ŻYWIENIE a ODPORNOŚĆ. WSZECHNICA SGGW 19 KWIETNIA 2017 Prof. dr hab. Krystyna Skwarło-Sońta Uniwersytet Warszawski;

Transkrypt

1 ŻYWIENIE a ODPORNOŚĆ WSZECHNICA SGGW 19 KWIETNIA 2017 Prof. dr hab. Krystyna Skwarło-Sońta Uniwersytet Warszawski; kss25@biol.uw.edu.pl

2 JESTEŚMY TYM, CO ZJADAMY! Rodzaj pobieranego pokarmu (średnio 60 ton w ciągu całego życia) ma największy wpływ na zdrowie i sprawność fizyczną człowieka Żywność wysokiej jakości wydaje się wpływać na zdrowie ludzi bardziej, niż wszystkie produkty przemysłu farmaceutycznego

3 O NASZE ZDROWIE DBA UKŁAD ODPORNOŚCIOWY CO O NIM WIEMY? Jak połączyć żywienie z odpornością?

4 IMMUNOLOGIA CO TO ZA NAUKA? Łaciński źródłosłów nazwy immunologia - immunitas - oznacza uwolnienie od obciążeń, czyli uwolnienie od niebezpieczeństwa zachorowania na chorobę zakaźną.

5 IMMUNOLOGIA CO TO ZA NAUKA? Już w starożytności zauważono, że jedynie osoby, które same przeżyły chorobę, nadają się do pielęgnacji chorych. Później ugruntował się pogląd, że przechorowanie niektórych chorób (teraz wiemy, że chorób zakaźnych) chroni przed ponownym zachorowaniem czyli daje odporność. Nowoczesna immunologia czyli nauka o odporności wyrosła z mikrobiologii medycznej i jest dziedziną z pogranicza medycyny i biologii, a wykorzystuje metody chemiczne, biologii molekularnej, genetyki...

6 PODSTAWOWE POJĘCIA: ODPORNOŚĆ: zdolność organizmu do zachowania integralności, zagrożonej przez potencjalnie niebezpieczne czynniki POCHODZENIA ZEWNĘTRZNEGO (np. drobnoustroje chorobotwórcze) LUB WEWNĘTRZNEGO (np. komórki nowotworowe) ANTYGEN: Pierwotnie: substancja powodująca powstawanie przeciwciał (ang. antibody generating) Obecnie: wszystkie czynniki wywołujące aktywację układu odpornościowego, czyli takie ( ang. nonself), przeciw którym kierowana jest odpowiedź odpornościowa

7 FUNKCJE UKŁADU ODPORNOŚCIOWEGO obrona bakterie alergie wirusy niedobory odporności pierwotniaki robaki pasożytnicze grzyby nadzór zmutowane komórki choroby uszkodzone i stare nowotworowe komórki własne i autoimmunizacyjne homeostaza współpraca z układem różne zaburzenia nerwowym i hormonalnym funkcji układu odpornościowego

8 FUNKCJONALNY PODZIAŁ ODPORNOŚCI NIESWOISTA - WRODZONA BARIERY Skóra Błony śluzowe MECHANIZMY OBRONNE Fagocytoza Makrofagi Monocyty Granulocyty Cytotoksyczność Komórki NK Białka: interferony i układ dopełniacza SWOISTA - NABYTA KOMÓRKOWA Limfocyty Th, Tc, Treg HUMORALNA Limfocyty B i przeciwciała Bezkręgowce 96,6 % Kręgowce 3,4 %

9 LINIE OBRONY Rys. N.Drela

10 POWSTAWANIE KOMÓREK KRWI czyli HEMATOPOEZA; stąd nauka o krwi to HEMATOLOGIA KOMÓRKI MACIERZYSTE LINII MIELOIDALNEJ KOMÓRKI MACIERZYSTE SZPIKU KOMÓRKI NK KOMÓRKI MACIERZYSTE LIMFOIDALNE ERYTROBLASTY MEGAKARIOBLASTY MIELOBLASTY MONOBLASTY LIMFOBLASTY Wszystkie komórki pełniące funkcje odpornościowe powstają z komórek macierzystych szpiku kostnego, ale dojrzewają w różnych miejscach organizmu

