Цитокины, грибы и онкология

Цитокины модулируют иммунный ответ организма. Грибы обладают рядом полезных медицинских свойств. Меня привлекла статья об иммунномодулирующих свойствах грибов и их применении в онкологии.

Цитокины и рак

ПаттернЦитокиныЭффект
TH1IFN-γ, IL-12, TNF-αСтимулирует иммунный ответ раку
TH2IL-4, IL-5, IL-13Снижают TH1
TH3/TregTGF-βМодулируют TH1
Про-воспалительныеIL-1, IL-6, IL-8, TNF-αВызывают воспаление

Доминирующим TH1-цитокином является IFN-γ, который отвечает за стимуляцию клеточного иммунного ответа. Клеточный иммунитет имеет важное значение в противоопухолевой реакции, поскольку NK (natural killer) и CD8 + Т-клетки, а также опухолевые макрофаги могут разрушать опухолевые клетки. Кроме того, IFN-γ увеличивает количество клеточных функций, таких как представление опухолеспецифических антигенов и продуцирование опухолевых цитокинов. Использование грибов, которые увеличивают [концентрацию] IFN-γ и стимулируют ответ TH1, полезно для раковых больных.

В отличие от ответа TH1, ответ TH2 обычно не ассоциируется с иммунным ответом на рак. Реакции TH2 связаны с аллергией и астмой и включают цитокины IL-4, IL-5, IL-13, а иногда и IL-10. Самое главное, IL-4 и IFN-γ перекрестно регулируют друг друга. IFN-γ уменьшает продукцию IL-4, а IL-4 снижает продукцию IFN-γ. Таким образом, апрегуляция TH2 может нанести ущерб больным раком, поскольку он уменьшает IFN-γ и снижает клеточный иммунный ответ к раку.

Регулирование ответа Т-клеток осуществляют клетками Treg, также называемыми клетками TH3 или Treg. Хотя существует много категорий клеток Treg, большинство Tregs продуцируют TGF-β (трансформирующий фактор роста бета). Эти цитокины были обнаружены благодаря их способности увеличивать рост опухолевых клеток, на фоне уменьшения ответа TH1. TGF-β также может уменьшать TH2-ответы.

При рассмотрении иммуномодулирующих эффектов грибов нам подходят:

  • стимулирующие ответ TH1,
  • уменьшающие ответы TH2 и Treg.

Грибы, которые уменьшают воспаление, могут иметь дополнительное преимущество за счет снятия усталости, тревоги и других симптомов за счет уменьшения воспалительных цитокинов  (IL-1, IL-6, TNF-α).

Грибы и цитокины

цитокины

Авторы статьи рассматривают 5 видов грибов:

  • Шампиньоны (agaricus);
  • Рейши;
  • Кордицепс;
  • Траметес разноцветный (turkish tail);
  • Майтаке (грифола курчавая)

Меня заинтересовало то, что рейши и кордицепс снижают концентрацию фермента MMP-9. Этот фермент сильнее выражен во время рака и аутоиммунных заболеваний. Также его повышенная активность мешает заживлению эрозии роговицы. Еще не так давно я планировать рассмативал варианты курса доксициклина или иммуннодепрессантов для ускоренного заживления эрозии роговицы как раз затем, чтобы уменьшить концентрацию MMP-9. Оказывается это можно сделать столь значимых интервенций, а всего лишь грибами.

В исследовании (бесплатный полный доступ) подробно рассматриваются исследования каждого из перечисленных грибов и его иммунномодулирующих свойств. Таблицы настолько нагляды и понятны, что не хочу сюда их копировать. Снижение Th2 и Treg, повышение Th1 и другие потенциально полезные для онкологии изменения в иммунной системе.

Грибы и рак

Хочется остановиться на том, что перечисленные выше грибы успешно дополняют терапевтический эффект препаратов химиотерапии и даже радиотерапии. Совместное применение определенных грибов с определенными препаратами при определенных видах рака значительно снижало смертность и прогресс болезни.

Как пример таблица из исследования:

Chemotherapeutic AgentIndicated Mushroom
TrastudzumabPSK (turkey tail)
CyclophosphamideReishi
CisplatinMaitake, Cordyceps, reishi
DocetaxelPSK (turkey tail)
DoxorubicinAgaricus

Например, «индюшиных хвост» значительно увеличивает цитотоксичность Герцептина (ммн трастузумаб). Или кордицепс может увеличивать цитотоксичность цисплатина.

Бета-глюканы из рейши очень сильно повышали выживаемость мышей после радиционного облучения.

