisme en immuniteit openen de deur naar nieuwe therapeutische benaderingen voor verschillende ziekten, waaronder auto-immuunziekten, infecties en kanker. Terwijl we doorgaan met het verkennen van dit fascinerende gebied, kunnen nieuwe supplementen worden ontwikkeld om een falend immuunsysteem te herprogrammeren en ziekten te behandelen en te voorkomen.

Dr. Jacques Deneef

PhD

1 Meydani SN, Meydani M, Blumberg JB, Leka LS, Siber G, Loszewski R, Thompson C, Pedrosa MC, Diamond RD
& Stollar BD (1997) Vitamin E supplementation and in vivo immune response in healthy subjects. Journal of the
Ameri-can Medical Association 277, 1380 – 1386.
2 Shankar AH & Prasad AS (1998) Zinc and immune function: the biological basis of altered resistance to
infection. American Journal of Clinical Nutrition 68, 447S– 463S.
3 Fraker P & King L (1998) Changes in regulation of lymphpoiesis and myelopoiesis in the zinc-deficient mouse.
Nutrition Reviews 56, S65 – S69.

4 Fraker PJ, Gershwin ME, Good RA & Prasad A (1986) Interrelationships between zinc and immune function.
Federation Proceedings 45, 1474 – 1479.
5 Shankar AH & Prasad AS (1998) Zinc and immune function: the biological basis of altered resistance to
infection. American Journal of Clinical Nutrition 68, 447S– 463S.
6 Beck FWJ, Prasad AS, Kaplan J, Fitzgeral JT & Brewer GJ (1997) Changes in cytokine production and T cell sub-
populations in experimentally induced zinc deficient humans. American Journal of Physiology 272, E1002-1007
7 Marie-Nathalie Kolopp-Sarda, Système immunitaire muqueux et microbiote intestinal : Histoire d’une
symbiose, Revue Francophone des Laboratoires, Volume 2016, Issue 484, 2016, Pages 39-47, ISSN 1773-035X.

8 Lazar V, Ditu LM, Pircalabioru GG, Gheorghe I, Curutiu C, Holban AM, Picu A, Petcu L, Chifiriuc MC. Aspects of
Gut Microbiota and Immune System Interactions in Infectious Diseases, Immunopathology, and Cancer. Front
Immunol. 2018 Aug 15;9:1830. doi: 10.3389/fimmu.2018.01830. PMID: 30158926; PMCID: PMC6104162.