monografie Aangeboren en verworven immuunrespons De aangeboren immuunrespons is snel en functioneel, maar niet speci- Bèta-(1,3/1,6)D-glucaan Door Dhyan Groen Krachtige immunomodulator uit medicinale paddestoel fiek. Bij de vroege, niet-specifieke immuunrespons zijn verschillende te vermenigvuldigen. Bij een te laag aantal gezonde CD4-cellen neemt typen leukocyten actief: macrofagen/monocyten, granulocyten en de vatbaarheid voor opportunistische infecties toe. Lentinan zorgde NK-cellen (natural killer cellen). Met name deze immuuncellen worden voor significante toename van het aantal CD4-cellen in het bloed [1]. door bètaglucaan geactiveerd. In dieronderzoek verbeterde oraal toegediende pleuran (toegediend 72 Macrofagen en monocyten fagocyteren dode cellen, allergenen, patho- en 24 uur voorafgaande aan infectie met Haemophilus influenza) dosis­ genen en geïnfecteerde cellen; neutrofiele granulocyten schakelen pathogenen uit met behulp van zuurstofradicalen en ruimen bacteriën op; eosinofiele granulocyten zijn betrokken bij de afweer tegen parasieten; (cytotoxische) NK-cellen ruimen tumorcellen en virusgeïnfecteerde cellen op; dendritische cellen (van monocyten afgeleide immuuncellen) presenteren antigenen aan T- en B-cellen voor de specifieke afweerrespons [1,3]. Leukocyten produceren (pro-inflammatoire) cytokines Medicinale paddestoelen zoals oesterzwam (Pleurotus ostreatus/pulmonarius), shiitake (Lentinus edodes), maitake (Grifola frondosa), Coriolus versicolor, amandelpaddestoel (Agaricus blazei) en reishi (Ganoderma lucidum) hebben krachtige gezondheidsbevorderende effecten [1]. De gezondheidseffecten worden toegeschreven aan een complex van bioactieve bestanddelen, waaronder bèta-(1,3/1,6)-D-glucanen, niet-oplosbare voedingsvezels (polysacchariden) uit de celwanden van paddestoelen [2]. Bèta-(1,3/1,6)glucanen, die ook in gisten zoals bakkersgist (Saccharomyces cerevisiae) voorkomen, zijn natuurlijke immunomodulatoren [3]. Ze hebben een regulerende invloed op het aangeboren (niet-specifieke) en verworven (specifieke) immunologische systeem [1,4]. Immunomodulatoren stimuleren een te zwak werkend afweersysteem en remmen een te sterk werkend afweersysteem. Het meeste onderzoek met gezuiverde bèta-(1,3/1,6)glucanen heeft plaatsgevonden in relatie tot kanker en infecties. (signaaleiwitten zoals interleukinen, tumornecrosisfactor-alfa) waarmee ze onderling communiceren [3]. Macrofagen produceren tevens GM-CSF (granulocyte-macrophage colony-stimulating factor), een cytokine dat stamcellen (myeloïde progenitorcellen) in het beenmerg stimuleert zich te differentiëren tot granulocyten en monocyten (leukopoiese). In onderzoek is bevestigd dat bètaglucaan de leukopoiese bevordert door activering van macrofagen [12]. De verworven immuunrespons is wat langzamer, maar uiterst specifiek en doelgericht. B-lymfocyten produceren antilichamen (immunoglobulines) die gericht zijn tegen antigenen, aanwezig op pathogenen Structuur bepalend voor activiteit Bèta-(1,3/1,6)glucanen uit schimmels zijn opgebouwd uit D-glucoseeenheden. In de hoofdketen zijn deze met bèta-1,3-verbindingen aan "Pleuran uit oesterzwam is hetzelfde bètaglucaan als lentinan uit shiitake" elkaar gekoppeld (koolstofatoom nummer 1 in het ene glucosemolecuul (humorale immuunrespons). Cytotoxische T-cellen vallen geïnfecteerde afhankelijk de overlevingskans van muizen die gevoelig waren voor lichaamscellen aan (cellulaire immuunrespons). Het type cytokine dat luchtweginfectie (optimale dosis pleuran 3 mg/kg)[5]. Tevens werd in een leukocyt