Type of CancerIndicated Mushroom
Nonsmall-cell lung cancerCordyceps
Lung cancerReishi
Gastric cancerPSK (turkey tail)
Hepatocellular carcinomaAgaricus, reishi
LeukemiaAgaricus, reishi
LymphomaCordyceps
Breast cancerReishi, maitake, turkey tail
Colon cancerMaitake, reishi, turkey tail
Prostate cancerReishi
SarcomaReishi

Медицинские грибы, модулирующие цитокины, — это относительно новая (не более 5 лет) вспомогательная терапия в лечении различных видов рака. Эффекты этих грибов я склонен экстраполировать с рака на модуляцию работы иммунной системы в целом. Что может быть полезно для аутоиммунных заболеваний.

Выводы

  • Грибы могут модулировать работу иммунной системы, в частности выраженность тех или иных цитокинов;
  • Грибы могут вполне успешной вспомогательной терапией как для химиотерапии, так и для радиотерапии;
  • Этому молодое поле научных исследований, за которым стоит с интересом следить.
Поделиться:

Эритритол, пентозофосфатный путь и ожирение

В майском PNAS вышла статья «Эритритол – метаболит пентозофосфатного пути, связанный с увеличением жировой массы у молодых людей».

Пару месяцев назад я писал небольшую заметку о пентозофосфатном пути метаболизма глюкозы (PPP). Напомню основные вещи: PPP – альтернативный путь метаболизма глюкозы, в ходе которого образовываются пятифосфатные сахара, их самые восстановленные формы. Например, D-рибоза, которая восполняет гликоген как минимум не хуже глюкозы. Также 5P-формы являются компонентами АТФ, ДНК, РНК и прочих важнейший белковых структур. Вместе с 5P-сахарами образуется мощнейший восстановитель NADHP.

Джек Круз спекулировал, что именно пентозофосфатный путь и D-рибоза позволяют Виму Хофу бегать марафоны без подготовки: как в пустыне, как и за полярным кругом. Небольшое количество источников говорит о том, что PPP активирует стресс: кислород, УФ-спектр, холод, возможно что-то еще.

Эритритол – алкогольный сахар, такой же сладкий как глюкоза, но почти не усваивающийся организмом. Почти нет калорий, нет влияния на гликемический индекс. За что и любим ЗОЖ-сообществом. Пока вернуться к статье.

Статья посвящена биомаркерам в крови подростков, которые изменяются при поступлении в американские ВУЗЫ и корреляция изменений этих биомаркеров с увеличением жировой массы ребят. Это лонгитюдное исследование, которое длилось несколько лет.

В исследовании говорится, что вес 75% ребят претерпевает изменения во время поступление в первые пару лет обучения – полнеют.

Молодых людей разделили на 2 фенотипические группы по уровню гликированного гемоглобина. HbA1c > 5,05% и HbA1c < 4,92%. Со временем смотрели какие маркере биохимии крови соответствовали росту жировой массы.

Предыдущие подобные исследования отмечали изменения в липопротеинах, маркерах воспаления, уровне жировых кислот, прекурсорах гликолиза и, что интересно, концентрации BCAA. Все верно, статистически большая концентрация BCAA соответствовала большему набору жира. Хотя корреляция была слабой. И важно, что это не означает того, что BCAA приводят к ожирению. Это значит, что у полных людей концентрация BCAA будет немного выше. Это же они нашли и в этом лонгитюде, но корреляция была очень низкой, статистически незначимой.

Эдогенный эритритол

Исследователи доказали с помощью изотопных меток, что эритриол синтезируется эндогенно в ходе пентозофосфатного пути метаболизма глюкозы!

Эритритол из пентозофосфатного пути

И что в «гипергликемической» группе концентрация метаболитов эритритола была в 13,4 раз выше! Хотя лактат и фруктозы были заметно ниже.

Выводы исследователей

Что эритритол может быть как-то связан с ожирением. Нужны дополнительные исследования.

Моя критика

Напоминает ситуацию с атеросклерозом и холестерином. Приехали на пожар, увидели пожарных и решили, что пожарные приводят к пожару. Хотя они его тушат. То есть рост концентрации эритритола при росте жировой ткани не говорит о том, что это именно эритритол (который на 90% просто выходит с мочей) приводит хоть как-то к ожирению.

Моя догадка

Пентозофосфатный путь активируется стрессом. Повышенная концентрация глюкозы в крови, вне всяких сомнений, хронический стресс для организма, и совсем не горметический (не приводящий к ответной положительной реакции организма).

