Immunsystem jz 0801212
Werbung
Ernährung Beispielbild und Immunreaktion Jürgen Zentek Institut für Tierernährung der FU Berlin Darm“gesundheit“ Futter ParasitenKontrolle Immunsystem Verdauung/ Absorption Mikrobiota 2 Gliederung • Immunsystem – Einführung und Vorbemerkungen • Entwicklung des darmassoziierten Immunsystems - Alterseffekte - Toleranzinduktion • Fütterungsbedinge Einflüsse - Hauptnährstoffe - Andere Futterinhaltsstoffe 3 Immunsystem – Basis für gesunde Tiere Schutz Toleranz discovermagazine.com/loom/2006/09/; lecithin.de Gesundheit 4 Absetzen Zeitachse Intrauterin/ Intraoval Passiv Kolostral Autonom Aktiv 5 Immunsystem • Das Immunsystem schützt den Organismus vor Umwelteinflüssen • Mechanismen - angeboren - erworben • Erwerb durch Kontakt mit der Umwelt (antigen wirksame Substanzen) 6 Immunsystem • Der Darm ist das größte Immunorgan des Körpers • Grenzfläche zur Außenwelt - Mikrobiota - Futtereiweiße - Umweltantigene 7 Gliederung • Immunsystem – Einführung und Vorbemerkungen • Entwicklung des darmassoziierten Immunsystems - Alterseffekte - Toleranzinduktion • Fütterungsbedinge Einflüsse - Hauptnährstoffe - Andere Futterinhaltsstoffe 8 Kolostrum / Milch • Wichtige Einflussfaktoren aus der Milch für das Immunsystem - Antikörper - Leukozyten, Effektor- und Gedächtnis-T- Lymphozyten - Zytokine Kelleher and Lonnerdal 2001 9 Immunreifung am Beispiel des Ferkels Abwehrkapazität Kolostralmilch Aktive Antwort Eigene Immunität Geburt 21 – 35 Tage Alter 10 Darmentwicklung • Adaptation/Reifung des Darms - Morphologie - Verdauungsenzyme - Absorptionskapazität - Mikroökologie - Darmassoziiertes Immunsystem 11 Entwicklung des GI Immunsystems • Neugeborene Ferkel - niedrige Dichte, CD2+CD4-CD8- T-Zellen • 5 Tage alte Ferkel - 1/10 der Zelldichte erwachsener Tiere • weitere Entwicklung - CD 4 ↑ (7 d), CD 8 ↑ (5-7 Wochen) 12 Immunologie des Darms Lymphknoten Haut Leber Efferent Afferent + IgA, IgM Antigene PP M Zellen + Zellen Bioaktive Substanzen Andere AP Zellen 13 Physiologische Antigenaufnahme • Immunüberwachung • Die Reaktivität des Immunsystems im Darm ist im Sinne einer aktiven Toleranz geregelt • Der Durchfluss kleiner Mengen an Futterantigenen ist wichtig - Interaktion von Nahrung- und Futterantigenen mit B-Zellen, - Sekretion von Immunglobulinen und T-Zellen via Bindung von Peptiden in MHC-Molekülen, - Interaktion mit T-Zell Rezeptoren 14 Unphysiologische Antigenaufnahme • Polymerischer Ig receptor (pIgR/SC) knock-out Maus - Keine sIgA und IgM Antikörper - Reduzierte gastrointestinale Barriere - Erhöhte Aufnahme von Futter-/Bakterientigenen - Hyperreaktives Immunsystem, Risiko: - Anaphylaxie - Systemische Sensibilisierung 15 Mikrobiota des Intestinaltrakts • Mikrobielle Gemeinschaft im Darm = Mikrobiota • Im Idealfall stabiles System • Intestinalfora unterstützt die Entwicklung des Immunsystems - Stimulierung der Immunentwicklung - Stoffwechselprodukte – Epithelfunktion - Abwehrsystem per se 16 Komplexe bakterielle Diversität Lebensgemeinschaft Säugetierorganismus besteht aus 1014 Zellen 90% prokaryontische Zellen 10% eukaryontische Zellen Bifidobakterien Eubacterium Enterobacterium 2% 16% 26% 30 – 60% noch unbekannt 14% 3% 1% Kokken Lactobacillus Clostridium 38% Bacteroides & Fusobacterium Simon 17 Gliederung • Immunsystem – Einführung und Vorbemerkungen • Entwicklung des darmassoziierten Immunsystems - Alterseffekte - Toleranzinduktion • Fütterungsbedinge Einflüsse - Hauptnährstoffe - Andere Futterinhaltsstoffe 18 Immunsystem • Futterzusammensetzung - Unterstützung des Immunsystems durch optimierte Futterzusammensetzung - Futterkomponenten - Nähr- bzw. Zusatzstoffe - Direkt oder indirekt über die Interaktion mit der Darmmikrobiota 19 Organische Säuren Resistente Stärke Eubiose Probiotika Pufferkapazität ↓ Bacteroides Eubakterien Peptokokken Peptostreptokokken Enzyme Vorteil durch •Unterstützung von Verdauung und Absorption •Suppression exogener Bakterien •Stimulierung des Immunsystems •Synthese (Vitamine) MOS MCFA Optimale ileale Verdaulichkeit Laktobazillen E. coli Streptokokken Veillonellen Darmflora FOS Nachteil durch •Bildung schädlicher Metaboliten •Produktion von Toxinen •Produktion von Karzinogenen 1,3-1,6-β-G