Transfer Factor Polska - naturalny środek odpornościowy

Spis tematów

"Nowe odkrycie pozwala pogłębić naszą wiedzę o odporności" Richard Bennett, Ph.D.

"Sprawny układ odpornościowy nie dopuszcza, aby mały wirus stał się przyczyną wielkich problemów" Richard Bennett, Ph.D.

"Transferowalna aktywna pamięć immunologiczna: argumenty na rzecz istnienia antygenowo-swoistych Transfer Factors" Richard Bennett, Ph.D.

Gasnące cuda medycyny: przemijanie ery antybiotyków Richard Bennett, Ph.D.

Wyniki badań dotyczące procentowego wzrostu aktywności komórek NK oraz sprawności układu odpornościowego.

Transferowalna aktywna pamięć immunologiczna: argumenty na rzecz istnienia antygenowo-swoistych transfer factors R. H. Bennett, Prezydent Dr Stosowanych Nauk Biologicznych

Streszczenie
Pamięć immunologiczna, zapewniająca szybkie rozpoznanie i odpowiedź na infekcję, jest unikalną funkcją układu odpornościowego o decydującym znaczeniu. Pamięć funkcjonalna reprezentowana przez specyficzne przeciwciało stanowi przykład pamięci immunologicznej i w postaci siary doświadczenie immunologiczne macierzystego systemu zostaje biernie przeniesione do potomka. Aktualne dowody jasno wskazują, że molekularnie przekazywana pamięć immunologiczna jest wyraźnie antygenowo-swoista, rezyduje w niewielkim polipeptydzie i jest transferowana jako odporność aktywna w wydzielanej siarze. Niniejsze omówienie przedstawia dowody naukowe na poparcie tezy, że transfer factor jest cząsteczką molekularnie przekazującą pamięć immunologiczną.

Wprowadzenie
Zdolność układu odpornościowego zwierząt wyższego rzędu do dokładnego rozpoznawania i reagowania na unikalne struktury antygenów obcych drobnoustrojów ma fundamentalne znaczenie dla zdrowia i przetrwania tych gatunków. Jednak zasada działania precyzyjnych mechanizmów rozpoznawania immunologicznego pozostaje wciąż niejasna. Podobnie wielkie znaczenie ma zdolność układu odpornościowego do przechowywania związanych z rozpoznawaniem informacji immunologicznych w sposób zapewniający efektywne ich wybieranie i organizowanie odpowiedzi. To zjawisko aktywnej pamięci immunologicznej stanowi praktyczną podstawę wszystkich pomyślnych strategii dotyczących opracowywania szczepionek. Mechanizm, za pomocą którego swoista tożsamość stereochemiczna antygenów drobnoustrojowych jest tworzona, przechowywana i przekazywana fizjologicznie w układzie odpornościowym, pozostaje jednak w większej mierze nieznany.

Dowody naukowe i doświadczenie praktyczne ostatnich 50 lat dostarczają materiału dla rozwinięcia teorii pamięci immunologicznej zakodowanej w prostych strukturach białkowych. Naturalne konsekwencje tej propozycji można znaleźć w swoistości interakcji pomiędzy przeciwciałami i antygenami. Zdolność przeciwciała do wiązania się z konkretnym antygenem związana jest ze specjalnym regionem przeciwciała, zwanym determinantą antygenową. Determinanta przeciwciała składa się ze stosunkowo niewielu aminokwasów w porównaniu z resztą wielkiej struktury molekularnej przeciwciała. Te sekwencje aminokwasów są wynikiem reorganizacji genów komórek oraz syntezy białka kontrolowanej przez rybosomalny RNA. Wynikiem pomyślnej reorganizacji genów jest przeciwciało, które wiąże się z niepożądanym antygenem. Późniejsze wiązanie się przeciwciała powierzchniowego komórki B z antygenem stymuluje selekcję klonalną komórki produkującej to przeciwciało i można w wyniku uzyskać duże ilości wysoce wyspecjalizowanych przeciwciał. Podobne mechanizmy obowiązują prawdopodobnie w przypadku komórek limfocytów T odnośnie selekcji i rozwoju antygenowo-swoistych komórek T.

Niniejsze omówienie podąża śladami naukowych badań odpowiedzi immunologicznych oraz biologii komunikacji immunologicznej w ramach indywidualnych organizmów oraz między nimi a ich potomkami. Zebrane dowody sugerują, że pamięć immunologiczna jest zakodowana w niewielkim polipeptydzie, którego mała część posiada unikalną strukturę, pozwalającą zawrzeć ważne informacje o strukturze antygenu. Polipeptyd ten, zwany transfer factor (TF), jest podstawowym elementem pamięci immunologicznej.