11 LEUKOCYTY czas życia funkcje czas życia funkcje neutrofil 7 godz. odpowiedź na ataki bakteryjne fagocytoza 55-65% różny limfocyt T, ok. 2/3 Li komórkowa odpowiedź odpornościowa: pomocnicze Th, cytotoksyczne Tc i supresorowe Treg 25-35% bazofil różny mastocyty tkankowe, udział w reakcjach nadwrażliwości, wydzielają histaminę 0-1% różny limfocyt B, ok. 1/3 Li różnicują się w komórki plazmatyczne, wydzielają specyficzne immunoglobuliny ok. 10% różny eozynofil odpowiedź na atak pasożytów 2-4% 3 dni monocyt stają się makrofagami tkankowymi, migrują do ogniska zapalenia i pochłaniają bakterie, 3-8%

12 KOMÓRKI EFEKTOROWE i GŁÓWNE CECHY ODPORNOŚĆ WRODZONA ODPORNOŚCI ODPORNOŚĆ NABYTA ODPOWIEDŹ HUMORALNA ODPOWIEDŹ KOMÓRKOWA SZYBKA NIE POZOSTAWIA PAMIĘCI RECEPTORY DLA Ag NIEZMIENNE i MAŁO SPECYFICZNE POWOLNA POZOSTAWIA PAMIĘĆ RECEPTORY DLA Ag RÓŻNORODNE i SPECYFICZNE

13 STRUKTURA UKŁADU ODPORNOŚCIOWEGO: Pierwotne narządy (gruczoły) limfoidalne: grasica i szpik kostny (analog ptasiej bursy Fabrycjusza ) ŚRODOWISKO DOJRZEWANIA LIMFOCYTÓW Wtórne narządy (gruczoły) limfoidalne: śledziona, węzły i grudki chłonne MIEJSCA KONTAKTU LIMFOCYTÓW Z ANTYGENAMI Komórki odpornościowe (efektorowe) leukocyty oraz produkowane przez nie cytokiny NOŚNIKI INFORMACJI W UKŁADZIE ODPORNOŚCIOWYM

14 CYTOKINY JAKO NOŚNIKI INFORMACJI Termin cytokiny (z greckiego: cytos = komórka i kinos = ruch) określa dużą grupę związków o różnym pochodzeniu i budowie, będących peptydami, białkami lub glikoproteinami. Działają jako cząsteczki regulatorowe lub sygnałowe w bardzo niewielkich stężeniach [od nano- (10-9 M) do piko- (10-12 M) molowych].

15 przewód limfatyczny grasica węzły mezenteryczne wyrostek robaczkowy adenoidy migdałki przewód piersiowy węzły limfatyczne śledziona kępki Peyera j. cienkie węzły limfatyczne szpik kostny naczynia limfatyczne UKŁAD LIMFOIDALNY Narządy limfatyczne: centralne (szpik, grasica) obwodowe (węzły chłonne, śledziona, grudki limfatyczne, GALT, NALT, BALT, SALT) naczynia limfatyczne krążące komórki (leukocyty linii limfoidalnej i mieloidalnej) J. Kuby, Immunology

16 DOJRZEWANIE LIMFOCYTÓW W GRASICY Dojrzewanie (nabywanie kompetencji immunologicznej) w nabłonku grasicy LIMFOCYTÓW T polega na uzyskaniu markerów powierzchniowych (RECEPTOR TCR) CD3 oraz CD4 (Li Th) lub CD8 (Li Tc)

17 DOJRZEWANIE LIMFOCYTÓW B Występująca wyłącznie u ptaków BURSA FABRYCJUSZA jest miejscem nabywania kompetencji immunologicznej (dojrzewania) limfocytów B Analogiczną funkcję u ssaków pełnią pewne obszary SZPIKU KOSTNEGO, w którym także dojrzewają Li B Kompetencję immunologiczną limfocytom B nadaje powierzchniowy RECEPTOR BCR, mający strukturę immunoglobuliny

18 STRUKTURA i KLASY IMMUNOGLOBULIN

19 DOJRZEWANIE LIMFOCYTÓW Dojrzały LiB EDUKACJA czyli NABYWANIE ODPOWIEDNICH MARKERÓW POWIERZCHNIOWYCH nadających KOMPETENCJĘ IMMUNOLOGICZNĄ SZPIK KOSTNY Odporność humoralna Nabycie odpowiednich receptorów Migracja limfocytów z markerami powierzchniowymi do odpowiednich przedziałów węzłów chłonnych GRASICA Dojrzały LiT Odporność komórkowa

20 LIMFOCYT Th (pomocniczy) ODPOWIEDŹ SWOISTA PRZECIWCIAŁA (immunoglobuliny) INFEKCJA (antygeny) ZAINFEKOWANA KOMÓRKA KOMÓRKI PLAZMATYCZNE LIMFOCYT Tc (cytotoksyczny) MAKROFAG (APC) LIMFOCYT B INTERLEUKINA -2 INTERLEUKINA-1

21 UKŁAD ODPORNOŚCIOWY NIE DZIAŁA W IZOLACJI Trawienie i wchłanianie Perystaltyka Szczelność błon śluzowych Tolerancja i alergie pokarmowe Aktywność układu odpornościowego związanego z błonami śluzowymi przewodu pokarmowego (GALT) Bakterie probiotyczne i prebiotyki Konkurencja z patogenami o miejsce w błonie śluzowej jelita

22 UKŁAD ODPORNOŚCIOWY ZUŻYWA MATERIĘ I ENERGIĘ, dlatego ŻYWIENIE WPŁYWA ISTOTNIE NA JEGO FUNKCJE

23 JESTEŚMY TYM, CO ZJADAMY! Które składniki pokarmu w największym stopniu wpływają na procesy odpornościowe organizmu?

24 ROLA POSZCZEGÓLNYCH SKŁADNIKÓW DIETY W ODPORNOŚCI: Tłuszcze Witaminy Mikroelementy Włókno pokarmowe Antyoksydanty Pro- i prebiotyki

25 NIEZBĘDNE NIENASYCONE KWASY TŁUSZCZOWE NNKT Należą do dwóch rodzin: n-6 (18:2 n-6 kwas linolowy) i n-3 (18:3 n-3 linolenowy); Występują w roślinach i tłuszczu ryb; W organizmie wchodzą w skład fosfolipidów błonowych, przekształcanych w eikozanoidy; Eikozanoidy pochodne NNKT n-3 mają działanie przeciwzapalne, zaś n-6 są prozapalne; Zalecany stosunek ilościowy w diecie: n-6/n-3 = 2-4

26 ZMIANY ZAWARTOŚCI KWASÓW TŁUSZCZOWYCH w poszczególnych składnikach pokarmu Skład naszego pokarmu zmienia się! Masło Wieprz Wołow Jajka

27 Źródła: pełne mleko, żółtko jaj, oleje roślinne, tłuszcze zwierzęce (tran), wątroba, grzyby, drożdże Kalciferol

28 ROLA WITAMINY D W PROCESACH ODPORNOŚCIOWYCH

29 WŁÓKNO POKARMOWE Związki pochodzenia roślinnego, przechodzące bez trawienia przez przewód pokarmowy człowieka; Ważna funkcja regulatorowa: wspomagając trawienie zapobiegają jednocześnie wielu chorobom, np. cukrzycy, otyłości, obstrukcjom; Dzielą się na rozpuszczalne i nierozpuszczalne w wodzie; Włókna rozpuszczalne to głównie pektyny, do nierozpuszczalnych należą celuloza i niektóre niewęglowodanowe składniki ściany komórek roślinnych,

30 ŹRÓDŁA WŁÓKNA POKARMOWEGO ROZPUSZCZALNE owies i jego przetwory, soczewica, jabłka, pomarańcze, gruszki, truskawki, orzechy, selery, marchewka NIEROZPUSZCZALNE łuski i ziarna zbóż, nasiona, brązowy ryż, warzywa zwłaszcza liściaste, cebula, pomidory, rodzynki, winogrona, skórka owoców i warzyw

31 Rak piersi jest najczęstszą chorobą nowotworową kobiet: 1,4 mln nowych zachorowań na świecie w 2008, tj. ok. 23% wszystkich przypadków raka i 14% przyczyn zgonów kobiet; Zapadalność na raka piersi wzrasta z postępem urbanizacji i uprzemysłowienia, ale gwałtownie postępuje w krajach nisko i średnio rozwiniętych; Wegetarianki rzadziej zapadają na raka piersi, wykazują wyższą zawartość estrogenów w kale i niższy ich poziom w krwi; Stąd poszukiwanie związku częstości tej choroby z zawartością włókna surowego w diecie.