Для меня это скорее знак того, что у организма есть ряд встроенных «защит» от метаболических проблем, часть из которых мы не знаем или знаем очень плохо.

Что мы можем синтезировать эритритол эндогенно в ходе PPP – это очень интересно. Но делать из этого выводы о том, что эритритол может способствовать ожирению – для меня очень нелогично.

Поделиться:

Жиры и глюкоза, глюкоза. Влияние диеты на здоровье митохондрий

В предыдущих заметках мы разобрались с тем, как метаболизм жиров и глюкозы отличается на уровне ЭТЦ митохондрий. Углеводы драйвят NADH-метаболизм через Комплекс I. Жиры «качают качели» в сторону FADH2 и Комплекса II.

Что не менее важно, жиры и глюкоза – это именно качели. Метаболизм жиров приводит к обратимой деградации Комплекса I, тем самым помогая метаболизму себя с помощью обратного потока электронов (reverse electron transport, RET) и супероксида О2—; и одновременно подавляю поток электронов через NADH и Комплекс I.

Теперь давайте посмотрим, что будет если мы будем пытаться стимулировать Комплекс I и II одновременно и подумаем на тем, чем это обернется для наших митохондрий.

В этом нам поможет заметка Петро Добромыльского Protons: Superoxide. И исследование из этой заметки за авторством Мюллера и коллег: «High rates of superoxide production in skeletal-muscle mitochondria respiring on both complex I- and complex II-linked substrates».

Авторы этого исследования работали с изолированными митохондриями. Ни цитоплазмы, ни цикла Кребса, ни других клеток, ограниченное время функционирования и так далее. Нашим целям это помогает тем, что они вынуждены были снабжать изолированными митохондрии субстратами, напрямую стимулирующими поток электронов через Комплекс I и Комплекс II.

Малат и глутамат для NADH и Комплекса I, сукцинат для FADH2 и Комплекса II. На выходе они измеряли выделения митохондриями реактивного вида кислорода H2O2, его гораздо удобней измерять, чем супероксид О2—.

Малат+глутамат (Комплекс I) давали 30 (пмоль * мин-1 * мг-1) H2O2;

Сукцинат (Комплекс II) давай 400 пмоль H2O2;

Сукцинат+малат+глутаман (Комплексы I и II, думайте о жире и глюкозе вместе) давали 2000 пмоль H2O2.

Заметки исследователей

Глутамат стимулировал генерацию H2O2, в то время как малат подавлял. Это связано с функцией малата в цикле Кребса. В рамках выбранной темы не буду останавливаться. Есть в самом исследовании и в тексте Добромыльского.

In vivo сукцината не так уж и много в цикле Кребса. В данном случае речь шла о супрафизиологическом количестве сукцината. То есть в реальности жиры (как мы выяснили в прошлой заметке) будут приводить к RET и О2—, но в меньшем количестве, чем в исследовании.

Для генерации большого количества реактивных видов кислорода через одновременную стимуляцию Комплекса I и II, не нужно большого количества концентрации субстратов. Все вполне укладывается в физиологические рамки.

Комментарий Петро

Сводится к тому, что речь идет об обжорстве. Цикл лимонной кислоты дает нам 3 NADH и 1 FADH2 из одной молекулы ацетил КоА. Петро про это явно не пишет, но подразумевается, что избыток пищи сам по себе (обжорство при постоянной доступности углеводов для современного мира) может привести к таким последствиям.

Добромыльский привязывает этой с нейронами. С его точки зрения с гипергликемией организму сложно спорить. И при избытке глюкозы нейроны будут вынуждены потреблять глюкозу вместо лактата и кетонов. Автоматически попадая в супероксидную ловушку.

Мое мнение

Сначала я должен пояснить качели пользы/вреда реактивных видов кислорода (супероксида в частности). Они нужны для нормального функционирования митохондрий. Биогенеза митохондрий не будет без супероксида. Но правило too much of a good thing is bad работает и с супероксидом. ДНК митохондрий (мтДНК) в отличие от ДНК клетки гораздо хуже защищены от оксидативного стресса. И если некоторое количество «кислородного стресса» может стимулировать биогенез митохондрий, то большим количество реактивных видов кислорода митохондрии не справиться – они ее рано или поздно разрушат.

То есть комбинация глюкозы и жиров убивает наши митохондрии огромным количеством реактивных видов кислорода.

В реальной митохондрии все будет усложняться гормонами, в частности инсулином. ПНЖК, как вы помните, делают клетку более чувствительной к инсулину (при большом количества жиров нам нужна физиологическая невосприимчивость инсулину). В клетку проникает еще больше глюкозы, чем это было бы без жира.