produceert, bepaalt of een T0-helpercel differentieert in dieronderzoek aangetoond dat lentinan en pleuran een stimulerend een Th1-cel (T-helpercel-type-1) of Th2-cel (T-helpercel-type-2). Interleu- effect hebben op de niet-specifieke en specifieke afweer tegen Listeria is gekoppeld aan koolstofatoom nummer 3 in het volgende glucose­ Binding aan receptoren immuuncellen kine-12 (IL-12), dat wordt afgescheiden door geactiveerde macrofagen, monocytogenes [4,5]. Bètaglucaan maakt een sneller en beter herstel molecuul. De zijketens hebben bèta-1,6-verbindingen (zie figuur 1). Deze Het immuunsysteem van de mens ontwikkelde in de loop van de bevordert zo de vorming van Th1-cellen. Th1-cellen produceren op hun van een infectieziekte mogelijk. Uit dieronderzoek blijkt ook dat bèta­ (basis)structuur is bepalend voor de immunomodulerende en kanker- evolutie receptoren waarmee het karakteristieke, lichaamsvreemde beurt cytokines zoals IL-1bèta, interferon (IFN)gamma, IL-2 en tumor- glucaan een excessieve ontstekingsrespons tegengaat [1,3,13]. Meer remmende werking van bèta-(1,3/1,6)glucanen [1-3,5]. Bètaglucanen uit structuren, waaronder bèta-(1,3/1,6)glucanen in de celwanden (patho- necrosisfactor (TNF)-alfa, die de cellulaire immuunrespons stimuleren. dieren overleven een gevaarlijke infectie door suppletie met bèta­glucaan. granen, die een lineaire structuur hebben met bèta-1,3 en bèta-1,4-ver- gene) gisten, bacteriën en schimmels, kan herkennen. Zodra binnen- Interleukine-4 daarentegen bevordert de vorming van Th2-cellen, die Orale toediening van WGP-glucaan verbeterde de overlevingskans van bindingen (zonder 1,6-zijtakken), missen een krachtige immunomodu- dringers zijn waargenomen, komt het immuunsysteem in actie om IL-5, IL-6, IL-10 en IL-13 produceren en die van belang zijn voor de humo- muizen die waren geïnfecteerd met de anthraxbacterie [3,14]. Lentinan lerende activiteit, maar helpen bijvoorbeeld wel bij het verlagen van de de pathogenen zo snel mogelijk uit de weg te ruimen [1,10]. PAMP rale immuunrespons [3]. De balans tussen Th1- en Th2-cellen wordt gere- remde bij proefdieren de vermenigvuldiging van Mycobacterium tuber- cholesterolspiegel en het normaliseren van de glucosespiegel [1,2]. (pathogen-associated molecular patterns), zoals microbiële bèta- guleerd door Th3-cellen. De belangrijkste (intracellulaire) regelaar in de culosis door vermeerdering van macrofagen. In-vitro testen lieten zien, Bètaglucanen uit paddestoelen en gisten verschillen onderling wat glucanen, worden herkend door PRR (pattern recognition receptors) immuunrespons is de transcriptiefactor nuclear factor kappa-B (NF-kB) dat deze macrofagen beter in staat waren M. tuberculosis te doden [1]. betreft lengte van de hoofd- en zijketens, zijtakfrequentie, driedimen- op immuuncellen als dectin-1, CR3 (complement receptor 3), LacCer Door binding van bètaglucaan aan dectin-1 op de afweercel komt een PGG uit bakkersgist was in dieronderzoek effectief tegen de MRSA- sionale structuur, wateroplosbaarheid en molecuulgewicht [1,6]. Dit (lactocylceramide), ‘scavenger receptors’ en TLR (toll-like receptors). cascade van intracellulaire processen op gang, die leidt tot activering bacterie (multiresistente Staphylococcus aureus) en verbeterde de heeft gevolgen voor de effectiviteit als immunomodulator. De hoogste Bèta-(1,3/1,6)glucanen uit medicinale paddestoelen maken gebruik van NF-kB. Activering van NF-kB induceert de transcriptie van genen overlevingskans van de dieren die waren geïnfecteerd met MRSA, met biologische