Dowody biologiczne i kliniczne

Już w 1922 r. Smith i Little (1922) zasygnalizowali znaczenie pamięci immunologicznej i jej przekazywanie w obserwacji, że nowo narodzone cielęta, które nie otrzymały siary od swoich matek, zwykle giną. Spekulowali, że jakiś czynnik w siarze w jakiś sposób chronił cielęta. Wiele lat później McGuire i inni (1976) jasno udokumentowali, że pasywne przekazanie niedostatecznej ilości przeciwciał powoduje do pewnego stopnia podatność na choroby zakaźne. Jeszcze inni, m.in. Kerr (1956), wykazali, że niektóre cielęta wydawały się mieć skuteczniejszą odpowiedź immunologiczną na zarazki pewnych chorób, m.in. gruźlicy (tuberculosis, TB). Biorąc pod uwagę, że nie wszystkie zarazki chorób, jak np. TB, są skutecznie zwalczane przez same tylko przeciwciała, obserwacje można było zinterpretować w taki sposób, że siara może zawierać oprócz przeciwciał jeszcze inne czynniki, które są odpowiedzialne za pełne właściwości immunologiczne nowo narodzonych cieląt.

W końcowych latach XX wieku większość naukowców przypisywała korzyści płynące z siary u zwierząt oraz ludzką odporność na choroby jedynie biernej ochronie dzięki wchłoniętym i krążącym w organizmie przeciwciałom matki. Niewielu naukowców dostrzegało wtedy rolę molekularnie przekazywanej odporności przenoszonej przez siarę.

W innych badaniach doświadczenia Lawrence'a z 1949 r. sugerowały inny czynnik przekazywania swoistej aktywnej pamięci immunologicznej. Lawrence uzyskał wolny od komórek dializat limfocytów ludzkich (DLE), które uległy lizie, pochodzących od pacjenta z dodatnią próbą tuberkulinową. Kiedy dializat został wstrzyknięty innemu pacjentowi, który do tej pory miał ujemną próbę tuberkulinową, pacjent ten szybko uzyskał dodatni wynik w kolejnych testach. Ta nieznana substancja, która transferowała reaktywność immunologiczną, została nazwana transfer factor. Biorąc pod uwagę przewlekły charakter infekcji TB oraz czas potrzebny do zmiany reaktywności pacjenta na TB, jest mało prawdopodobne, aby dializat był źródłem infekcji.

Obserwacje bydła i ludzi z reaktywnością na TB sugerują, że informacje są przenoszone przez sygnał chemiczny lub komórkowy. Wyniki te można jednak wytłumaczyć działaniem jakichś nieokreślonych czynników wspomagających, zawartych w mykobakterii, a niekoniecznie transferem informacji o antygenach drobnoustrojowych.

Późniejsze badania immunologiczne biologii gruczołów sutkowych wyraźnie dowodzą, że ich funkcje immunologiczne polegają na czymś więcej niż gromadzeniu przeciwciał do syntezy siary. W 1978 r. Bennett i Jasper mierzyli liczebność białych krwinek w wydzielinie gruczołów sutkowych nie wytwarzających mleka. W tygodniach poprzedzających poród zdrowe gruczoły produkowały miriady jednojądrowych komórek w swojej wydzielinie. Spekulowano, że przyczyną tego jest ukryta choroba, jednakże badania młodych, nie zakażonych krów wykazały podobne prawidłowości. Obecność jednojądrowych komórek podczas tworzenia się siary zasugerowała, że w ochronie immunologicznej noworodków, płynącej z siary, pełni jakąś rolę molekularnie przekazywana odporność.

Dziesięć lat później Benoco i inni (1987) wykryli wielkie ilości komórek limfocytowych T i B w wydzielinie gruczołów sutkowych nie wytwarzających mleka. Prawdopodobnie po raz pierwszy wtedy naukowcy zasugerowali, że to właśnie może być zasadniczy proces w transferze odporności komórkowej za pośrednictwem siary. Przekonanie, że przeciwciała siary są jedynym źródłem ochrony immunologicznej, stanęło teraz pod znakiem zapytania.

Transfer aktywnej informacji i funkcji immunologicznych w ludzkiej siarze i mleku został zasugerowany w pracach Schlessingera i Covellego (1977). Niemowlęta matek z dodatnim wynikiem testu TB-PPD wykazywały w obiegu limfocyty reaktywne w stosunku do tuberkuliny w analizach in vitro, natomiast niemowlęta matek z ujemnym wynikiem testu statystycznie tego nie wykazywały. Podobnie jak Lawrence w swoich pracach, naukowcy ci zasugerowali istnienie substancji w rodzaju transfer factor lub całych komórek odpowiedzialnych za przekazywaną wrażliwość na tuberkulinę.

Innego ważnego elementu w tej łamigłówce dostarczył Yang i inni (1997). Śledząc markery dla subpopulacji limfocytów CD4+ i CD8+, donieśli oni o dynamicznych zmianach w populacji limfocytów w wydzielinie gruczołów sutkowych w miarę, jak dla zwierzęcia zbliżał się termin porodu. Te regulacyjne i antygenowo-swoiste rodzaje komórek T występują w siarze w dużych ilościach. Autorzy spekulowali, że te komórki nie giną, lecz dojrzewają w układzie pokarmowym noworodka. Nie zbadali jednak sprawy do końca. Biorąc pod uwagę monogastryczny system trawienny noworodków i ewentualność niekompatybilności histologicznej dawca versus szczep i szczep versus biorca, wydolność funkcjonalna tych komórek jest bardzo problematyczna.

Dowody na pochodzące z siary czynniki, których zadaniem jest edukacja i uaktywnienie układu odpornościowego noworodka zostały znacznie poparte pracami Wilsona i innych (1988). Ich prace ujawniły kilka ważnych aspektów dotyczących zdolności wyciągów z siary do molekularnego wspomagania odporności. Przed porodem i rozpoczęciem produkcji siary zaszczepiano bydło zakaźnymi drobnoustrojami specyficznymi tylko dla drobiu. Dializaty limfocytów z siary były wstrzykiwane ptakom wolnym od patogenów. Ptaki, którym wstrzyknięto dializaty objawiły in vivo i in vitro reaktywność w stosunku do specyficznych patogenów, których użyto do szczepienia bydła. Ptaki, które nie otrzymały dializatu nie wykazały reaktywności w żadnych analizach. Reaktywności wzajemnej nie zaobserwowano, co wskazywało na swoistość szczepionki względem testowanego zestawu antygenów. Prace dowodzą również, że ów “transfer factor” działa w grupie bardzo odmiennych gatunków zwierząt. Co więcej, na transfer factor w siarze można wpływać egzogenicznym szczepieniem.

Dodatkowe prace Wilsona i Shulera (1988) dostarczyły dowodów na pomyślne działanie opartych na transfer factor szczepionek przeciwko wirusowemu zapaleniu żołądka i jelit (Transmissible Gastroenteritis Virus, TGE) u świń. TGE jest wysoce śmiertelną infekcją wirusową u nowo narodzonych świń. Naukowcy zaszczepili część bydła szczepionką TGE, a część osobników nie otrzymała żadnej szczepionki. Prosięta, które otrzymały poprzez siarę transfer factors od zaszczepionych krów, wykazały znacznie mniejszą śmiertelność niż prosięta, które otrzymały siarę od krów niezaszczepionych. Obserwacja ta wyraźnie przemawia na rzecz zdolności transfer factors do tworzenia skutecznej i swoistej odporności i do robienia tego w czasie znacznie krótszym niż proces aktywnej immunizacji.

Kwestie uznania swoistości transfer factor zostały dalej poparte badaniami Arnaudova i Tziporkova (1996). Zające szczepiono Salmonella ch. Suis w celu uzyskania dializatu limfocytów (DLE). Dializat wstrzykiwano dootrzewnie myszom. Zaatakowane przez Salmonella ch suis myszy, którym wstrzyknięto dializat, wykazały skuteczną obronę w 70%. Wstrzyknięcie DLE nie zapewniło myszom żadnej ochrony w przypadku ataku Salmonelladublin.

W badaniach klinicznych na ludziach Borkowsky i inni ( 1987) leczyli ośmiu pacjentów z klinicznym AIDS, których zakazili pasożytem Cryptosporidium parvum, podając im doustnie DLE uzyskanym z transfer factors pochodzących od bydła. Czterech z ośmiu pacjentów wykazało kliniczną poprawę, a jeden pozostał wolny od pasożyta C. parvum przez 2 lata po zakończeniu terapii transfer factor. Układ odpornościowy pacjentów z AIDS jest bardzo zakłócony infekcją wirusową limfocytów CD4+ i CD8+, a jednak transfer factors od krów uodpornionych na pasożyta C. parvum okazały się swoiste i były w stanie poprawić funkcje immunologiczne u części pacjentów.

Te rodzaje badań silnie sugerują, że transfer factors mają całkiem swoisty charakter. Naukowcy zastosowali jednak pełny preparat z drobnoustrojami, który zawierał szeroką gamę antygenów. Ponieważ wiele drobnoustrojów ma podobne struktury antygenów, kwestia molekularnej swoistości transfer factors pozostawała do niedawna w obszarze spekulacji.

Dowody molekularne

Molekularne podstawy i swoistość transfer factors objawiły się całkiem jasno w pracach Charlesa Kirkpatricka i jego współpracowników. Już w 1985 r. Kirkpatrick i inni wykryli specjalne wiązanie między transfer factors i antygenami, których użyto do ich wytworzenia. Te swoiste transfer factors można wybiórczo wiązać i odrywać i ich swoistą reaktywność immunologiczną transferować do myszy. Późniejsze prace potwierdziły molekularne podstawy swoistości transfer factors.

Kirkpatrick (1996) donosi o rezultatach prac w jego laboratorium i rezultatach prac innych badaczy. Naukowcy prowadzący odrębne badania ujawniają metody oczyszczania z zastosowaniem kolumn powinowactwa dla transfer factors. W szczególności Rozzo i Kirkpatrick (1992) demonstrują oczyszczanie z zastosowaniem kolumn powinowactwa dla swoistych transfer factors, które wiążą się ze specyficznymi antygenami i czystość potwierdzoną przez HPLC. Kirkpatrick (1996) wykazuje swoistość transfer factor używając do szczepienia myszy w celu ich uzyskania unikalnych molekuł antygenowych, takich jak ferrytyna i cytochrom C. Podanie doustne oczyszczonych transfer factors i późniejsza próba skórna in vivo (CMI foot pad assay) wykazały wyraźną swoistość względem tych niewielkich i unikalnych antygenów.

W innych badaniach Thull i Kirkpatrick (1996) szacowali produkcję cytokin u myszy uwrażliwionych na wirusa opryszczki wargowej (Herpes Simplex Virus, HSV) poprzez szczepienie lub podanie transfer factors swoistych względem HSV (HSV-TF). Kultury komórek śledziony pozyskane ze zwierząt testowano pod kątem produkcji cytokin w odpowiedzi na zakażenie martwym wirusem. Komórki śledziony u myszy uwrażliwionych przy pomocy HSV-TF ujawniły odmienny model produkcji cytokin. Model produkcji cytokin był typowy jak dla fenotypu komórek pomocniczych T1, dla których interferon gamma jest cytokiną przeważającą.

Dane te nie tylko dostarczają dodatkowych dowodów molekularnych na swoistość informacji przekazywanych przez transfer factor, ale także ujawniają istnienie selektywnego sygnału uruchamiającego molekularnie przekazane funkcje immunologiczne systemu komórek pomocniczych TH 1.

W próbach identyfikacji tożsamości molekularnej transfer factors Kirkpatrick (2000) zbadał sekwencje aminokwasów w cząsteczce transfer factor; wyniki wykazują jednakową sekwencję aminokwasów dla wszystkich TF, bez względu na ich pochodzenie. Wygląda na to, że ta część cząsteczki zostaje zachowana bez względu na gatunek osobnika. Inny, mniejszy region cząsteczki posiada nad wyraz zmienny charakter w swojej kompozycji aminokwasów. Ten region zmienności najprawdopodobniej zawiera odwrócony obraz stereochemiczny, pozwalający na wysoce swoiste wiązania z antygenami. Jest to również część cząsteczki kodująca aktywne rozpoznanie immunologiczne antygenu. Obserwacje te są zgodne z naszym obecnym rozumieniem kwestii swoistości przeciwciał, gdzie determinanta lekkiego łańcucha jest określona przez tylko 10 aminokwasów. Tak samo wydaje się być w przypadku swoistości transfer factors. W tym przypadku jednak cząsteczka transfer factor dostarcza dziewiczym komórkom T i komórkom pomocniczym TH 1 podstawowych informacji antygenowych i umożliwia im podtrzymywanie aktywnych funkcji immunologicznych przez jakiś czas.

Wnioski

W trakcie odkrywania pamięci immunologicznej wyłonił się podobny model przeciwciała i komórkowej swoistości. Z teologicznego i biologicznego punktu widzenia przekazywanie pamięci immunologicznej w obrębie gatunku i pomiędzy matką a potomkiem ma centralne znaczenie dla ich przetrwania.

Transfer factor jest niewielkim i bogatym w informacje polipeptydem, który przechowuje unikalne molekularnie przekazywane doświadczenia immunologiczne zwierząt. Sposób, w jaki transfer factor wykonuje tę funkcję w zwierzęciu jako całości oraz na poziomie molekularnym zaczyna być coraz bardziej zrozumiały.

Biorąc pod uwagę ogromne i centralne znaczenie, jakie ma molekularne przekazywane odporności dla odporności na choroby, możliwości, jakie stwarza pozyskiwanie tych cząsteczek w celach zapobiegania chorobom oraz interwencji klinicznej w przypadku właściwie wszystkich zwierząt kręgowych, są olbrzymie.

Ponadto można by uniknąć niekorzystnych skutków szczepionek opartych na zmodyfikowanych żywych i nieaktywnych patogenach przez zastosowanie immunoprofilaktyki wykorzystującej swoiste transfer factors. Uznanie roli antygenowo-swoistych transfer factors i aktywne badania w tym kierunku mogą przynieść doniosłe rezultaty w niedalekiej przyszłości.

Piśmiennictwo

Alvarez-Thull L, Kirkpatrick CH. Profiles of cytokine production in recipients of transfer factors. Biotherapy. 1996;9 (1-3):55-9.

Arnaudov A, Tziporkov N. Some properties and protective activity of specific DLE against Salmonella cholerae suis infection.Biotherapy. 1996;9 (1-3):105-8.

Bennett, RH, Jasper DE, University of California, Davis, Unpublished data 1977.

Duhamel GE, Bernoco D, Davis WC, Osburn BI. Distribution of T and B lymphocytes in mammary dry secretions, colostrum andblood of adult dairy cattle. Vet Immunol Immunopathol. 1987 Feb;14 (2):101-22.

Kerr, WR. Active Immunity Experiments in Very Young Calves. Vet. Rec. 1956 (68): 476-478.

Kirkpatrick CH. Activities and characteristics of transfer factors.Biotherapy. 1996;9 (1-3):13-6.

Kirkpatrick CH, Rozzo SJ, Mascali JJ. Murine transfer factor. III. Specific interactions between transfer factor andantigen. J Immunol. 1985 Dec;135 (6):4027-33.

Kirkpatrick CH, Rozzo SJ, Mascali JJ, Merryman CF. Murine transfer factor. II. Transfer of delayed hypersensitivity to synthetic antigens. J Immunol. 1985 Mar;134 (3):1723-7.

Kirkpatrick CH. Transfer factors: identification of conserved sequences in transfer factor molecules. Mol Med. 2000 Apr;6 (4):332-41.

Louie E, Borkowsky W, Klesius PH, Haynes TB, Gordon S, Bonk S, Lawrence HS. Treatment of cryptosporidiosis with oral bovine transfer factor.Clin Immunol Immunopathol. 1987 Sep;44 (3):329-34

McGuire TC, Pfeiffer NE, Weikel JM, Bartsch RC. Failure of colostral immunoglobulin transfer in calves dying from infectiousdisease. J Am Vet Med Assoc. 1976 Oct 1;169 (7):713-8.

Paddock, GV, Thomas, MF, Garmoth, P, Wilson, GB. Structural Comparison of Avian and Mammalian Transfer Factor. Proc. Sixth Int. Workshop on Transfer Factor.(1989) Xue Yuan Press

Rozzo SJ, Kirkpatrick CH. Purification of transfer factors.Mol Immunol. 1992 Feb;29 (2):167-82.

Schlesinger JJ, Covelli HD. Evidence for transmission of lymphocyte responses to tuberculin by breast-feeding.Lancet. 1977 Sep 10;2 (8037):529-32.

Smith, R, Little, R. The Significance of Colostrum to the Newborn Calf. J. Exp. Med. 1922 (36): 181-198.

Wilson GB, Poindexter C, Fort JD, Ludden KD. De novo initiation of specific cell-mediated immune responsiveness in chickensby transfer factor (specific immunity inducer) obtained from bovine colostrum and milk. Acta Virol. 1988 Jan;32 (1):6-18.

Wilson GB, Shuler, RR. Swine Transmissible Gastroenteritis Specific Immunity Inducer (Transfer Factor): Clinical Efficacy. Proc. Sixth Int. Workshop on Transfer Factor.(1989) Xue Yuan Press

Yang TJ, Ayoub IA, Rewinski MJ. Lactation stage-dependent changes of lymphocyte subpopulations in mammary secretions: inversion of CD4+/CD8+ T cell ratios at parturition. Am J Reprod Immunol. 1997 May;37 (5):378-83.

Projekt i wykonanie strony: Bartosz Niemczura