Proteinüberversorgung Hygienemängel Mykotoxine Dysbiose Cl. perfringens Staphylokokken Proteus Pseudomonas Erkrankungen (evtl.) durch •Toxine •Infektion NSP Viskosität 20 Fütterung und Darmgesundheit • Optimale Rationszusammensetzung Mikroflora • Hygiene • Zusatzstoffe Fütterung - Zugelassene Zusatzstoffe - Andere Produkte mit Immunsystem Verdauung unterschiedlichem Status 21 Effekte auf das Immunsystem • Kohlenhydrate - Präbiotika - 1,3/1,6-Glukane - Mannane, FOS u.a. • Fettsäuren - n-3/n-6-Fettsäuren • N-haltige Substanzen - Betain - Nukleotide - Aminosäuren • Anorganische Stoffe - Spurenelemente • Sonstige Substanzen - Probiotika - Phytogene Additive Mikrobiota → Verdauungsphysiologie Immunsystem 22 Kohlenhydrate und Immunsystem • Präbiotika, komplexe Kohlenhydrate -> widersprüchliche Ergebnisse - Mannanoligosaccharide - Zelluläre und humorale Immunantwort ↑(Nochta et al. 2009) - Kein Effekt auf Immunparameter (Castillo et al. 2008) - Fruktooligosaccharide - Inulin 23 Fettsäuren und Immunsystem • Fette -> Fettsäurenmuster in Organen und Geweben sowie auch in der Muttermilch • n-3-Fettsäuren liefern nicht nur Energie, sondern haben auch nachhaltigen Einfluss auf das Immunsystem • Immunmodulierende Wirkung von mehrfach ungesättigten n-3 Fettsäuren können Versuchsergebnisse beeinflussen 24 n-3-Fettsäuren n 6-Fettsäuren n 3-Fettsäuren Effekte auf Eicosanoide 1. Serie Prostaglandine 2. Serie Prostaglandine entzündungsfördernd („pro“phlogistisch) 3. Serie Prostaglandine entzündungshemmend („anti“phlogistisch) 25 Aminosäuren und Immunsystem • Aminosäurenbedarf für die Proliferation • Sonderwirkungen einzelner Aminosäuren • Arginin: - Stickstoffmonoxid - Makrophagenfunktion - Darmbarriere - Gefäßentwicklung 26 Aminosäuren und Immunsystem • Glutaminsäure - Bei neugeborenen Ferkeln nahezu vollständig in der Darmschleimhaut metabolisiert • Glutamin - Konditionell essentiell - Stress, Infektionen, Absetzen (?) - Superoxidbildung in Neutrophilen, bakterizide Funktion ↑ 27 Aminosäuren und Immunsystem • Glyzin - Glutathionbildung - Signaltransduktion - Substrat für den Darm • Lysin - Muzinbildung - Immunglobuline - Darmzottenbildung 28 Aminosäuren und Immunsystem • L-Methionin - Glutathion - Homocystein - Taurin - 2-hydroxy-4- methylthiobutyrate -> eNOS Expression, Blutfluss, Absorption von Aminosäuren (Wu et al. 2007) • Threonin - Muzinsynthese, Barrierefunktion - Umsatz im Darm bis zu 60% 29 Aminosäuren und Immunsystem • Tryptophan - Geringere Plasmakonzentrationen bei Schweinen mit Lungenerkrankungen - Kritisch für Funktion von Makrophagen und Lymphozyten - Tryptophan stimulierte in entsprechenden Untersuchungen die angeborene Immunreaktion (Melchior et al. 2006; Floc'h and Seve 2007) 30 Futterzusatzstoffe • Darmstabilität, Gesundheitsförderung Produktgruppe Wirkung Mikroflora Säuren bzw. deren Salze Weitere Effekte Durchfall ↓ Spurenelemente Durchfall ↓, Darmwand, Cu, Zn Immunsystem Probiotika Enzyme Darmwand, Immunsystem Verdauung ↑ 31 Spurenelemente und Immunfunktion Element Bedeutung für das Immunsystem Zink +++ Kupfer (+) Eisen + Mangan + Kobalt + Selen ++ Jod + Molybdän + Mangelsymptom Immunsuppression 32 Mechanismen von Probiotika Wachstumshemmung Immunmodulation − Pathogene/ − Schädliche Bakterien Adhärenz ↘ Wachstumshemmung Stimulation − Bifidobacterien − Lactobacillen Adhärenz ↘ Wachstumshemmung Probiotika Lactat Lactatverbrauchende Bakterien Kurzkettige Fettsäuren − − − − − pH ↓ Epithelzellwachstum ↑ Blutfluss Colon ↑ Motilität Absorption von Wasser, Mineralien ↑ − Mucusproduktion ↑ Mod. OHASHI and USHIDA 2009 33 Probiotika und Immunfunktion • Enterococcus faecium bei Ferkeln/Sauen - Blut IgG ↓ - CD8+ - intraepitheliale Lymphozyten ↓ Scharek et al. 2005, Tedin et al., in prep - B-Zellen im Sauenblut ↑ Tedin et al. in prep. - SCC +, CD14+ in der Milch ↓ 34 Morphometrie Villus Crypt 12 26 34 54 - Effekte des Probiotikums n.s. - Alter p<0,05 Lena Martin 35 Schlussfolgerung • Verdauungstrakt und Immunsystem durchlaufen einen Reifungsprozess • Nahrungsfaktoren und intestinale Mikroflora haben erheblichen Einfluss auf die Immunfunktion • Die Ernährung von Muttertieren und Neugeborenen ist von besonderer Wichtigkeit 36