activiteit hebben vermoedelijk bèta-1,3,/1,6-glucanen met van dezelfde receptoren op immuuncellen (met name dectin-1 en CR3) die coderen voor ontstekingseiwitten, zoals cytokines en chemokines, tachtig procent. Bètaglucaan helpt ook wondinfecties voorkomen [1]. een zijtakfrequentie van 0,2 (1 zijtak op elke 5 glucose-eenheden van de om het afweersysteem te moduleren en de weerstand tegen infecties, en induceert de productie van zuurstofradicalen [3]. hoofdketen) tot 0,33 (1 zijtak per 3 glucose-eenheden) waaronder lentinan kanker en straling te verhogen [1,5,10,11]. Wetenschappelijk (in-vitro-, (uit shiitake), pleuran (uit oesterzwam) en grifolan (uit maitake)[1,2,5,7,8]. ex-vivo- en in-vivo-) onderzoek toont aan dat bèta-(1,3/1,6)glucaan de Infecties PGG-bètaglucaan (uit gist) aan mensen die een risicovolle operatie Pleuran uit oesterzwam is overigens hetzelfde bètaglucaan als lentinan activiteit verbetert van immuuncellen met dectin-1-receptoren (macro- In-vitro-, ex-vivo- en in-vivo-studies bij dieren en mensen wijzen op ondergaan, leidt tot sterke daling van de kans op een postoperatieve uit shiitake (1 zijtak op elke 3 glucose-eenheden van de hoofdketen) [9]. fagen, monocyten, neutrofiele granulocyten, eosinofiele granulocyten, verbetering van de weerstand tegen infecties (virussen, bacteriën, schim- infectie, afname van het gebruik van antibiotica, een kortere opname- Andere goed onderzochte en werkzame bèta-glucaanpreparaten zijn dendritische cellen, T-lymfocyten, B-lymfocyten) en van immuuncellen mels, parasieten) door bèta-(1,3/1,6)glucaan [1-3,5,13]. Bètaglucanen duur op de intensive-care-afdeling en een lagere sterftekans vergeleken schizophyllan (uit Schizophyllum commune), PSK (polysaccharide-K of met CR3- receptoren (monocyten, granulocyten, NK-cellen) [1,2,11]. Het hebben een krachtige antivirale werking [1]. In de Verenigde Staten is met de placebogroep [3]. Intraveneuze toediening van een bèta­glucaan Krestin, een eiwitgebonden 1,3-glucaan) en PSP (polysaccharidepeptide) is daarbij gebleken dat bètaglucaan vooral de vroege, niet-specifieke pilotonderzoek gedaan met lentinan bij mensen met HIV. In de placebo­ uit bakkersgist verlaagde de kans op sepsis en sterfte bij trauma­ uit Coriolus versicolor, WGP-glucaan uit bakkersgist en AHCC (Active immuunrespons activeert. gecontroleerde studie kregen patiënten die waren geïnfecteerd met HIV patiënten [3]. >> Hexose Correlated Compound, een mengsel van bètaglucanen) [1,2]. In drie klinische studies is aangetoond dat intraveneuze toediening van (Humane Immunodeficiency Virus), intraveneus lentinan (2, 5 of 10 mg) of placebo toegediend. HIV gebruikt CD4-cellen (T4-helpercellen) om zich 44 Van Nature nr. 11 - 2008 Van Nature nr. 11 - 2008 45 monografie Een supplement met bèta-(1,3/1,6)glucaan kan onder meer worden gebruikt [1-3,15,16]: Antigeen presentatie Bètaglucaan Dendritische cel Parasieten Antigeen-antilichaamcomplexen • bij een verminderde weer- Eosinofiele granulocyt stand door milieutoxines, Bacteriën, dode cellen fysieke en mentale stress, sport of door het veroude- theelcellen, alveolaire epitheelcellen en (huid)fibroblasten [21]. Dit per dag. Bètaglucaan wordt het beste op een lege maag ingenomen, verklaart de waargenomen gunstige effecten van (uitwendig aange- tenminste dertig minuten voor de maaltijd. << brachte) bètaglucaan bij zweren, wonden, huidinfecties en (chronische) huidontstekingen [1]. Microbiële coat granulocyten spelen een prominente rol in de pathogenese van inflamCellulaire immuniteit Tc-cellen infecties; A Th-cellen (Tho) Cytokines T-cel biotica; Th1 • ter preventie van opportu­ Th2 Adaptieve (specifieke) immuniteit Mechanismen A: - Cytokineproductie (Th1 + Th2) - Macrofaagactivatie (Th1) - Lysis van geïnfecteerde cellen (Tc) - B-cel activatie B-cel Suppletie met pleuran (in voedsel en dranken) gedurende vier weken remscopische) schade aan de darmwand 51 tot 67% minder was vergeleken Humorale immuniteit Mechanismen B: - Productie van antilichamen naris) geïsoleerd (met 1,6-zijtakken op elke derde glucosemolecuul van ­chronische infectie- of de hoofdketen) met een significante, dosisafhankelijke ontstekings­ Figuur 2. Immunostimulatie door bèta- Kanker remmende en analgetische (antinociceptische) activiteit in dierexperi- glucanen uit schimmels (red. Van Nature). Een ongeremde deling van lichaamscellen in het lichaam kan allerlei menteel onderzoek, vermoedelijk door remming van pro-inflammatoire oorzaken hebben, zoals erfelijke aanleg, verkeerde eet- en leefgewoonten, cytokines [22]. chronische ontstekingen, infecties en blootstelling aan toxines [1]. Sinds In veel studies is bètaglucaan subcutaan of intraveneus toege- vijftig jaar geleden hun anticarcinogene activiteit werd ontdekt, zijn Veiligheid, bijwerkingen en contra-indicaties diend. Orale toediening van bètaglucaan beïnvloedt de immuunres- er vele in-vivo dierexperimenten gedaan die aantonen dat gezuiverde Het gebruik van bèta-(1,3/1,6)glucaan is veilig. In de Verenigde Staten heeft pons echter ook [3]. Na orale inname komt bèta-(1,3/1,6)glucaan in bètaglucanen uit schimmels de promotie en progressie van verschil- bèta-(1,3/1,6)glucaan - waaronder lentinan - de GRAS-status (Generally contact met het immuunsysteem van de darmmucosa (GALT). GALT lende vormen van kanker remmen [1,2,18]. Er is toenemend bewijs uit Recognized as Safe) [1,2]. In Japan, China en Korea worden supplementen ofwel ‘gut-associated lymphoid tissue’, omvat de Plaques van Peyer, experimenteel dieronderzoek dat inwendig (oraal) of uitwendig gebruik met gezuiverde bètaglucaan al vele jaren door artsen voorgeschreven lymfocyten verspreid in de darmmucosa (veelal IgA-producerende van gezuiverde bèta-(1,3/1,6)glucaan een kankerpreventieve werking zonder negatieve bijwerkingen [2]. Bètaglucaan reguleert het immuun- B-lymfocyten) en lymfocyten tussen darmepitheelcellen (intra- heeft en tumor-metastasering beperkt [2]. Dit komt onder meer door systeem, maar leidt niet tot overprikkeling ervan. Het intraveneus epitheliale lymfocyten). Voor een systemische werking lijkt het niet het activeren van neutrofielen, NK-cellen en cytotoxische T-cellen [1]. toedienen van gezuiverde bètaglucanen wordt afgeraden omdat dit nodig te zijn dat bètaglucaan in grote hoeveelheden uit de darm wordt Verschillende bèta-(1,3/1,6)glucanen (waaronder PSP, PSK, lentinan, granulomen, micro-embolieën, ontstekingen en pijn zou kunnen veroor- op­genomen [3]. schizophyllan) zijn getest in fase I, II en III klinische studies, met name zaken [1]. in Japan en China, en de laatste jaren ook in de Verenigde Staten. In Een voedingssupplement met gezuiverde bètaglucaan is niet geschikt Allergieën vrijwel alle studies is bèta-(1,3/1,6)glucaan bestudeerd als adjuvans bij voor kinderen onder drie jaar, mensen met een donororgaan en mensen Wetenschappers hebben vastgesteld dat bètaglucaan vooral de conventionale chemotherapie of radiotherapie bij diverse vormen van die immunosuppressiva gebruiken. Th1-cel specifieke (cellulaire) immuunrespons versterkt en zorgt voor kanker [2]. De resultaten zijn