Dr. Ládi Szabolcs – A béta-glükánok szerepe a tumorterápiában
Évek óta ismert tény, hogy az élesztő sejtfalából és más forrásokból származó béta-glükánok számos kedvező élettani hatással rendelkeznek mind a kardiovaszkuláris rendszer, mind pedig a természetes immunitás vonatkozásában. A fertőzések megelőzésében és leküzdésében játszott szerepükön túl bebizonyosodott, hogy a leukociták CR3 (complement receptor 3) receptorainak aktiválásával képessé teszi ezen sejteket, hogy elpusztítsák a C3 komplement fragmentumok által megjelölt tumorsejteket. A tumorok jelentős része tumorellenes monoklonális antitestekkel (mAb) és természetes antitestekkel aktiválja a komplement rendszer klasszikus útját. A sejtszintű és molekuláris szintű hatásmechanizmust feltáró tanulmányok kimutatták, hogy a szájon át bevitt élesztő-béta-glükánokat a magrofágok kebelezik be és dolgozzák fel. Ezek a makrofágok olyan fragmentumokat választanak ki, amelyek aktiválják és képessé teszik a CR3 receptorral rendelkező neutrofil granulocitákat a C3 komplement fragmentumokkal megjelölt tumorsejtek elpusztítására.
Kiterjedt tanulmányok preklinikai állatkísérletes modelleken bizonyították az orális élesztő-béta-glükán és a monoklonális antitestek (mAb) terápiás kombinációjának hatékonyságát a tumorok regressziójában és a hosszú távú túlélés vonatkozásában. Ez felveti a lehetőségét annak, hogy béta-glükánok adagolásával növelni lehetne a monokonális antitestek klinikai terápiás hatékonyságát a humán tumorterápiában.
Bevezetés
Bár számos kínai és japán tanulmány született az immunstimulánsok használatával kapcsolatban a daganatterápiában, a nyugati orvostudomány mégis alig ismeri ezeket a vizsgálatokat. Ennek oka részben a nyugati típusú módszerek előnyben részesítése (nem számít, mennyire toxikusak vagy hatástalanok), részben merő tudatlanság ezen anyagok mibenlétét illetően. Amikor nemrég megkérdeztem egy jól ismert hazai onkológust az immunstimulánsokról alkotott véleményéről, azt a választ kaptam, hogy nem érdekli a téma, mert „nincsenek adatok”. Valójában közel száz publikáció ismert a tudományos szakirodalomban a béta-glükánok és más hasonló molekulák immunológiai hatékonyságáról in vitro, állatkísérletes modellekben és humán vizsgálatokban egyaránt. Ezen tanulmányok egy része az élesztősejtből származó 1-3, 1-6 béta-glükánokkal foglalkozik, amelyek valójában komplex szénhidrát-molekulák. Nagyon hasonló szerkezetű molekulákat vontak ki gombákból (Lentinan, Curdlan), árpából, sőt még datolyából is – ezekkel a hatóanyagokkal a tanulmányok másik csoportja foglalkozik. Immunológiai hatékonyságukat legkevésbé a molekulák forrása határozza meg, a molekulaszerkezet és a molekula mérete sokkal fontosabb tényezőnek bizonyult. A páciens szempontjából a megalapozott tudományos háttér és az ár a legfontosabb szempontok, mindezeket a szempontokat figyelembe véve az élesztőből kivont béta-glükánok nyerik meg a versenyt.