Пирожки в масле, беляши, «картошка» с маргарином и прочее мучные и сладкие радости убивают наши митохондрии генерацией супероксида.

Одно из основных правил здорового питания для меня, таким образом, очень простое. Углеводы+белки или белки+жиры. Комбинации углеводов и жиров я стараюсь избегать. Как и частого обжорства углеводами.

Grand Finale

Метаболизм жиров деградирует Комплекс I. Таким образом не имеет недостатков, связанных с обжорством глюкозой и глюкозой/жирами. То есть жиры не могут очень быстро убить нам митохондрию и клетку.

Но при этом метаболизм жира даст нам дополнительно количество реактивных видов кислорода. Что может быть и хорошо, и плохо. Все зависит от контекста.

 

P.S. Я упустил тот момент, что для генерации супероксида нужен высокий потенциал мембраны. Но это также связано с обилием восстановленного CoQ и невозможностью транспортировки электронов парой CoQ в Комплекс III.

 

Поделиться:

Влияние метаболизма жиров на Комплекс I дыхательной цепи переноса электронов

Давайте начнем с того, чем закончили в прошлый раз. Глюкоза «предпочитает» Комплекс I ЭТЦ митохондрий, и ее метаболизм генерирует NADH/FADH2 в пропорции 5:1. Жиры стимулируют поток электронов через Комплекс II и похожие структуры, и генерируют NADH/FADH2 в пропорции примерно 2:1. Не забываем при этом, что FADH2 восстанавливает CoQ до CoQH2.

С метаболизмом жиров нам поможет разобраться статья Guaras et al “The CoQH2/CoQ Ratio Serves as a Sensor of Respiratory Chain Efficiency”.

Резюме:

  • Путь электронов через FADH2 приводит к восстановлению CoQ до CoQH2;
  • Высокое соотношение CoQH2/CoQ (восстановленного коэнзима Q по отношению к обычному) приводит к тому, что электроны не могут быть перенесены в Комплекс III, возникает обратный поток электронов (RET, reverse electron transport);
  • Этот обратный поток электронов (RET) приводит к созданию супероксида О2—;
  • RET и генерация реактивных видов кислорода приводит к частичной [и обратимой] деградации Комплекса I;
  • Подавление функции Комплекса I (NADH) и большая выраженность Комплекса III являются адаптацией организма к метаболизму жиров.

Невероятно информативная статья. Сложно даже что-то разжевывать еще более. Но давайте чуть более «помусолим» отдельные пункты.

Восстановление CoQ – часть метаболизма FADH2 (вспоминайте цикл Кребса). Если у нас много восстановленного CoQ и мало его окисленной пары, то снизятся объемы переноса электронов к Комплексу III.

Раз электроны не смогут двигаться «вперед», то они пойдут «обратно» по электронной цепи. Создавая при этом супероксид О2— (не обычный кислород О2, а отрицательно заряженный и очень реактивный ион). О2—  будет восстанавливать супероксиддисмутаза до Н2О2.

Соответственно, обратный поток электронов и реактивные виды кислорода начнут деградацию Комплекса I. Что «усилит» метаболизм через FADH2 (из жиров, грубо говоря).

Важно заметить то, что это физиологический, а не патологический процесс. Так организм в нормальных условиях регулирует метаболизм в зависимости от диеты.

Реактивные виды кислорода очень важны для нормальной функции митохондрий. Но этот как раз тот момент, когда разница в лекарстве и яде в дозировке.

Из интересных вещей хочу заметить, что гипоксия (например) продолжительная гипоксия восстанавливает Комплекс I. Вспоминайте о пранаямах.

Авторы не упоминают, что именно они подразумевают под деградацией Комплекса I. Поэтому не совсем ясно какой временной лаг будет оптимальный при переключении метаболизма с жиров на углеводы. Например, вряд ли окисление цистеиновых белков можно быстро восстановить. Очевидно, переключение не будет «мгновенным» и резкое переключение с кето на глюкозу не стоит рекомендовать.

Выводы для любителей кето:

  • Метаболизм жиров приводит к обратимой деградации Комплекса I;
  • Это не патология, а физиологическая адаптация организма к метаболизму жиров;
  • Метаболизм жиров (судя по всему) будет связан с повышенным уровнем генерации реактивных видов кислорода (в данном случае плохо и хорошо зависит от контекста);
  • Первичная кето-адаптация может быть долгой и мучительной (допустим, для веганов), так и резкая обратная адаптация к глюкозе после продолжительного кето может иметь негативные последствия.