bemoedigend. Bètaglucaan verzacht de een betere Th1/Th2-balans [3,6]. Bij mensen met allergie is sprake van negatieve effecten van chemotherapie en bestraling en verbetert de Synergie een over­actieve Th2-cel specifieke (humorale) immuunrespons en kwaliteit van leven van kankerpatiënten [1,2,19]. Daarnaast kan bèta­ Bèta-(1,3/1,6)glucaan kan de effectiviteit verhogen van vaccins, antibio- een verstoorde Th1/Th2-balans. Deze mensen kunnen baat hebben bij glucaan de kankertherapie versterken. In onderzoek is bijvoorbeeld tica, immunotherapie en chemotherapie [1,17,19]. stimulering van de Th1-immuunrespons door bètaglucaan [3]. Mensen aangetoond dat bètaglucaan een synergistisch effect heeft met mono- met een verzwakte (Th1-cel gemedieerde) cellulaire immuunrespons, clonale antilichamen [1,17]. Bètaglucaan verbetert mogelijk ook de prog- Kwaliteit en dosering zoals ouderen en personen met diabetes-type-2, kunnen eveneens nose van de levensbedreigende kanker en ondersteunt het herstel van Een voedingssupplement met bèta-(1,3/1,6)glucaan werkt het beste als profiteren van de immuunversterkende werking van bètaglucaan [3]. macol. 2006;6(4):686-96 5. het bètaglucaan voor meer dan 90% gezuiverd is van verontreinigingen poiese [1,2,20]. In Japan zijn lentinan, schizophyllan en PSK inmiddels (vetten, eiwitten en mannanen), zodat het polysaccharide goed kan goedgekeurd als (aanvullend) geneesmiddel voor de behandeling van hechten aan receptoren op immuuncellen [1]. Een gebruikelijke dosis maag-, dikke darm- en endeldarmkanker [1]. voor bèta-(1,3/1,6)glucaan is 40 tot 500 mg per dag (of 2-6 mg/kg/dag. Santos-Neves JC, Pereira MI, Carbonero ER et al. A gel-forming beta-glucan isolated from the fruit bodies of the edible mushroom Pleurotus florida. Carbohydr Res. 2008;343(9):1456-62 6. Suzuki Y, Adachi Y, Ohno N et al. Th1/Th2-Balancing immunomodulating activity of gel-forming (1-->3)-beta-glucans from fungi. Biol Pharm Bull. 2001;24(7):811-9 7. Gutiérrez A, Prieto A, Martínez AT. Structural characterization of extracellular polysaccharides produced by fungi from the genus Pleurotus. Carbohydr Res. 1996;281(1):143-54 8. Yoshioka Y, Tabeta R, Saitô H et al. Antitumor polysaccharides from P. ostreatus (Fr.) Quél.: isolation and structure of a beta-glucan. Carbohydr Res. 1985;140(1):93100 9. Hobbs C. Medicinal value of Lentinus edodes (Berk.) Sing. (Agaricomycetideae). A literature review. International Journal of Medicinal Mushrooms 2000;2:287-302 10. Babícek K, Cechová I, Simon RR et al. Toxicological assessment of a particulate yeast (1,3/1,6)-beta-D-glucan in rats. Food Chem Toxicol. 2007;45(9):1719-30 11. Bobek P, Nosálová V, Cerná S. Effect of pleuran (beta-glucan from Pleurotus ostreatus) in diet or drinking fluid on colitis in rats. Nahrung. 2001;45(5):360-3 12. Tzianabos AO. Polysaccharide immunomodulators as therapeutic agents: structural aspects and biologic function. Clin Microbiol Rev. 2000;13(4):523-33 13. Tsikitis VL, Albina JE, Reichner JS. Beta-glucan affects leukocyte navigation in a complex chemotactic gradient. Surgery. 2004;136(2):384-9 14. Kournikakis B, Mandeville R, Brousseau P et al. Anthrax-protective effects of yeast beta 1,3 glucans. MedGenMed 2003;5:1 15. Babineau TJ, Hackford A, Kenler A et al. A phase II multicenter, double-blind, randomized, placebo controlled study of three dosages of an immunomodulator (PGG-glucan) in high risk surgical patients. Arch Surg 1994;129:1204-1210 16. Browder IW, Sherwood E, Williams D et al. Protective effect of glucan-enhanced macrophage function in experimental pancreatitis. Am J Surg 1987;153:25-33 17. Cheung NK, Modak S, Vickers A et al. Orally administered beta-glucans enhance anti-tumor effects of monoclonal antibodies. Cancer Immunol Immunother. 2002;51(10):557-64 18. de afweer na kankertherapie, mede door het stimuleren van de hemato­ Kupfahl C, Geginat G, Hof H. Lentinan has a stimulatory effect on innate and adaptive immunity against murine Listeria monocytogenes infection. Int Immunophar- de activiteit van antioxidantenzymen hoger vergeleken met placebo [11]. Onlangs is een bèta-(1,3/1,6)glucaan uit oesterzwam (Pleurotus pulmo- Volman JJ, Ramakers JD, Plat J. Dietary modulation of immune function by betaglucans. Physiol Behav. 2008;94(2):276-84 4. met de controlegroep. Het darmweefsel bevatte minder ontstekings­ immuunsysteem (door Tc-cellen = cytotoxische T-lymfocyten 2002;24:1839–1845 3. de significant het ontstekingsproces in de dikke darm, waarbij de (macro­ infiltraat met neutrofiele granulocyten, de oxidatieve stress was lager en B nistische infecties bij in het ziekteproces. Bij proefdieren werd acute colitis opgewekt [11]. Smith Je, Rowan JN, Sullivan R. Medicinal mushrooms: a rapidly developing area of biotechnology for cancer therapy and other bioactivities. Biotechnology Letters matoire darmziekten en zijn de belangrijkste bron van zuurstofradicalen Monocyt Chen J, Seviour R. Medicinal importance of fungal beta-(1-->3), (1-->6)-glucans. Mycol Res. 2007;111(Pt 6):635-52 2. mate van oxidatieve stress in de darmmucosa. Geactiveerde neutrofiele Complementsysteem • ter preventie van maagdarm- ontstekingsziekten, kanker). Referenties 1. rosa, ziekte van Crohn) [5,11]. De ernst van de ziekte correleert met de wegen; operatieve infecties; In acute situaties worden wel doseringen gebruikt van 500 tot 3000 mg het ziekteproces van chronische inflammatoire darmziekten (colitis ulce- Natural killer cel • ter preventie van post­ Bèta-(1,3/1,6)glucaan bindt, behalve aan immuuncellen, ook aan endo- Twee dierstudies suggereren dat pleuran een gunstige invloed heeft op Geïnfecteerde cellen (virus) Gemuteerde cellen (kanker) van de bovenste lucht- mensen met een verzwakt - Cytokineproductie - Lysis van microben en afwijkende cellen Wonden en zweren Chronische inflammatoire darmziekten • ter preventie van infecties effect van vaccins en anti­ Mechanismen: - Antigeenpresentatie - Fagocytose - Oxidatieve ‘burst’ Neutrofiele granulocyt ringsproces; • voor het versterken van het Aangeboren (niet specifieke) immuniteit Bobek P, Galbavy S. Effect of pleuran (beta-glucan from Pleurotus ostreatus) on the antioxidant status of the organism and on dimethylhydrazine-induced precancerous lesions in rat colon. Br J Biomed Sci. 2001;58(3):164-8 19. Weitberg AB. A phase I/II trial of beta-(1,3)/(1,6) D-glucan in the treatment of patients with advanced malignancies receiving chemotherapy. J Exp Clin Cancer Res. 2008;27:40. doi:10.1186/1756-9966-27-40 http://www.jeccr.com/content/27/1/40 20. Cramer DE, Allendorf DJ, Baran JT et al. Beta-glucan enhances complement-mediated hematopoietic recovery after bone marrow injury. Blood. 2006;107(2):835-40 21. Brown GD, Gordon S. Fungal beta-glucans and mammalian immunity. Immunity 2003;19: 311–315 22. Smiderle, F.R., et al., Anti-inflammatory and analgesic properties in a rodent model of a (1-->3),(1-->6)-linked Beta-glucan isolated from Pleurotus pulmonarius, Eur. J. Pharmacol. (2008), doi:10.1016/j.ejphar.2008.08.028. Th-cellen = T-helper lymfocyten 46 Van Nature nr. 11 - 2008 Van Nature nr. 11 - 2008 47