A béta-glükánok előfordulása, szerkezete és legfontosabb tulajdonságai
A béta-glükánok olyan glükóz-polimerek, amelyeket a növények és mikroorganizmusok széles spektruma szintetizál a zabon, árpán, gombaféléken, tengeri algákon és bizonyos baktériumokon át az élesztősejtekig. A tradicionális gyógyászatban évszázadok óta használják, de molekulaszerkezetük leírása, meghatározása egészen a 20. század derekáig váratott magára. A baktériumokban található béta-glükánok lineáris szerkezetűek, 1-3 kötésekkel összekapcsolt, egyenes szénhidrátláncok. A zabban és árpában található béta-glükánokban rövid, 1-3 kötésű szakaszok kötnek össze 1-4 kötésű, hosszabb szénhidrátláncokat. A gombák hosszú, 1-3 kötésű láncairól rövid, 1-6 kötésű oldalláncok ágazódnak le, amelyek az élesztősejtek esetében egészen hosszú oldalláncokat képeznek (1. ábra). Ezek a látszólag kicsiny különbségek nagy biológiai aktivitásbeli eltéréseket eredményeznek, valamint a molekulák izolálhatóságát is meghatározzák: a gombák esetében forró vízzel extrahálhatóak, míg az élesztő sejtfalának poliszacharidjai vízben oldhatatlanok.
Az élesztő-béta-glükán
A cikk további részében a béta-glükán megnevezés az élesztő-béta-glükánra vonatkozik. Forrásuk a közönséges sörélesztő (Saccharomyces cervicisae).
Az élesztő-béta-glükánok hosszú, ß1-3 kötésű glükóz-polimerek, ahol a gerincet alkotó glükózmolekulák 3-6%-a egy ß1-6 kötésű oldalággal rendelkezik. A béta-glükánok határozott réteget alkotnak az élesztősejt falában, amely ellenáll a számos tisztítási eljárásnak, amelyekkel az élesztősejt és sejtfal többi alkotóelemét távolítják el. Az eljárás végterméke egy üres béta-glükán gömb, egy kísértet-sejt, amelynek mérete nagyjából megegyezik az eredeti élesztősejt méretével.
Az első vizsgálatokhoz használt kivonatok, amelyekkel a biológiai aktivitást igyekeztek felmérni, még nem voltak kellően tiszták, jelentős mennyiségben tartalmaztak mannoproteineket és egyéb sejtalkotókat. Később kifejlesztettek egy költséghatékony biotechnológiai eljárást, amellyel most már jelentős mennyiségben képesek nagy tisztaságú béta-glükán „kísértetsejtek” előállítására. Ezeket Whole Glucan Particle-nek (WGP) nevezték el, mely mára általánosan elterjedt a tudományos szakirodalomban ezeknek a béta-glükán „szellemsejteknek” a megjelölésére.
Az orális adagoláshoz ma is a WGP 3-6 jelű béta-glükán sejteket használják, mivel ezek nagy tisztasága és nagyfokú biológiai hasznosulása biztosítja a kívánt biológiai válaszreakciót.
Intravénás alkalmazáshoz a béta-glükán szellemsejt hidrolizálásával, ultrafiltrációjával és permeációs gélkromatográfiás tisztításával olyan vízoldékony, spontán tripla hélixbe rendeződő anyagot állítottak elő, amellyel további részletes in vivo vizsgálatokat végeztek
(2.ábra)
A hatásmechanizmus immunológiai alapjai. Természetes és szerzett immunitás
A szerzett immunitás az immunrendszer azon része, amelyet pl. akkor használunk, amikor védőoltást adunk valamely betegség megelőzésére. Képes „megtanulni” felismerni egy kórokozót, és memóriával rendelkezik. Ezen tulajdonságai miatt a 19-20. századi orvostudomány talán egy kicsit túl is értékelte a jelentőségét. Csak a legutóbbi időkben vált világosság a természetes, velünk született immunitás kulcsfontosságú szerepe a szervezet védelmi rendszerében. A természetes immunitás az esetek 99,999%-ában képes megvédeni bennünket, ritka kivételnek számít, ha egy kórokozó képes áthatolni ezen az első védelmi vonalon, megbetegítve a testet és működésbe hozva szerzett immunitásunkat.
A természetes ölősejtek (Natural-Killer-NK sejtek) és a neutrofil granulociták a természetes immunitás kulcsfontosságú elemei. Ezek a sejtek alkotják az immunrendszer sejtes elemeinek több mint kétharmadát. A csontvelőben képződnek, és onnan a „másodlagos” immunszervekbe – tonsillákba, nyirokcsomókba, lépbe – vándorolnak. Ott várják az aktivációt, amelyre két eltérő módon reagálhatnak. Az egyik módon citokineket, kémiai hírvivő proteineket választanak ki, amellyel a T- és B-lymphocyták válaszreakcióját szabályozzák, és amelyek a szerzett immunitás részei. De hatásos ölősejtekké is válhatnak, amelyek elpusztítják a vírussal fertőzött vagy daganatosan átalakult sejteket. A természetes immunsejtek döntő fontosságú első védelmi vonalat képeznek számos fertőző ágenssel és daganatsejttel szemben, és mindezt gyorsan és rendkívül hatékonyan teszik.
A legtöbb esetben a természetes ölősejtek és a neutrofil granulociták hajtják végre a feladatot. Előtörnek a tonsillákból, a nyirokcsomókból és a lépből, és elpusztítják a fertőzött és daganatsejteket, mielőtt a T- és B-lymphocyták mozgósítása teljes mértékben kifejlődne. A természetes immunsejtek nélkül a fenyegető állapotok hatalmas előnyre tehetnének szert, mielőtt a sokkal lassabb adaptív immunválasz beindul. A természetes ölősejtek és neutrofil granulociták mozgósításának legjobb módja az 1-3, 1-6 béta-glükánok vagy rokon molekuláik használata. In vitro bizonyítást nyert a módszer daganatölő hatása, és állatkísérletes modellekben is nagyon hatásosnak bizonyult. Egyre több anyag gyűlik össze, amely azt mutatja, hogy a humán tumorok kezelésében is szerepe van az ilyen típusú immunstimulációnak. Egy nemrég született beszámoló, amelyet a Louisville-i Egyetem Tumor Immunbiológiai Programjának résztvevői publikáltak, így fogalmaz:
„kiterjedt preklinikai állatkísérletes modellek bizonyították az orálisbéta-glükán részecskék és a monoklonális antitest- (mAb-) terápia kombinációjának hatását a tumorregresszióra és a hosszú távú túlélésre. Felvetődik, hogy a béta-glükánok hozzáadása tovább javítja a monoklonális antitest-terápia klinikai hatékonyságát a daganatos betegekben.” (Yan et al.’05)
A béta-glükán hatásmechanizmusa
Bizonyítást nyert, hogy a makrofágok, a természetes ölősejtek és a neutrofil granulociták, a természetes immunitás leggyakoribb sejtjei fontos szerepet játszanak az élesztő-béta-glükán hatásmechanizmusában. Az is bebizonyosodott, hogy a komplement 3 receptor (CR3) a kulcs az élesztő-béta-glükán immunmoduláns hatásának megértésében.
Az orálisan bevitt teljes glükánrészecskék (WGP-k) a vékonybél Peyerplakkjain keresztül szívódnak fel, ezt követően makrofágok kebelezik be őket. A plakkok olyan specializált immunológiai szövetek a vékonybél falában, amelyek folyamatosan „mintát vesznek” az elfogyasztott ételből, hogy felkészítsék a szervezetet az esetleges patogén behatásokra. Kimutatták, hogy a szervezet a táplálékkal bevitt élesztő-béta-glükánokat a patogének sejtfalának szénhidrát-molekulájaként ismeri fel és folyamatosan felveszi a Peyer-plakkokon keresztül. Hong et al. bebizonyította, hogy a plakkok M-sejtjei juttatják át a béta-glükánokat a vékonybél epitheliumán, és makrofágoknak prezentálják ezeket a hosszú szénhidrátláncokat. A makrofágok fagocitózissal felveszik a béta-glükánokat, majd a különböző immunszervekbe – a csecsemőmirigybe, lépbe, csontvelőbe – vándorolnak, ahol napok alatt megemésztik, és kisebb fragmentumokra bontják a béta-glükán molekulákat. Ezek a makrofágok által megemésztett, már vízoldékony fragmentumok jelentik a béta-glükánok immunológiailag aktív formáját. Ezen folyamat nélkül a glükánrészecskék semmiféle immunológiai hatással nem lennének a szervezetre.
A makrofágok kb. 48-72 óra elteltével kibocsátják az aktív fragmentumokat, amelyek a természetes immunitás korábban már bemutatott legnagyobb számban előforduló sejtjeihez, a neutrofil granulocitákhoz kapcsolódnak. A neutrofilek a patogén sejtek eltakarításának kulcsfontosságú immunsejtjei.
Az így mozgósított neutrofilek készek reagálni bármilyen immunológiai fenyegetésre, például egy bakteriális fertőzésre. A hatásmechanizmus megértésének következő lépése a mozgósított neutrofilek és az antitestek szerepének bemutatása.
A neutrofil granulociták felszínén számos receptor van, amelyek segítik a kapcsolattartást a környezetükkel. Jelen témánk szempontjából a komplement 3 receptor (CR3) szerepe a fontos.
Egy bakteriális fertőzés során az antitestek hozzákötődnek a baktériumok felszíni antigénjeihez, ez aktiválja a 3-as komplement fehérjét, amely szintén hozzákötődik az antigén-antitest komplexhez (C3 opszonizáció). A neutrofilek így saját komplement 3 receptoraik segítségével ismerik fel a 3-as komplement által megjelölt patogén kórokozókat. A neutrofilek sejtfelszíni komplement 3 receptorain két kötőhely található. Az egyik magának a 3-as komplementnek a megkötésére szolgál, amely másik végével a kórokozó felszínéhez csatlakozó antitesthez kötődik. A másik kötőhelyhez az aktív béta-glükán fragmentum kapcsolódik, amely beindítja a neutrofil granulocita aktivációját. A patogéneket elpusztító mechanizmus beindulásához tehát mindkét kötőhelynek foglaltnak kell lennie (3. ábra).
Felvetődhet a kérdés, hogy béta-glükánok nélkül hogyan képes immunrendszerünk megvédeni bennünket, hiszen a béta-glükán tartalmú étrend-kiegészítők csak nemrég kerültek az üzletek polcaira. Az igazság az, hogy a béta-glükánok évezredekig ott voltak mindennapi táplálékunkban (gondoljunk csak a mikroszkopikus penészgomba telepekre vagy az apró fekete foltokra az almákon), de a nagyüzemi hiperhigiénikus, minőségbiztosított élelmiszeripar kialakulásával a többszörösen kezelt, feldolgozott, elgázosított és besugarazott élelmiszerekből eltűntek.
Ezért az immunrendszer természetes, fiziológiás stimulációja, amely biztosított egy egészséges „készenléti” állapotot, nagymértékben lecsökkent. Ezzel párhuzamosan az immunrendszert gyengítő egyéb tényezők (környezeti mérgek, adalékanyagok, elektromágneses és ionizáló sugárzások, gyógyszerek) kritikus terhelést rónak a nyugati típusú életmód következtében amúgy is meggyengült szervezetre. Ezek után nem meglepő, hogy az immunrendszer elégtelen vagy abnormális működésével összefüggő kórképek gyakorisága a világtörténelem folyamán eddig sohasem tapasztalt mértékben növekedett meg.
Az élesztő-béta-glükán tumorellenes hatása
A béta-glükán in vivo ugyanazzal a mechanizmussal segíti a neutrofil granulocitákat a tumorsejtek felismerésében és elpusztításában, mint amelyet az előbb a patogén ágensek elleni reakció kapcsán ismertettünk. [Annyi különbséggel, hogy az antitestek nem a kórokozók sejtfelszíni antigénjeihez, hanem a daganatsejtek felszíni antigénjeihez kapcsolódnak, amelyek ezt követően a 3-as komplement fehérjéket is megkötik a sejtfelszínen. A béta-glükán által aktivált komplement 3 receptorral (CR3) rendelkező neutrofilek így képesek felismerni és elpusztítani a kóros sejteket (4. ábra).]
Ez a folyamat csak akkor megy végbe, ha a láncreakció egyetlen eleme sem hiányzik.
A CR3 receptorhiányos egerekben (CR3-KO knockout mice) az antitest-béta glükánkombinált kezelésnek semmiféle hatása sincs a tumorsejtekre, a kísérleti állatok 100%-a elpusztul, míg ugyanezen kezeléssel a nem receptorhiányos egerekben 100%-os túlélést tapasztaltak a kutatók! A monoklonális antitestek önmagukban nem mutattak eredményt a kontrollcsoporthoz képest (hiányzott a béta-glükán aktiváló hatása a C3 receptoron), szelektív béta-glükán terápiával, antitestek nélkül ellenben a kísérleti állatok 20 %-a teljesen felépült. A terápia megkezdése előtt az állatok pontosan 20%-ának vérében mutattak ki a beültetett tumor ellen termelődött saját antitesteket, ez a 20 % volt az a csoport, amely sikeresen győzte le a daganatot. A fennmaradó 80 %-nál a kombinált mAB + béta-glükán terápiával 100 %-os túlélést értek el (5. ábra). Ezek a biztató eredmények felvetették a terápia humán alkalmazásának lehetőségét, különösen olyan páciensek esetében, akiknél a hagyományos kombinált kemo- és radioterápiás kezeléstől nem volt várható lényeges terápiás válasz.
A kemoterápia és a radioterápia hagyományos daganatkezelési eljárások, amelyek gyors pusztítást képesek véghezvinni a gyorsan növekvő tumorsejtek és normális testi sejtek körében egyaránt. Ezek a terápiák képtelenek megkülönböztetni a patogén sejteket az egészségesektől, így sajnos súlyos, nemkívánt reakciók alakulhatnak ki.
A legkorszerűbb immunterápia jelenleg a monoklonális antitest-terápia, amely speciális antitestekkel célozza és jelöli meg a daganatos sejteket. Ezek az antitestek a tumorsejtek sejtfelszíni antigénjeihez kapcsolódva indítják be az immunológiai láncreakciót, amelynek végén a speciális immunsejtek elpusztítják a daganatsejtet.
A monoklonális antitestekkel végzett klinikai vizsgálatok csak a páciensek egy szűkebb körében bizonyultak hatásosnak. Kimutatták, hogy ennek a korlátozott sikernek az oka nem az antitestek tumorsejtekhez való kötődésének a hiánya, hanem az immunrendszer csökkent válaszkészsége az antitestekkel borított daganatos sejtekre. Ezen daganatsejtek elpusztítása döntően a szerzett immunitás feladata lenne (nem a természetes immunsejteké!), amely képes különbséget tenni a „saját” és „nem saját, kóros” sejtek között. A természetes immunsejtek elsődleges feladata az „idegen” betolakodók felismerése és elpusztítása a szervezetben, nem a tumorsejtek elleni küzdelem. A daganatsejtek felszíni antigénjeit a neutrofil granulociták „saját”-ként ismerik fel. Ezen a szituáción a kívülről bejuttatott monoklonális antitestek sem képesek lényegesen változtatni, mivel ezek az antitestek a szerzett immunitás aktivációja révén fejtik ki hatásukat. A monoklonális antitestek önmagukban nem képesek aktiválni az immunrendszer másik részét, a természetes immunitást, amelynek elsődleges feladata az idegen kórokozók (baktériumok, gombák) felismerése és elpusztítása. Preklinikai vizsgálatok azonban kimutatták, hogy a monoklonális antitest-terápia béta-glükánokkal kiegészítve drámai módon megnöveli a terápia hatékonyságát és a hosszú távú túlélést, mivel ilyenkor a természetes immunsejtek (amelyek az immunrendszer döntő többségét alkotják) is bekapcsolódnak a daganat elleni küzdelembe.
A hatásmechanizmus alapja és kulcsa a béta-glükán kötőhely a neutrofil granulociták komplement 3 receptorán: a béta-glükán kapcsolódása aktiválja a komplement 3 receptort, amely így már képessé teszi a neutrofil sejteket a 3-as komplementtel megjelölt tumorsejtek felismerésére és elpusztítására. A 3-as komplement fehérjék daganatsejtek sejtfelszíni antigénjeihez kacsolódását a kívülről bejuttatott monoklonális antitestek teszik lehetővé.
Bár a daganatos betegek szervezete általában termel antitesteket a daganatok ellen, ezen antitestek mennyisége sokszor önmagában nem elegendő ahhoz, hogy kiváltsa a 3-as komplement fehérje kapcsolódását a daganatsejt felszínéhez. A betegek kb. 20 %-a termel elegendő mennyiségű antitestet ahhoz, hogy béta-glükánokkal önmagában, kívülről bejuttatott monoklonális antitestek nélkül is számottevő javulást, akár teljes remissziót lehessen elérni.
A természetes immunsejtek béta-glükánokkal történő „bekapcsolása” a daganatok elleni küzdelembe új fejezetet nyitott az immunológiai tumorterápiában, amelynek az „immuno-kemoterápia” nevet adták a kutatók. A preklinikai teszteket követően néhány tucat, gyógyíthatatlannak nyilvánított páciensen is alkalmazták az „immuno-kemoterápiát”, akik közül többen teljes remisszióba kerültek. Van olyan páciens, aki már több mint 6 éve tumormentes, a korábban diagnosztizált gyomorcarcinoma peritonealis áttételekkel nem mutatható ki a szervezetében (Nakayama et al. ’04). A béta-glükánok terápiás dózisa sok tízszeresének beadása után sem figyeltek meg mellékhatásokat, amely rendkívül biztonságossá teszi az alkalmazásukat.
Összegzés
Napjaink immunológiai tumorterápiájának legizgalmasabb kutatási területe a természetes immunitás sejtjeinek aktiválása, bekapcsolása a daganat elleni küzdelembe. Preklinikai és humán tapasztalatok azt mutatják, hogy a béta-glükánok terápiás kombinációja monoklonális antitestekkel drámai módon javítja ezen antitestek daganatellenes hatását és a hosszú távú túlélést. Újra bebizonyosodott, hogy természetes anyagok és származékaik rendkívül hatásosak lehetnek még a legsúlyosabb betegségek kezelésében és megelőzésében is…
Irodalomjegyzék:
- Allendorf DJ, Yan J, Ross GD, Hansen RD, Baran JT, Subbarao K, Wang L, Haribabu B. C5a-mediated leukotriene B4-amplified neutrophil chemotaxis is essential in tumor immunotherapy facilitated by anti-tumor monoclonal antibody and beta-glucan. J Immunol. 2005 Jun 1; 174(11):7050-6.
- Fullerton SA, Samadi AA, Tortorelis DG, Choudhury MS, Mallouh C, Tazaki H, Konno S. Induction of apoptosis in human prostatic cancer cells with beta-glucan (Maitake mushroom polysaccharide). Mol Urol. 2000 Spring;4(1):7-13.
- Gu YH, Takagi Y, Nakamura T, Hasegawa T, Suzuki I, Oshima M, Tawaraya H, Niwano Y. Enhancement of radioprotection and anti-tumor immunity by yeast-derived beta-glucan in mice. J Med Food. 2005 Summer;8(2):154-8.
- Hong F, Yan J, Baran JT, Allendorf DJ, Hansen RD, Ostroff GR, Xing PX, Cheung NK, Ross GD. Mechanism by which orally administered beta-1,3 –glucans enhance the tumoricidal activity of antitumor monoclonal antibodies in murine tumor models. J Immunol. 2004 Jul 15;173(2):797-806.
- Yan J, Allendorf DJ, Brandley B. Yeast whole glucan particle (WGP) beta-glucan in conjunction with antitumour monoclonal antibodies to treat cancer. Expert Opin Biol Ther. 2005 May;5(5):691-702.
A cikk megjelent a Komplementer Medicina c. folyóirat 2008/1 számában.
Kedves Harsányi Lászlóné!
Kérem egyeztessen kezelőorvosával!
Üdv.: Vitaminpont team