32 ANTYOKSYDANTY

33 Stres oksydacyjny towarzyszy większości procesów fizjologicznych, m.in. jest jedną z przyczyn starzenia się organizmów a także wielu chorób, np. cukrzycy, choroby Alzheimera, miażdżycy, katarakty itd.; Naturalne związki, głównie pochodzenia roślinnego o właściwościach antyoksydantów są stosowane jako czynniki chroniące przed rozwojem wielu chorób lub wspomagające terapię konwencjonalną, zmniejszając efekty uboczne; Spożywanie produktów bogatych w antyoksydanty jest zalecane, choć mechanizmy, zwłaszcza współdziałania kilku tego typu związków jednocześnie nie są jeszcze znane i wymagana jest ostrożność w ich stosowaniu.

34 ŹRÓDŁA ANTYOKSYDANTÓW Polifenole roślinne wtórne metabolity głównie owoców i warzyw Zidentyfikowano ponad różnych typów polifenoli, wśród nich najlepiej znane flawonoidy i stilbeny Aktywności biologiczne polifenoli roślinnych: działanie antyoksydacyjne, przeciwnowotworowe, antybakteryjne

35 UKŁAD POKARMOWY CZŁOWIEKA

36 PRZEWÓD POKARMOWY CZŁOWIEKA SŁUŻY NIE TYLKO ODŻYWIANIU Przewód pokarmowy dorosłego człowieka, od jamy ustnej do odbytu, ma długość ok. 8-9 m; Powierzchnia jelit wynosi ok. 200 m2, czyli jest 60 razy większa od powierzchni skóry; Stanowi drogę przenikania do środowiska wewnętrznego organizmu zarówno składników odżywczych jak i patogenów.

37 STRUKTURA i ORGANIZACJA GALT (Gut Associated Lymphoid Tissue) Pierwszą linię obrony w przewodzie pokarmowym stanowi śluz, wyściełający nabłonek jelita GALT jest utworzona przez węzły i grudki chłonne, komórki odpornościowe i produkowane przez nie przeciwciała W GALT znajduje się: 75% wszystkich komórek odpornościowych 80% produkowanych przeciwciał 50% wszystkich limfocytów

38 POWSTAJĄCE W GALT PLAZMOCYTY, PRODUKUJĄCE ANTYGENOWO SPECYFICZNE PRZECIWCIAŁA IgA TRAFIAJĄ DO RÓŻNYCH CZĘŚCI ORGANIZMU Gołąb J., Jakóbisiak M., Lasek W., Immunologia, Warszawa 2006, s. 293.

39 PROBIOTYKI DEFINICJA WHO: żywe mikroorganizmy, które podawane w odpowiednich ilościach wywierają korzystne działanie w organizmie gospodarza CECHY PROBIOTYKU: pochodzenie z organizmu człowieka oporność na niskie ph żołądka oraz na enzymy i kwasy żółciowe dwunastnicy oraz zdolność do przeżycia i aktywności metabolicznej w jelicie grubym przyleganie do komórek nabłonka jelitowego i trwała lub przejściowa kolonizacja przewodu pokarmowego korzystne działanie na organizm gospodarza trwałość i żywotność w czasie przechowywania oraz w środowisku dla niego niekorzystnym

40 PREBIOTYKI PREBIOTYKI są to nieożywione składniki diety, nie podlegające hydrolizie ani wchłanianiu w górnych odcinkach przewodu pokarmowego; Ich fermentacja zachodzi dopiero w jelicie grubym, gdzie selektywnie stymulują wzrost i/lub aktywność ograniczonej liczby szczepów bakteryjnych, zwłaszcza Bifidobacteria i/lub Lactobacili (PROBIOTYKÓW); Pochodną tego jest pojęcie SYNBIOTYKU, oznaczające mieszaninę obydwu składowych żywności funkcjonalnej.