Дальше я предлагаю следующее. Мы все знаем, что комбинация жиры + глюкоза вредит метаболическому здоровью. Давайте в 3-ей части посмотрим, что будет происходить, если мы «кормим» Комплексы I и II одновременно.

Поделиться:

Эволюция, углеводы и функция щитовидной железы

Как вы знаете, уровень Т3 в кето-диете падает. Это, скажем так, является поводом для некоторой озадаченности для LCHF-публики. Что значит снижение Т3, плохо ли это или хорошо – этими и подобными вопросами логично задаваться в подобной ситуации.

Иногда так замечательно выходит, что смена перспективы решает одни проблемы и актуализирует другие. Это и сделал Вольфганг Копп в статье «Питание, эволюция и уровень тироидных гормонов – связь с йододефицитными заболеваниями?»

Вводные:

  • Уровень гормонов щитовидной железы и в частности Т3 зависит от наличия углеводов в диете;
  • Высокоуглеводная диета ассоциируется со значительно более высокими показателями Т3 по сравнению с низкоуглеводной диетой;
  • Наши предки до эпохи земледения ели значительно меньше углеводов (хотя в желудках древних людей находят пшеницу, что тоже важно заметить) и как следствие обладали меньшими значениями Т3;
  • Добавление значительного числа углеводов к низкоуглеводной диете ассоциируется со значительным увеличением концентрации Т3;
  • Большая концентрация Т3 ассоциируется с большими потребностями в йоде; во многих регионах Мира потребность йода превышает доступность;

 

Уровни щитовидных гормонов и питание:

  • Во время голодания концентрация Т3 в крови снижается до плато в 50% примерно в течение 4-6 дней, в это же время уровень [неактивного] изомера rT3 (reverse T3) повышается, а уровень Т4 остается неизменным;
  • Исследования показали, что Т3 снижается не из-за голодания, а из-за снижения углеводов в диете;
  • Рефид белками и/или жира не имеет значительного эффекта на уровень Т3; а около 160 грамм глюкозы полностью восстанавливают уровень Т3;
  • Низкоуглеводная диета ассоциируется с более низкими уровнями Т3; меньше 20 грамм углеводов – Т3 снижается на 50% по сравнению с контрольной группой;

Резкое снижение Т3 на низкоуглеводном питании НЕ связано со снижением поглощения кислорода и с симптомами функционального гипотериодизма (непереносимость холода, сухая кожа, сонливость). Не смотря на сниженные уровни Т3, базовый уровень ТТГ (TSH) в норме или даже немного снижен. Отсутствие клинических симптомов и ТТГ в норме или немного сниженный говорят о том, что организм не страдает из-за снижения Т3 на низкоуглеводной диете.

Причины изменения уровней гормонов щитовидной железы при добавлении углеводов недостаточно ясны.  Судя по всему, пониженный Т3 связан со сниженной периферийной конвертацией Т4 в Т3: в «обычных» условиях заметная часть Т4 (30-40%) периферийно конвертируется в Т3. И в период углеводного голодания периферийный синтез переключается с Т3 на rT3. Изомер rT3 не обладает значим гормональным действием, поэтому получаем общее снижение гормональной активности Т3. При добавлении углеводов в диету начинается периферийный синтез активной Т3 формы.

До эпохи земледения люди зачастую питались низкоуглеводной диетой. Допустим во время ледниковых периодов диета людей не превышала 10 грамм углеводов в день (ссылки на каждое заявление в оригинале присутствуют). В связи с этими историческими данными «неподобающим» уровень Т3 можно считать современный, а не тот, что мы имеем во время голодания и на кето-диете.

Связь с йододефицитными заболеваниями?

Копп предлагает следующее объяснение

С началом эпохи земледелия уровень Т3 человек мог вырасти примерно в 1,5 раза. Это создает дополнительную потребность в йоде. Которая не всегда может быть закрыта нутриентами. Автор предполагает, что изначально уровне Т3 в почте, вероятно, хватало, чтобы обеспечить более низкую потребность в йоде. С началом земледелия и истощением почв уровень йода из локальной диеты часто недостаточен. Отсюда и заболевания.

Выводы для поклонников кето-диеты:

  • Кето не убьет вашу щитовидную железы;
  • Это не кето «снижает» уровень Т3, а присутствие большого количества углеводов в диете поднимает Т3;
  • Поднятый Т3 увеличивает потребность в поступающем с диетой йоде; в тоже время сниженный Т3 на кето понижает потребность в йоде.

Как я и говорил, смена перспективы может многие проблемы поставить «с ног на голову».

Поделиться: