Czynność układu odpornościowego u dorosłych – jak ją wzmacniać?

Czynność układu odpornościowego u dorosłych – jak ją wzmacniać?
Zadaniem układu odpornościowego człowieka jest obrona organizmu przed patogenami. Tworzy go złożony zespół mechanizmów zdolnych do precyzyjnego rozpoznania „obcych”, a więc niebezpiecznych antygenów (np. substancji charakterystycznych dla wirusów, bakterii, czy komórek nowotworowych) i odróżnienia ich od antygenów „własnych”. Ta zdolność swoistego rozpoznawania i reagowania z antygenami stanowi podstawę odpowiedzi immunologicznej, dzięki której układ odpornościowy zwalcza zakażenia, a także przeciwstawia się komórkom nowotworowym czy odrzuca obce przeszczepy tkankowe.
W owym systemie obronnym wyróżnia się dwie grupy mechanizmów: nieswoiste (inaczej wrodzone) oraz swoiste (inaczej nabyte). Odporność nieswoistą, czyli tzw. „pierwszą linię obrony” i „siły szybkiego reagowania” tworzą:
  • bariery mechaniczne, tj. skóra i błony śluzowe;
  • bariery czynnościowe, m.in. temperatura ciała, perystaltyka jelit, czynność aparatu rzęskowego dróg oddechowych, kaszel, kichanie, przepływ moczu;
  • bariery chemiczne, tj. niskie pH wydzielin (np. kwas mlekowy i kwasy tłuszczowe obecne w wydzielinie gruczołów łojowych czy potowych, kwas solny w treści żołądkowej);
  • bariery mikrobiologiczne, tj. fizjologiczna flora bakteryjna przewodu pokarmowego czy dróg rodnych u kobiet;
  • bariery biologiczne, a więc czynniki obecne w surowicy, płynach pozakomórkowych czy wydzielinach śluzowo-surowiczych, m.in. wydzielnicza IgA, lizozym, lakoferyna, interferony, białko C-reaktywne i inne białka ostrej fazy, transferyna, układ dopełniacza;
  • niektóre komórki układu immunologicznego, w tym komórki żerne (makrofagi i granulocyty obojętnochłonne) oraz komórki NK.
Zasadniczymi komponentami odporności swoistej są natomiast limfocyty B, limfocyty T i komórki prezentujące antygen, a także cytokiny i przeciwciała. Odpowiedź immunologiczna, w której uczestniczą głównie limfocyty T, tradycyjnie określana jest nazwą odpowiedzi komórkowej, natomiast limfocyty B i przeciwciała zaangażowane są w odpowiedź humoralną. Na każdym etapie odpowiedzi immunologicznej mechanizmy nieswoiste i swoiste współpracują ze sobą i wzajemnie się uzupełniają. Zaburzenia kształtowania i regulacji odpowiedzi immunologicznej wyrażające się obniżoną (niedobory immunologiczne) lub nadmierną (choroby autoimmunizacyjne, alergie) reaktywnością układu odpornościowego mogą być konsekwencją nieprawidłowych procesów powstawania i dojrzewania tworzących go komórek i/lub dysregulacji ich wzajemnych oddziaływań.

Złożoność mechanizmów odpornościowych oraz ich powiązania z innymi układami narządów sprawiają, że sprawność układu immunologicznego człowieka zależy od wielu różnych czynników. Obok czynników genetycznych, płci i wieku istotne znaczenie mają równowaga hormonalna, szczepienia, a także przebyte oraz obecne choroby wraz ze stosowanymi metodami leczenia. Na czynność układu immunologicznego wpływa również stan odżywienia i sposób żywienia, stres i zmęczenie, aktywność fizyczna czy nałogi (nadużywanie alkoholu, palenie tytoniu). Poniżej przedstawiono wpływ niektórych z nich na odporność osoby dorosłej.