41 PROBIOTYKI i PREBIOTYKI Zastosowanie prebiotyków jest możliwe dzięki temu, że dobroczynna mikroflora jelitowa produkuje enzymy, które mogą je rozkładać; Potencjalnymi prebiotykami mogą być niektóre peptydy i białka a także lipidy, ale największe znaczenie przypisuje się niestrawialnym węglowodanom (włókno pokarmowe); Są więc nimi głównie fruktozo- i galaktozo-oligosacharydy (FOS i GOS), spełniające wszystkie kryteria prebiotyku; Występują głównie w warzywach, np. cebuli, karczochach, szparagach, cykorii itp.

42 BAKTERIE PROBIOTYCZNE ZASIEDLAJĄ PRZEWÓD POKARMOWY WYTWARZAJĄ METABOLITY np. kwas mlek WYTWARZAJĄ ANTYBIOTTYKI ZUŻYWAJĄ SKŁADNIKI POKARMOWE WSPOMAGAJ Ą ODPORNOŚĆ GOSPODARZA UTRUDNIAJĄ KOLONIZACJĘ JELITA HAMUJĄ WZROST USPRAWNIAJĄ REAKCJĘ ODPORNOŚCIOWĄ ŻYWICIELA BAKTERIE PATOGENNE DROGI ODDZIAŁYWANIA JELITOWYCH BAKTERII PROBIOTYCZNYCH NA SZCZEPY PATOGENNE

43 FUNKCJE UKŁADU ODPORNOŚCIOWEGO Działanie komórek odpornościowych własne BŁĘDY: własne własne tkanki Obce BARDZO GROŹNY? Alergia! IgE

44 DEFINICJA REAKCJI ALERGICZNEJ Reakcja alergiczna (nadwrażliwość typu I) jest to zaburzenie normalnego funkcjonowania układu odpornościowego, polegająca na rozpoznaniu jako OBCY czynnika środowiskowego, nie stanowiącego zagrożenia dla organizmu; Czynnik wywołujący nadwrażliwość nazywamy alergenem; U podłoża reakcji alergicznej leży aktywacja komórek tucznych (mastocytów) i bazofilów pod wpływem przeciwciał klasy IgE; Reakcja alergiczna jest nabyta, przebiega szybko i w sposób powtarzalny: skutkuje rozwojem stanu zapalnego, który może mieć przebieg łagodny (dyskomfort) lub zagrażający życiu (szok anafilaktyczny)

45 Termin ANAFILAKSJA oznacza reakcję odpornościową bez ochrony przed atakiem toksyn; Chociaż termin powstał ponad 100 lat temu, podanie jednoznacznej definicji okazało się znacznie trudniejsze; Obecnie uważa się, że anafilaksja jest to systemowa (uogólniona) reakcja wywołana szybkim uwolnieniem mediatorów immunologicznych z mastocytów tkankowych i bazofilów krwi obwodowej, w czym pośredniczą IgE

46 PIERWSZY KONTAKT ROZWÓJ REAKCJI ALERGICZNEJ NA ANTYGENY BIAŁKA JAJA KURZEGO: Alergen jaja APC Naiwne LiT rozpoznające białko jaja LiTh2 LiB --> IgE swoiste Mastocyty wiążące IgE PONOWNA EKSPOZYCJA Białka jaja krzyżowo reagują z IgE na mastocytach Mastocyty uwalniają: histaminę, leukotrieny, prostaglandyny, cytokiny OBJAWY LOKALNE: nudności, świąd, wymioty, biegunka, bóle brzucha OBJAWY SYSTEMOWE: pokrzywka, obrzęk dróg oddechowych, spadek ciśnienia, arytmia serca PONOWNA EKSPOZYCJA NA ANTYGEN PROWADZI DO ROZWOJU REAKCJI ALERGICZNEJ

47 FUNKCJE UKŁADU ODPORNOŚCIOWEGO Działanie komórek odpornościowych własne BŁĘDY: OBCY? Autoimmunizacja własne Obce własne tkanki

48 Choroby autoimmunizacyjne stanowią 5. co do częstości przyczynę zgonów kobiet w wieku rozrodczym; Jest to druga strona medalu większej aktywności żeńskiego układu odpornościowego: Skuteczniejszej obronie przed infekcjami towarzyszy łatwiejsze pojawianie się pomyłek, prowadzących do autoagresji.

49 CELIAKIA czyli CHOROBA TRZEWNA Choroba o podłożu autoimmunizacyjnym

50 GENETYCZNE UWARUNKOWANIA ROZWOJU CELIAKII

51 Definicja celiakii: chroniczna enteropatia jelita cienkiego wywołana kontaktem z glutenem zawartym w diecie osób o predyspozycjach genetycznych (1% populacji); Ze względu na podłoże autoimmunizacyjne częściej występuje kobiet (dziewczynek) Etiologia choroby jest na pewno wieloczynnikowa ale niewiele wiadomo o potencjalnych czynnikach ryzyka i/lub sposobach ochrony.

52 DIETA BEZGLUTENOWA CHRONI PRZED CELIAKIĄ i innymi chorobami wywoływanymi obecnością glutenu

53 WPŁYW PRZEMYSŁOWYCH POLEPSZACZY SPOŻYWCZYCH NA ROZSZCZELNIANIE BARIERY JELITOWEJ I ROZWÓJ CHORÓB AUTOIMMUNIZACYJNYCH Glukoza Sól Gluten Tg bakteryjna Emulgatory Kwasy organiczne Nanocząstki Szkodliwe dodatki PRZEMYSŁ SPOŻYWCZY: Pieczywo Mięso Ryby Oleje Słodycze, Napoje Używki Kawa CHOROBY AUTOIMMUNIZACYJNE

54 PROZAPALNE SKŁADNIKI DIETY Nasycone FA pochodzenia zwierzęcego zmniejszenie płynności błon komórkowych, produkcja cytokin prozapalnych, gromadzenie tkanki tłuszczowej, podwyższanie cholesterolu Nienasycone FA w konfiguracji trans (produkty uwodorowania olejów roślinnych obecne w margarynach) działają podobnie do nasyconych FA Czerwone mięso o dużej zawartości Hb, generujące toksyczne (mutagenne) związki nitrozowe i wolne rodniki

55 PROZAPALNE SKŁADNIKI DIETY Słodzone napoje, dieta wysoko kaloryczna z cukrem rafinowanym, mało włókna gwałtowny poziomu glukozy i insuliny, generowanie cytokin prozapalnych Dieta wysokosolna czynnik ryzyka chorób o podłożu autoimmunizacyjnym Pełnotłuste mleko białka chroniące tłuszcz mleka przed utlenianiem, obecne w siarze wspomagają rozwój układu nerwowego, pokarmowego i odporności niemowląt powinny być usunięte z diety pacjentów z chorobami o podłożu zapalnym/ autoimmunizacyjnym

56 SKŁADNIKI DIETY PRZECIWZAPALNE Polifenole i karotenoidy roślinne n-3 PUFA pochodzące z ryb i owoców morza witamina D i A niektóre pierwiastki, tzw. oligoelementy, tj. Se i Mg związki tiolowe: glutation, Nac-cysteina, kwas α- liponowy silny antyoksydant (np. obecny w cynamonie) 8C nasycony FA z grupą S-S

57 SIĘGAMY PO SUPLEMENTY DIETY PRAWIE 150 TABLETEK NA POLAKA

58 JESTEŚMY BEZKRYTYCZNYMI ZJADACZMI SUPLEMENTÓW DIETY Producenci leków wykupili w IV kwartale reklamy za ponad 576 mln zł. Kupno farmaceutyków powinna poprzedzić konsultacja z 'lekarzem lub farmaceutą', ale mało kto zawraca tym sobie głowę; fot. Wojciech Burda, Shutterstock.com

59 JESTEŚMY BEZKRYTYCZNYMI ZJADACZMI SUPLEMENTÓW DIETY Tylko w ubiegłym roku Polacy kupili blisko miliard opakowań leków bez recepty i suplementów diety. Każdy z nas nabył więc statystycznie zawartość ponad 26 pudełek. Hodujemy społeczeństwo lekomanów przestrzega dr Piotr Burda, krajowy konsultant do spraw toksykologii. Wartość polskich wydatków na leki bez recepty wzrosła w zeszłym roku o 16 proc., do prawie 7 mld zł. W tym samym czasie na suplementy diety wydaliśmy 1,7 mld zł, czyli aż o 24 proc. więcej. Łącznie jest to suma niemal dwukrotnie przewyższająca wydatki Polaków na prywatne szkolnictwo wyższe.

60 JESTEŚMY (I BĘDZIEMY???) BEZKRYTYCZNYMI ZJADACZMI SUPLEMENTÓW DIETY