Immunomodulatory effects of probiotic bacteria in healthy adults

Probiooteilla kantakohtaisia vaikutuksia ihmisen immuunijärjestelmään terveillä aikuisilla Probiooteilla on kantakohtaisia tulehduksen välittäjäaineita vähentäviä vaikutuksia ja probioottien yhdistelmien vaikutukset eroavat yksittäisten kantojen vaikutuksista selviää TtM Riina Kekkosen tuoreesta väitöstutkimuksesta. TtM Riina Kekkonen on selvittänyt väitöskirjassaan eri probioottikantojen vaikutuksia immuunivasteeseen valkosolumallissa sekä terveillä aikuisilla lumekontrolloiduissa kliinisissä tutkimuksissa. Aikaisemmin probioottien vaikutuksia on tutkittu lähinnä allergian ja erilaisten vatsavaivojen ehkäisyssä ja hoidossa. Probiootteja sisältäviä tuotteita käyttävät kuluttajat ovat kuitenkin useimmiten terveitä aikuisia, ja probioottien vaikutus terveiden aikuisten immuunijärjestelmään on ollut puutteellisesti selvitettyä. Valkosolumallissa probioottikantojen havaittiin poikkeavan toisistaan niiden kyvyssä aktivoida immuunivasteen välittäjäaineiden, sytokiinien, tuotantoa. Anti-inflammatorisia, eli tulehdusta lievittäviä vaikutuksia nähtiin lähinnä Bifidobacterium ja Propionibacterium sukuihin kuuluvilla kannoilla. Streptococcus ja Leuconostoc sukuihin kuuluvat kannat puolestaan aktivoivat Th1 tyyppistä, soluvälitteistä immuunivastetta. Eri probioottien kombinaatiot eivät saaneet aikaan voimakkaampaa aktivaatiota yksittäisiin kantoihin verrattuna, joka viittaa probioottien keskinäiseen kilpailuun niiden ollessa kontaktissa ihmisen solujen kanssa. Probioottikantojen valinta kliinisiin tutkimuksiin tehtiin niiden anti-inflammatoristen ominaisuuksien perusteella. Parhaita anti-inflammatorisia kantoja olivat B. lactis ssp. animalis Bb12 ja P. freudenreichii ssp. shermanii JS, joiden lisäksi tutkimuksiin valittiin myös L. rhamnosus GG (LGG) hyvin tutkittuna referenssikantana. Solutöiden tulokset eivät olleet täysin verrannollisia kliinisen työn tuloksiin, koska LGG näytti omaavan parhaat anti-inflammatoriset ominaisuudet kliinisissä tutkimuksissa vaikka solutyössä sen aikaansaamat vasteet olivat melko vaimeita. Kolmen viikon kliinisessä tutkimuksessa terveillä aikuisilla LGG alensi mm. tulehdusta kuvaavan C-reaktiivisen proteiinin ja inflammatoristen sytokiinien määrää. Pidemmässä kolmen kuukauden pituisessa kliinisessä tutkimuksessa LGG:llä ei ollut vaikutusta terveiden aikuisten infektiosairastavuuteen, mutta LGG lyhensi vatsavaivojen kestoa. Probioottien vaikutukset immuunijärjestelmään näyttävät olevan kantakohtaisia ja erityisesti Lactobacillus rhamnosus GG:llä havaittiin anti-inflammatorisia vaikutuksia. Valkosolumallia ei tulisi käyttää ainoana probioottikantojen skriinausmenetelmänä niiden immunologisia vaikutuksia selvitettäessä, koska solutöiden tulokset eivät olleet täysin verrannollisia kliinisten tutkimusten tuloksiin. Sen sijaan veren perifeeristen lymfosyyttien eristäminen ja niiden aktivoitumisen selvittäminen lyhytaikaisessa kliinisessä tutkimuksessa voisi toimia suhteellisen helppona skiinausmenetelmänä.

Adipose tissue inflammation, liver fat and insulin resistance in humans

BACKGROUND: Obesity is closely associated with insulin resistance, which is a pathophysiologic condition contributing to the important co-morbidities of obesity, such as the metabolic syndrome and type 2 diabetes mellitus. In obese subjects, adipose tissue is characterized by inflammation (macrophage infiltration, increased expression insulin resistance genes and decreased expression of insulin sensitivity genes). Increased liver fat, without excessive alcohol consumption, is defined as non-alcoholic fatty liver disease (NAFLD) and also associated with obesity and insulin resistance. It is unknown whether and how insulin resistance is associated with altered expression of adipocytokines (adipose tissue-derived signaling molecules), and whether adipose tissue inflammation and NAFLD coexist independent of obesity. Genetic factors could explain variation in liver fat independent of obesity but the heritability of NAFLD is unknown. AIMS: To determine whether acute regulation of adipocytokine expression by insulin in adipose tissue is altered in obesity. To investigate the relationship between adipose tissue inflammation and liver fat content independent of obesity. To assess the heritability of serum alanine aminotransferase (ALT) activity, a surrogate marker of liver fat. METHODS: 55 healthy normal-weight and obese volunteers were recruited. Subcutaneous adipose tissue biopsies were obtained for measurement of gene expression before and during 6 hours of euglycemic hyperinsulinemia. Liver fat content was measured by proton magnetic resonance spectroscopy, and adipose tissue inflammation was assessed by gene expression, immunohistochemistry and lipidomics analysis. Genetic factors contributing to serum ALT activity were determined in 313 twins by statistical heritability modeling. RESULTS: During insulin infusion the expression of insulin sensitivity genes remains unchanged, while the expression of insulin resistance genes increases in obese/insulin-resistant subjects compared to insulin-sensitive subjects. Adipose tissue inflammation is associated with liver fat content independent of obesity. Adipose tissue of subjects with high liver fat content is characterized infiltrated macrophages and increased expression of inflammatory genes, as well as by increased concentrations of ceramides compared to equally obese subjects with normal liver fat. A significant heritability for serum ALT activity was verified. CONCLUSIONS: Effects of insulin infusion on adipose tissue gene expression in obese/insulin-resistant subjects are not only characterized by hyporesponse of insulin sensitivity genes but also by hyperresponse of insulin resistance and inflammatory genes. This suggests that in obesity, the impaired insulin action contributes or self-perpetuates alterations in adipocytokine expression in adipose tissue. Adipose tissue inflammation is increased in subjects with high liver fat compared to equally obese subjects with normal liver fat content. Concentrations of ceramides, the putative mediators of insulin resistance, are increased in adipose tissue in subjects with high liver fat. Genetic factors contribute significantly to variation in serum ALT activity, a surrogate marker of liver fat. These data imply that adipose tissue inflammation and increased liver fat content are closely interrelated, and determine insulin resistance even independent of obesity.