A légzőrendszert érintő vírusinfekciók a legelterjedtebb humán betegségek között vannak jelen, amelyek nagyban hozzájárulnak a morbiditáshoz és mortalitáshoz valamennyi korosztályban. Manapság egyre több olyan vírus van, amely a szervezet barrier rétegein keresztül relatíve gyorsan áthatol, úgymint az influenza A vírus, vagy az újtípusú koronavírus (SARS-CoV-2). Ezek a kórokozók olykor sokkal hevesebb klinikai jelentőségű tüneteket tudnak okozni, mint más patogének. Az újtípusú koronavírus, amely világszerte komoly megbetegedéseket okoz, gyorsan progrediáló tüdőgyulladást indukálhat a betegben. A súlyos tünetek kialakulásának egyik kulcstényezője az ún. citokinvihar jelenség; éppen ezért olyan kezelési lehetőségeknek lehet hatalmas jelentősége, amelyek az immunválaszt befolyásolni tudják – kiegészítő, támogató terápiaként például probiotikumok adása is szóba jöhet a betegeknél.

Bevezetés a probiotikumok általános tulajdonságaiba és funkcióikba, immunrendszerre gyakorolt hatásaiba

Mióta Elie Metchnikoff megtette az első megfigyeléseket a probiotikumokkal kapcsolatban, azóta számos olyan tanulmány született, amelyek a probiotikumok „gazdaszervezetre” gyakorolt immunológiai hatásaival foglalkoznak. A WHO és FAO meghatározása szerint a probiotikumokat élő mikroorganizmusként lehet definiálni, amelyek megfelelő mennyiségben (koncentrációban) adagolva a gazdaszervezet számára egészségügyi szempontból előnyösek. Számos baktériumnemzetség alkotja már a probiotikumok világát, amelyek között a Lactobacillus és Bifidobacterium szervezetre gyakorolt egészségügyi hatása széles körben bizonyított – általános beviteli forrása a fermentált ételek és étrend-kiegészítők. Néhány vizsgálat a probiotikumok olyan jelentőségéről számol be, amelyben kiemelik előnyös tulajdonságaikat allergiás reakciókban, védő funkciójukat bakteriális és virális fertőzések elkerülésében, illetve a daganatnövekedést redukáló hatásukat néhány kísérletes modellben. A probiotikumokról összességében elmondható, hogy az egészségre gyakorolt jótékony hatása az immunrendszeren kifejtett hatásokon alapul. A felismeréshez és immunstimulációhoz a béllumenben 3 különböző útvonal tartozik: (1) a probiotikumok bekebelezése makrofágok (Mf) vagy dendritikus sejtek (DC) által – a béllumenben lévő antigéneket rendszerint specializálódott epitél sejtek (M-sejtek) veszik fel és szállítják az antigén-prezentáló sejtekhez; (2) Dendritikus sejtek általi közvetlen prezentálás – dendritjeikkel (nyúlványaikkal) átnyúlnak az intesztinális epitél sejtek (IEC) között; (3) az intesztinális epitél sejtek direkt stimulációja probiotikumok által citokintermelés végett modulálva a dendritikus sejtek, T sejtek, B sejtek immun funkcióját a bélhez kapcsolódó limfoid szövetben (GALT). Összegezve a probiotikumok szabályozó hatása az immunválaszoknál a dendritikus sejtek, makrofágok, T és B limfociták aktiválásán alapszik. Bizonyították, hogy a probiotikumok is modulálják és regulálják a veleszületett és adaptív immunrendszer folyamatait toll-like receptorokon (TLR) keresztül.

Az intesztinális epitélium fontos, fiziológiás szerepe, hogy védelmet képezzen a kórokozók és a béllumenbe került káros anyagok ellen. Ez az egyrétegű barrier felelős, hogy megkülönböztesse a patogén baktériumot a normál bélflóra tagjától, és szabályozza az intesztinális immunválaszokat.

A veleszületett immunrendszerhez tartozó mintázatfelismerő receptorok (PRR) közül az egyik család toll-like receptor és vitális szerepet töltenek be az adaptív és veleszületett immunrendszer közötti kapcsolatokban. A toll-like receptorok felismernek patogénhez asszociált molekuláris mintázatokat (PAMP) és patogén-függő molekuláris jeleket közvetítenek a sejtbe transzmembrán (TM) proteinen keresztül. A TLR közvetített jelátviteli úton a többlépcsős aktivációs kaszkád végeredményeként olyan transzkripciós útvonalak aktiválódnak (pl. NF-ΚB – citokin termelés, sejttúlélés), amelyek fontos szerepet töltenek be a kórokozók elleni küzdelemben. A jelátviteli folyamatok közül kulcsfontosságú, amely a TLR 7 és a mieloid differenciáló faktor 88 (MyD88) által mediált. Érdekes módon a TLR 7 expresszió csökken influenza fertőzés után. Wu és mtsai. feltárták, hogy probiotikum bevitelt követően neomicinnel kezelt egereknél a bélflóra egyensúlya helyreállt és megfigyelték párhuzamban TLR 7 útvonal up-regulációját. Ezek a bizonyítékok nagyon ígéretesek, hogy a probiotikumoknak a szervezetben fontos regulációs szerepük van a veleszületett és szerzett immunrendszer folyamataiban.

Az influenza vírus patomechanizmusa, mint az egyik leggyakoribb respiratórikus virális fertőzés

Az influenza vírus az orthomyxovírusok családjába tartozik, légzőszervi infekciót (RTI) okoz. Számos humán vírus képes RTI-t okozni, amelyek a hoszpitalizáció - egészségügyi költségek, munkahelyi és iskolai hiányzások miatt terebélyes gazdasági problémát jelentenek. 90-100 nm átmérőjű RNS-vírus. A virionokat lipid kettős-membrán fedi, amelyet a gazdasejtből vesz fel. A vírus burokkal rendelkezik, amely az életképesség és immunológiai felismerés szempontjából is fontos glikoproteineket tartalmaz: hemagglutinint (HA) és neuraminidázt (NA). Az influenzavírus három jellegzetes altípusa az A-, B- és C-variánsok a mátrixfehérjék és nukleoproteinek alapján különíthetőek el.

Az influenza A (IAV) vírus okozza a legtöbb járványt, tüdőgyulladást tud elindítani és felerősítheti krónikus tüdőbetegségek tüneteit, illetve a légúti hiperreaktivitást. Neuraminidáz és hemagglutinin antigén-variációi alapján lehet további altípusokba sorolni. Az influenzavírus antigénjei évről évre változnak. A változások elősorban a HA és NA molekulákban történnek antigén-drift vagy antigén-shift útján. Az IAV elsődleges támadáspontja a tüdő epitél sejtek. A vírus sziálsavreceptorokhoz kötődik, endocitózissal kerül a sejtbe, ahol a savas közegű endoszóma a vírus és az endoszóma membránjának fúzióját elősegíti. M2-csatornán keresztül beármaló H+ ionok következtében a virális gének bekerülnek a citoplazmába.

Az IFV számos tünetet tud okozni a betegben; magas láz, köhögés, fejfájás, tüdőgyulladás. Habár a vírusra jellemző szisztémás sajátság, hogy indukálja inflammatorikus citokinek termelődését, valószínűtlen, hogy a légzőrendszeren kívül is terjedne egy komplikációmentes fertőzés esetén. Számos klinikai tünetért a helyi, nem immunsejtek által szekretált korai citokinek a felelősek. Néhány citokin, többek között az IFN-α, TNF-α és IL-1 a fertőzés helyén lokális gyulladásos reakciók és szisztémás hatásokért is felelősek. IL-6 és számos más kemotaktikus citokin, úgymint az IL-8, makrofág gyulladásos proteinek (MIP), monocita kemoattraktáns proteinek (MCP) gyorsan termelődnek. Láz, fokozott aluszékonyság, súlycsökkenés az IFN-α-nak, TNF-α-nak, IL-1-nek és IL-6 termelődésnek, aktivációnak tulajdonított. Neutofil és makrofág funkciók TNF-α, IL-1 által stimuláltak – mind a kettő citokin up-regulálja a leukocita adhéziós molekulákat a vaszkuláris endotéliumon – mediálva az első elengedhetetlen lépést az elkülönítés felé a makrofágokat és neutrofileket nézve. Van Reeth és mtsai. korrelációt találtak a bronchoalveolaris lavage folyadékban (BALF) lévő néhány citokin (IFN-α, TNF-α és IL-1) szintje és a vírus titer, neutrofil infiltráció és influenza betegség között. Lee és mtsai. egy vizsgálat során megállapították, hogy az IFN-α, TNF-α, IL-1 és IL-6 szerepet játszanak nemspecifikus és specifikus immunválaszokban.

Probiotikumok immunmoduláns szerepe influenzavírusnál, preklinikai vizsgálatokban

Számos állatkísérletes modell született arról, amelyek a probiotikumok immunválaszban szerepet játszó hatásait vizsgálta influenzafertőzés során. Influenzafertőzésben számos citokin, úgymint az IL-12 (Th1 immunválasz egyik mediátora), interferon-gamma, IL-4, IL-10, IL-1α, IL-1β, IL-6, TNF-α, IFN-α és IFN-β termelődik a légzőrendszerben. Számos olyan tanulmány, vizsgálat született az elmúlt időben, amelyek magát az influenzafertőzés enyhítését és a tünetek csillapítását vették górcső alá elsődlegesen annak érdekében, hogy orvosolják a citokintúltermelődést (citokinvihart) influenzafertőzésben.

Bifidobacterium longum MM-2. Kawahara és mtsai. detektálták, hogy szignifikánsan csökkentette ez a törzs az olyan proinflammatorikus citokinek szintjét, mint az IL-6 vagy a TNF-α. Enyhén emelkedett IFN-α szint a BALF-ban jelzi a jelentőségét ennek a probiotikumnak a natural killer (NK) sejtaktivitás fokozásában. NK sejt aktivátorok (proinflammatorikus citokin IL-1β és egyes kemokinek – MIP-2 és MCP-1) pulmonáris mRNS szintjének csökkenése jelzi ezen törzs immunmodulátor hatását influenzafertőzésben.

Lactobacillus plantarum 06CC2. Folyamatos per os adása emelkedett INF-α és Th1 citokinek (IL-12 és IFN-gamma) termelődéséhez vezetett és csökkent a TNF-α, IL-6 citokin mennyisége BALF-ban. Ez a probiotikum kontrollálta az infiltrált sejtek számát, úgymint a makrofágokat, neutrofileket a BALF-ban, fertőzött egér esetében. Kimchi-származtatott Lactobacillus plantarum és Leuconostoc mesenteroides igazolt hatásossággal bírnak a H1N1 és H7N9 influenzavírusok ellen – in vitro és in vivo is csökkentették a vírustelepek méretét.

Park és mtsai. megállapították, hogy a Lactobacillus plantarum influenzaellenes hatása nem vírustípus vagy törzs függő, felhívva arra a figyelmet, hogy ennek a probiotikumnak a hatása, általános adása segítheti enyhíteni az influenza tüneteit. A vizsgálatsorozatban 3 különböző influenzavírussal kezelt csoportot vizsgált, az eredmények a testsúlyváltozásokon, túlélési rátán és a vírus titeren alapultak.

Lactobacillus bulgaricus OLL1073R-1. Nagai és mtsai. feltárták, hogy ezen probiotikum vagy exopoliszacharidjai (EPS) per os adását követően, 4 nap elteltével az influenzavírus fertőzése enyhébb formában zajlott le, amely valószínűleg splenocitákban lévő NK sejtaktivitásnak volt tulajdonítható.

Lactococcus törzsek. A törzsek vagy a termelt exopoliszacharidjaik súlygyarapodást indukáltak és csökkentették a vírus titert a tüdőben H1N1 influenzavírussal fertőzött egerekben.

Bacillus subtilis. Starosila és mtsai. vizsgálták ezen törzs antivirális aktivitását, amely vizsgálatban nőt az influenzavírussal fertőzött egerek túlélési rátája egy dózis beadását követően.

Lactobacillus rhamnosus M21. Song és mtsai. letális influenzavírussal fertőzött egereket vizsgált, per os kezelve L. rhamnosus M21 törzzsel. Megnövekedett IFN-gamma, IL-12 szintet detektáltak, valamint csökkent IL-4 szintet, amely eredmények arra utalnak, hogy ez a törzs esetlegesen modulálhatja a betegség kimenetelét a citokinprofil változtatásán keresztül.

Bifidobacterium bifidum. Megfigyelték, hogy növelni tudja a Th1 (IFN-gamma és IL-12), valamint a Th2 (IL-4) citokinek szintjét. Kezelt egerek emelkedett szérum IgG antitest szintje és IgG1, valamint IgG2a izotípusok demonstrálják a hatékonyságát a probiotikumnak a humorális immunválaszban, Th1/Th2 válaszban. A probiotikummal kezelt csoportban az inflammatorikus citokinek (IL-6) mennyisége is csökkent. Kiso és mtsai. meg akarták vizsgálni a hosszútávú hatásait egy probiotikus terápiának. Per os Lactobacillus pentosus b240-et adtak egereknek 5 hétig és kiértékelték az inhibitoros tulajdonságait influenzavírus vonatkozásában. 34 különböző citokint/kemokint vizsgálva a tüdőben arra a következtetésre jutottak kizárva az IL-5-öt, hogy ennek a probiotikumnak az adása nem gyakorolt jelentős szignifikáns hatást az immunrendszerre a fent említett citokinek/kemokinek szekrécióját tekintve. Ennek ellenére a H1N1 fertőzött egerek túlélték a fertőzést, valószínűleg a probiotikum „védő” hatásának köszönhetően, Acot (Acot1, Acot2, Acot5), Cyr6, Egr1, Fos down-regulációja, illetve Stfa1, valamint az antivirális Rsad2 gének up-regulációja következtében a tüdőben nemfertőzött egerekben.

Az említett eredményekkel összhangban, Harata és mtsai. felfedezték, hogy per os adása Lactobacillus GG-nek és L. gasseri TMC035-nek H1N1-gyel letális dózisban fertőzött egerekben, fokozódott az IL-12, IL-6, IFN-gamma, IgA szekréció izolált PP sejtben in vitro. A L. gasseri per os önálló adásának nem volt befolyásoló hatása az IFN-gamma, IL-6 termelődésére, valamint a teljes IgA mennyiségre in vivo bizonyítva a vitális szerepét a probiotikus interakcióknak GALT sejttel influenzában.

Lactobacillus casei. Shirota és mtsai. vizsgálatai azt mutatták, hogy ez a törzs növeli nemcsak a IFN-gamma és TNF-α szintjét, hanem a lép NK sejtaktivitását is, ezért enyhíti az influenzainfekciót.

Bifidobacterium longum BB536. Egy vizsgálat rámutatott arra, hogy a súlyvesztést szignifikánsan csökkenteni tudja, gátolja a virális proliferációt a tüdőben és enyhíti a tüneteket egérmodellben, amely esetlegesen a csökkenő IL-6 szintnek köszönhető.

Lactobacillus paracasei. Kezdetben proinflammatorikus citokinszint emelkedést mutatott az alkalmazása egérmodellben, amely trend megfordult 7 nap elteltével influenzafertőzéses vizsgálat során, kivéve IL-33 esetében. A szövet-rezidens vagy a cirkuláló mieloid sejtek, valamint B sejtek száma növekedett a probiotikum adása után, virális infekció előtt – probiotikum adása magasabb ILC1 által termelt IFN-gamma és Th2 sejtet eredményezett az influenzafertőzés kései fázisában. L. paracasei peptidoglikánok adása a fertőzés előtt megnövekedett dendritikus sejtmennyiséget eredményezett, de más sejttípust nem befolyásolt, illetve szignifikánsan csökkent a vírus load.

Lactobacillus pentosus S-PT84. Egereknek intranazálisan adva indukálta az IL-12 és IFN-gamma termelést a gátorközi nyirokcsomó sejtjeiben, valamint az IL-12 és IFN-α szintet BALF-ban. Ezáltal növelte az egerek túlélési rátáját redukálva a vírus titert a BALF-ban.

Lactobacillus rhamnosus. Lee és mtsai. rámutattak, hogy esetlegesen a nyelvalatti alkalmazás IL-12 szintjét növelheti. A vizsgálatot tüdő homogenizátummal végezték. Az NK sejtaktivitás és anti-influenzavírus IgA emelkedése mellett a CD25 expresszió is nagyban növekedett az egerek tüdejében. Az eredmények azt mutatják, hogy a nyelvalatti alkalmazási mód esetlegesen hatékonyabb influenzában.

Lactobacillus acidophilus. Poorbaghi és mtsai. vizsgálataikkal rámutattak arra, hogy a mikrokapszulázott L. acidophilus probiotikum inulin prebiotikummal csökkentette a széklettel történő vírusürítést H9N2 madárinfluenzavírus esetében állatmodellben.

Enterococcus faecalis-1. Egy vizsgálat során javított a testsúlyváltozás tekintetében, növelte a szérum IgY szintet.

Egy vizsgálatban, amikor a lehetséges kölcsönhatásokat nézték Lactobacillus és csirke makrofágok között madárinfluenzavírus esetében, számos törzs (pl. L. acidophilus, L. salivarius) egyedül, vagy kombinációban elő baktériumként adva indukálta a vírusellenes válaszreakciót makrofágoknál.

Egy vizsgálat során Enterococcus faecium NCIMB 10415-öt és cink-oxid-ot adtak malacoknak immunmodulációs célból. Sertésinfluenzavírus esetében megfigyelték, hogy a probiotikumot és trivalens influenza vakcinát kapott malacok súlya szignifikánsan gyarapodott. Közöttük magasabb H3N2 specifikus antitestmennyiségeket mértek.

Ezekből az eredményekből is látszik, hogy probiotikum adása előnyös lehet olyan esetekben, amikor olyan légúti infekcióval találkozunk, amelyben magas koncentrációban szekretálódnak citokinek a légutakban.

Felhasznált irodalom

1. M. Mahooti, S. M. Miri, E. Abdolalipour, A. Ghaemi. The immunomodulatory effects of probiotics on respiratory viral infections: A hint for COVID-19 treatment? Microbial Pathogenesis. 2020. Volume 148. 104452.
2. D. Baud, V. D. Agri, G. R. Gibson, G. R. Reid, E. Giannoni. Using Probiotics to Flatten the Curve of Coronavirus Disease COVID-2019 Pandemic. Frontiers in Public Health. 2020. 8:186.