Dane epidemiologiczne dowodzą, że wśród osób starszych zwiększa się częstość infekcji, a ich przebieg jest zazwyczaj poważniejszy. Przyczyną tego stanu są zmiany aktywności i reaktywności układu immunologicznego dokonujące się podczas dorosłego życia człowieka; niestety nie w pełni jeszcze poznane. Jedną z najistotniejszych są zmiany wsteczne stopniowo rozwijające się w narządach układu odpornościowego. Na poziomie komórkowym odzwierciedleniem tego procesu są ilościowe i jakościowe zmiany populacji komórek zaangażowanych w odpowiedź immunologiczną. Takie związane z wiekiem przesunięcia między procentowym udziałem poszczególnych populacji komórek oraz zmiany ich aktywności i dystrybucji w organizmie obejmują niemal wszystkie komórki układu immunologicznego, a zwłaszcza komórki dendrytyczne (komórki prezentujące antygen), komórki żerne, komórki NK oraz limfocyty T i B. Przykładowo, chociaż tymopoeza może odbywać się co najmniej do 60. roku życia, a w sytuacji zwiększonego zapotrzebowania na nowe limfocyty T prawdopodobnie może się nawet nasilać, to stopniowa inwolucja grasicy i ustanie jej aktywności biologicznej wyraża się zmniejszeniem wytwarzania limfocytów T. Mimo to pula limfocytów T we krwi obwodowej u osób w podeszłym wieku nie zmienia się znacząco, co jest wynikiem długiego czasu przeżycia tych komórek i zachowania zdolności do podziału w tkankach obwodowych. W miarę postępowania procesu inwolucji grasicy zmniejsza się jednak liczba limfocytów T dziewiczych, a więc komórek zdolnych do rozpoznania i zapamiętania informacji o nowym antygenie, a rośnie liczba krążących komórek pamięci przechowujących tego rodzaju informacje. Zmiany te przekładają się na zmniejszenie różnorodności limfocytów T obwodowych u osób starszych, poważniejsze są również następstwa wszelkich stanów patologicznych wpływających na te komórki (tj. chorób, chemioterapii, radioterapii). U osób w podeszłym wieku obserwuje się również przewagę limfocytów T wykazujących ekspresję antygenu CD4 (upraszczając, są to głównie limfocyty T pomocnicze) nad limfocytami o fenotypie T CD8+ (zasadniczo limfocyty o właściwościach cytotoksycznych). Konsekwencją przesunięć między poszczególnymi subpopulacjami limfocytów T są m.in. zmiany profilu cytokin wytwarzanych w czasie odpowiedzi immunologicznej – m.in. wzrost stężenia IL-4 i IL-6 – a zmniejszenie stężenia IL-2. Dodatkowo limfocyty T osób starszych charakteryzują zmiany ekspresji cząsteczek kluczowych dla oddziaływań międzykomórkowych (m.in. CD28, CD40L) i obniżona reaktywność względem antygenów. W efekcie starzeniu się organizmu towarzyszy spowolnienie, a nawet ograniczenie odpowiedzi komórkowej skierowanej przeciwko nowym antygenom, a także procesów formowania odpowiedzi humoralnej oraz komórkowej. Poza deregulacją czynności komórek uczestniczących w odpowiedzi immunologicznej u osób starszych obserwuje się mniejsze stężenia czynników układu dopełniacza oraz zmiany w charakterystyce i stężeniu niektórych przeciwciał. Należy jednocześnie podkreślić, że starzenie się układu odpornościowego to w rzeczywistości szereg zmian adaptacyjnych. Z punktu widzenia praktyki klinicznej mogą one jednak wiązać się z większą podatnością na zakażenie, w połączeniu z cięższym przebiegiem i mniej pomyślnym rokowaniem, gdy do niego dojdzie, częstszym występowaniem chorób o podłożu zapalnym oraz niezadowalającą skutecznością szczepień ochronnych.

Niedożywienie, niedobory lub nadmierne spożycie niektórych składników pokarmowych to jedna z przyczyn wtórnych niedoborów immunologicznych. Następstwem niedożywienia białkowo-kalorycznego jest upośledzenie odpowiedzi immunologicznej typu komórkowego, obniżenie zdolności komórek żernych do fagocytozy, wytwarzanie mniejszej liczby cytokin oraz wydzielniczych IgA, a także niedostateczna aktywność układu dopełniacza. U osób skrajnie niedożywionych stwierdza się zanik grasicy i stref grasiczozależnych węzłów chłonnych i śledziony, a także zmniejszenie liczby limfocytów śródnabłonkowych i tworzących grudki chłonne w błonie śluzowej przewodu pokarmowego. Zmniejsza się również liczba limfocytów T we krwi obwodowej. Konsekwencją są częstsze infekcje, ich cięższy przebieg i nierzadko zgon. Szczególny wpływ zaburzenia stanu odżywienia mają na przebieg i rokowanie gruźlicy, zapalenia płuc, odry oraz biegunek, zarówno bakteryjnych, jak i wirusowych. Niedożywienie to także mniejsza skuteczność szczepień ochronnych.

W zachowaniu prawidłowej czynności układu immunologicznego ważną rolę odgrywa również właściwy skład diety, bowiem zarówno niedobór, jak i nadmierna podaż niektórych składników odżywczych może niekorzystnie wpływać na sprawność mechanizmów odpornościowych. Do prawidłowego funkcjonowania układu immunologicznego niezbędne są wielonienasycone kwasy tłuszczowe, niektóre aminokwasy – w tym glutamina, arginina i aminokwasy siarkowe, witaminy A, E, C, B6, B12 oraz kwas foliowy, a także mikroelementy takie jak żelazo, cynk, selen i miedź. Na przykład niedobór w diecie cynku, żelaza, witamin A, E, B i kwasu foliowego może powodować zaburzenia czynności limfocytów T. Dysfunkcja układu immunologicznego w przypadku niewłaściwej podaży wielonienasyconych kwasów tłuszczowych wynika natomiast z ich udziału w metabolizmie lipidowych i białkowych mediatorów zapalenia. Uważa się, że kwasy tłuszczowe rodziny W-6 (kwasu linolowego) działają prozapalnie, a kwasy tłuszczowe rodziny W-3 (kwasu a-linolenowego) – przeciwzapalnie. Suplementacja diety pojedynczymi składnikami odżywczymi lub ich mieszaninami w przypadku niedoborów może więc korzystnie wpłynąć na sprawność układu odpornościowego i zmniejszyć ryzyko infekcji. Ma to szczególnie znaczenie dla osób starszych oraz niedożywionych. Należy jednocześnie zaznaczyć, że nadmiar niektórych składników odżywczych o właściwościach immunomodulacyjnych może upośledzać czynność układu odpornościowego, dotyczy to np. witaminy A, żelaza czy selenu.

Wśród związków zawartych w pokarmach o uznanym działaniu immunomodulacyjnym wymienia się również probiotyki, prebiotyki i synbiotyki, a także antyoksydanty, fitoestrogeny oraz flawonoidy. Probiotyki to żywe mikroorganizmy – zwykle pałeczki kwasu mlekowego z rodzajów Lactobacillus i Bifidobacterium, ale również niektóre szczepy Enterococcus, niepatogenne szczepy E. coli, a także niepatogenne drożdże Saccharomyces boulardii – podawane doustnie w formie gotowych preparatów farmaceutycznych lub w przetworach mlecznych. Prebiotyki zawierają niepodlegające trawieniu składniki pokarmowe, które wybiórczo pobudzają wzrost lub aktywność wybranych szczepów bakterii komensalnych (np. inulina, fruktooligosacharydy, czy pochodne galaktozy); natomiast synbiotyk oznacza produkt łączący cechy probiotyku i prebiotyku. Pomagają one przywrócić zaburzoną równowagę mikroflory fizjologicznej (np. wskutek długotrwałej antybiotykoterapii), a co za tym idzie korzystnie wpływają na sprawność bariery mikrobiologicznej i zmniejszają ryzyko kolonizacji błon śluzowych mikroorganizmami chorobotwórczymi. Podobnie jak bakterie saprofityczne szczepy probiotyczne współzawodniczą z drobnoustrojami potencjalnie chorobotwórczymi o składniki odżywcze; konkurują o receptory na powierzchni nabłonków, uniemożliwiając patogenom przyleganie do nabłonka, co jest warunkiem zakażenia; a rozkładając cukry złożone do cukrów prostych przyczyniają się do powstania kwasów masłowego, propionowego, octowego czy mlekowego, które obniżając pH treści jelitowej lub wydzieliny dróg rodnych u kobiet hamują rozwój mikroorganizmów patogennych. Niektóre z dobroczynnych bakterii jelitowych wytwarzają również związki o działaniu przeciwbakteryjnym i przeciwwirusowym – np. kolicyny, naturalne antybiotyki wytwarzane przez E. coli. Dodatkowo liczne badania wskazują, że zarówno bakterie komensalne, jak i probiotyczne mogą modulować czynność innych mechanizmów odpornościowych, przede wszystkim współtworzących układ immunologiczny związany z błonami śluzowymi (tzw. układ MALT). Obserwowano m.in., że bakterie zasiedlające przewód pokarmowy mogą pobudzać wytwarzanie naturalnych przeciwciał zdolnych do reagowania krzyżowo z antygenami różnych patogenów; nasilać wytwarzanie wydzielniczej IgA; korzystnie wpływać na zdolność fagocytarną komórek żernych, właściwości cytotoksyczne komórek NK oraz namnażanie limfocytów T, a także pobudzać wytwarzanie cytokin przeciwzapalnych, równocześnie hamując wydzielanie cytokin prozaplnych. Poza modulacją czynności układu immunologicznego skuteczność działania probiotyków w niektórych stanach patologicznych wynika również ze zmniejszania przepuszczalności błony śluzowej jelita oraz degradacji antygenów. Komensalna mikroflora jelitowa jest głównym źródłem poliamin (putrescyny, sperminy i spermidyny) odgrywających istotną rolę we wzroście i różnicowaniu komórek zmniejszających przepuszczalność śluzówki jelitowej i stymulujących jej regenerację.

Należy zaznaczyć, że skład mikroflory bakteryjnej organizmu człowieka, a tym samym sprawność bariery mikrobiologicznej, zależy również od warunków sanitarnych środowiska, nawyków higienicznych, a także hormonów. Te ostatnie szczególną rolę odgrywają w utrzymaniu homeostazy flory bakteryjnej pochwy, stymulując bowiem komórki nabłonka do wytwarzania i uwalniania glikogenu metabolizowanego następnie przez pałeczki kwasu mlekowego, przyczyniają się do obniżenia pH wydzieliny dróg rodnych i zapobiegają kolonizacji i namnażaniu się drobnoustrojów patogennych.

Kolejnym istotnym zagadnieniem w rozważaniach nad czynnikami modulującymi czynność układu odpornościowego jest próba odpowiedzi na pytania, czy i jak stres wpływa na odporność człowieka. Pytania ważne zwłaszcza w kontekście chorób psychosomatycznych, w których obserwuje się zaburzenia czynności układu immunologicznego (np. stwardnienie rozsiane), jak i chorób cywilizacyjnych łączonych ze stresem. Badacze zajmujący psychoneuroimmunologią podkreślają istnienie ścisłych interakcji między układem odpornościowym i układem nerwowym. Oba układy komunikują się ze sobą przez oś podwzgórzowo-przysadkowo-nadnerczową oraz autonomiczny układ nerwowy, a komórki układu odpornościowego mają receptory dla neuroprzekaźników (adrenergiczne, peptydergiczne, opiodowe) i hormonów, natomiast komórki nerwowe – dla cytokin. Tym samym psychika, szczególnie zaś negatywne stany emocjonalne, wywiera wpływ na funkcjonowanie układu odpornościowego, a jednocześnie komórki układu immunologicznego mogą modyfikować odpowiedź na stres. Należy zaznaczyć, że czynniki stresogenne mogą być zarówno natury psychicznej (strach, depresja, tragiczne wydarzenia), jak i fizycznej (uraz, ból, nadmierny wysiłek fizyczny, brak snu). Zasadniczo aktywując oś podwzgórzowo-przysadkowo-nadnerczową nasilają one wydzielanie immunosupresyjnie działających hormonów kory nadnercza (glikokortykosteroidy). Ostateczny wpływ na sprawność układu odpornościowego zależy jednak od rodzaju, czasu trwania i natężenia stresu oraz zdolności jednostki do radzenia sobie z konkretnym czynnikiem stresogennym. Wyniki dotychczasowych badań wskazują, że u człowieka łagodny, krótkotrwały stres psychiczny prowadzi do zmian profilu odpowiedzi immunologicznej, na korzyść odpowiedzi humoralnej, ale ogólnie działa stymulująco. Silny i długotrwały stres psychiczny upośledza natomiast czynność mechanizmów odpornościowych, m.in. przyczynia się do zmniejszenia aktywności komórek NK, proliferacji limfocytów czy wytwarzania IL-2 i interferonu-g. Ponadto u osób narażonych na silny i długotrwały stres, np. u studentów podczas sesji egzaminacyjnej czy u osób opiekujących się bliskimi chorymi na chorobę Alzheimera, opisywano obniżone wytwarzanie przeciwciał po szczepieniach (odpowiednio przeciwko wirusowemu zapaleniu wątroby typu B lub grypie).

Analogicznie immunomodulujący wpływ wysiłku fizycznego na czynność układu odpornościowego osób zdrowych zależy od intensywności ćwiczeń. Najkorzystniejszy efekt wywiera umiarkowany wysiłek fizyczny – wykazano, że systematyczna umiarkowana aktywność ruchowa może długotrwale zwiększyć aktywność komórek NK. W trakcie wysiłku fizycznego, pod wpływem hormonów kory nadnerczy dochodzi do przejściowej mobilizacji mechanizmów odpornościowych, zwłaszcza komórkowych. Podczas ćwiczeń istotnie wzrasta więc liczba limfocytów, przede wszystkim komórek NK i limfocytów T, jednak po ich zakończeniu równie szybko ulega zmniejszeniu. Umiarkowany wysiłek fizyczny prowadzi również do zwiększenia liczby granulocytów obojętnochłonnych oraz stężenia niektórych cytokin (IL-6, IL-1, TNF), ale uzyskany efekt utrzymuje się dłużej. Niestety, długotrwały zbyt intensywny wysiłek fizyczny wiąże się z osłabieniem czynności niektórych komórek układu immunologicznego (m.in. granulocytów obojętnochłonnych i monocytów) oraz zmniejszeniem stężenia cytokin (w tym TNF). Zaburzenia utrzymują się od 3 do 24 godzin po intensywnym treningu. Ponadto u sportowców obserwowano również istotne długotrwałe upośledzenie czynności układu odpornościowego związanego z błonami śluzowymi, wyrażające się m.in. zmniejszeniem stężenia wydzielniczej IgA. Osoby przeciążone treningiem fizycznym charakteryzuje więc większa podatność na zakażenia, zwłaszcza górnych dróg oddechowych.

Za istotne dla czynności układu odpornościowego uznawane są również czas i jakość snu. Zarówno w przypadku całkowitej, jak i częściowej deprywacji snu, niezależnie od czasu jej trwania, obserwowano upośledzenie odporności i większą podatność na infekcje. Uważa się, że brak snu może być przyczyną przejściowych zaburzeń liczby leukocytów (odnotowane zmiany dotyczyły różnych subpopulacji leukocytów zależnie od czasu trwania deprywacji), nieprawidłowej odpowiedzi limfocytów na stymulację niektórymi antygenami, a także znacznego upośledzenia aktywności komórek NK i w mniejszym stopniu czynności limfocytów T i monocytów. Ponadto u ludzi pozbawionych snu stwierdzono umiarkowany wzrost stężenia cytokin prozapalnych. Należy podkreślić, że większość odnotowanych zaburzeń miała charakter przejściowy i ustępowała po odespaniu deprywacji. Istotne znaczenie prawdopodobnie ma również mechanizm odwrotny, w którym aktywacja układu odpornościowego mogłaby prowadzić do zaburzeń fazy snu NREM. Znaczenie obserwowanych zmian oraz mechanizmy negatywnego wpływu braku snu na odporność człowieka nie zostały dotychczas w pełni poznane, niestety wyniki dotychczasowych badań są niejednoznaczne, a niekiedy nawet przeciwstawne. Niewykluczone jednak, że odpowiednia ilość nieprzerwanego snu jest istotna dla regeneracji i prawidłowej czynności układu odpornościowego.
 
Zapamiętaj
  • Sprawność układu immunologicznego człowieka zależy od wielu czynników. Niektóre z nich nie podlegają modyfikacji, jak czynniki genetyczne, płeć, wiek, przebyte choroby; inne można korygować – dotyczy to m.in. równowagi hormonalnej, szczepień ochronnych, chorób współistniejących wraz ze stosowanymi metodami leczenia, stanu odżywienia i sposobu żywienia, stresu, aktywności fizycznej, czy nałogów.
  • Istotą „starzenia się” układu odpornościowego są zmiany adaptacyjne w zakresie mechanizmów odpornościowych. W praktyce mogą się one przekładać na większą podatność na zakażenia, ich cięższy przebieg i mniej pomyślne rokowanie, częstsze występowanie chorób o podłożu zapalnym, oraz niezadowalającą skuteczność szczepień ochronnych.
  • Niedożywienie, niedobory lub nadmierne spożycie niektórych składników pokarmowych to jedna z przyczyn wtórnych niedoborów immunologicznych. Do prawidłowego funkcjonowania układu odpornościowego niezbędne są m.in. wielonienasycone kwasy tłuszczowe, niektóre aminokwasy – w tym glutamina, arginina i aminokwasy siarkowe, witaminy A, E, C, B6, B12 oraz kwas foliowy, a także mikroelementy takie jak żelazo, cynk, selen i miedź. Właściwości immunomodulacyjne charakteryzują również probiotyki, prebiotyki i synbiotyki, a także antyoksydanty, fitoestrogeny, oraz flawonoidy.
  • Wpływ stresu na sprawność układu odpornościowego zależy od rodzaju, czasu trwania i natężenia czynnika stresogennego oraz zdolności jednostki do radzenia sobie z konkretną sytuacją stresową. Łagodny, krótkotrwały stres zazwyczaj działa stymulująco, natomiast silny i długotrwały upośledza czynność mechanizmów odpornościowych.


Dr n. med. Iwona Jastrzębska
Katedra Interny z Zakładem Pielęgniarstwa Internistycznego
Uniwersytet Medyczny w Lublinie
ul. Dr K. Jaczewskiego 8
20-950 Lublin
 
 
Warto przeczytać:
  1. Gołąb J., Jakóbisiak M., Lasek W., Immunologia. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2008.
  2. Pawelec G., Larbi A., Derhovanessian E., Senescence of the human immune system. J Comp Pathol 2010; 142 Suppl 1: S39-44.
  3. Ongrádi J., Stercz B., Kövesdi V., Vértes L., Immunosenescence and vaccination of the elderly, I. Age-related immune impairment. Acta Microbiol Immunol Hung 2009; 56(3): 199-210.
  4. Shetty P., Nutrition, Immunity, and Infections. CABI Publishing, Cambridge University Press, Cambridge 2010.
  5. Biernat J., Krzysik M., [The influence of deficient and excessive dietary energy supply on immune system functioning]. Przegl Lek 2005; 62(8): 818-820.
  6. Krzysik M., Biernat J., Grajeta H., Wpływ składników odżywczych pożywienia na funkcjonowanie układu odpornościowego – część I. Immunomodulacyjne działanie kwasów tłuszczowych pożywienia w organizmie człowieka. [The Influence of Nutrients on Immune System Functioning – Part I. Immunomodulatory Effects of Fatty Acids on the Human Body]. Adv Clin Exp Med 2006; 15(6): 1055-1062.
  7. Field C.J., Johnson I.R., Schley P.D., Nutrients and their role in host resistance to infection. J Leukoc Biol 2002; 71(1): 16-32.
  8. Forsythe P., Bienenstock J., Immunomodulation by commensal and probiotic bacteria. Immunol Invest 2010; 39(4-5): 429-448.
  9. Górska S., Jarzab A., Gamian A., Bakterie probiotyczne w przewodzie pokarmowym człowieka jako czynnik stymulujący układ odpornościowy. [Probiotic bacteria in the human gastrointestinal tract as a factor stimulating the immune system]. Postepy Hig Med Dosw 2009; 63: 653-667.
  10. Dragoş D., Tănăsescu M.D., The effect of stress on the defense systems. J Med Life 2010; 3(1): 10-18.
  11. Zimecki M., Artym J., Wpływ stresu psychicznego na odpowiedź immunologiczną. [The effect of psychic stress on the immune response]. Postepy Hig Med Dosw 2004; 58: 166-175.
  12. Gleeson M., Immune function in sport and exercise. J Appl Physiol 2007; 103(2): 693-699.
  13. Irwin M., Effects of sleep and sleep loss on immunity and cytokines. Brain Behav Immun 2002; 16(5): 503-512.
  14. Jurkowski M.K., Bobek-Billewicz B., Wpływ deprywacji snu na odporność organizmu. Sen 2002; 2(3): 95-98.