Sisteme care permit modelarea frontierelor Imunologie nutrițională Nutriție

Imunologie nutrițională

Editat de
Philip Calder

Universitatea din Southampton, Regatul Unit

Revizuite de
Saame R. Shaikh

Universitatea din Carolina de Nord la Chapel Hill, Statele Unite

Kate J. Claycombe

Departamentul Agriculturii din Statele Unite (USDA), Statele Unite

Afilierile editorului și ale recenzenților sunt cele mai recente oferite în profilurile lor de cercetare Loop și este posibil să nu reflecte situația lor în momentul examinării.

permit

  • Descărcați articolul
    • Descărcați PDF
    • ReadCube
    • EPUB
    • XML (NLM)
    • Suplimentar
      Material
  • Citarea exportului
    • Notă finală
    • Manager de referință
    • Fișier TEXT simplu
    • BibTex
DISTRIBUIE PE

Revizuieste articolul

  • 1 Laborator de imunologie nutrițională și medicină moleculară (www.nimml.org), Institutul de biocomplexitate, Virginia Tech, Blacksburg, VA, SUA
  • 2 Centrul pentru modelarea imunității la agenții patogeni enterici, Institutul de biocomplexitate, Virginia Tech, Blacksburg, VA, SUA
  • 3 BioTherapeutics Inc, Blacksburg, VA, SUA

Această revizuire evidențiază rolul fundamental al nutriției în menținerea sănătății, răspunsul imun și prevenirea bolilor. Perspectivele mecanice globale emergente în domeniul imunologiei nutriționale nu pot fi obținute numai prin metode reducționiste sau prin analiza unui singur nutrient la un moment dat. Propunem să investigăm imunologia nutrițională ca un sistem care interacționează masiv de rețele interconectate cu mai multe etape și mai multe scale care cuprind mecanisme ascunse prin care nutriția, microbiomul, metabolismul, predispoziția genetică și sistemul imunitar interacționează pentru a delimita sănătatea și boala. Revizuirea stabilește o cale neconvențională de a aplica metodologii științifice complexe la cercetarea, descoperirea și dezvoltarea imunologiei nutriționale prin „cazuri de utilizare” centrate în jurul impactului nutriției asupra microbiomului intestinal și a răspunsurilor imune. Analizele noastre imunologice nutriționale ale sistemelor, care includ metodologii de modelare și informatică în combinație cu studii preclinice și clinice, au potențialul de a descoperi proprietăți emergente la nivelul întregului sistem la interfața sistemului imunitar, nutriție, microbiom și metabolism.

Introducere

Interacțiunea dintre dietă, microbiom, metabolism și răspuns imun

Aprovizionarea nutrițională adecvată în perioada de gestație, maturare neonatală și înțărcare contribuie la dezvoltarea răspunsurilor imune echilibrate. Cu o schimbare din ce în ce mai mare în concentrarea noastră către utilizarea intervențiilor dietetice pentru a regla apărarea gazdei, este important să înțelegem efectul nutriției generale derivat din aceste intervenții. Calitatea nutrițională a dietei sănătoase modulează interacțiunile dintre sistemul imunitar, microbiom și metabolism.

Se estimează că cererea de hrănire a unei populații va crește până la nouă miliarde de persoane care au nevoie de alimente până în 2050, ceea ce necesită elaborarea unor metode care nu numai să satisfacă cererea, ci și să asigure o aprovizionare continuă cu alimente sănătoase (10). Prin urmare, înțelegerea relației dintre sistemul imunitar, microbiom și metabolism reglementat de nutriție (așa cum se arată în Figura 1) va ajuta la direcționarea unei componente la un moment dat, recunoscând în același timp efectele lor la nivel de sistem. Acest lucru ar duce la identificarea proprietăților emergente ale acestui sistem complex și la utilizarea informațiilor și cunoștințelor recent derivate pentru îmbunătățirea rezultatelor sănătății.

Figura 1. Interacțiuni la nivel de sistem între nutriție, sistemul imunitar, microbiom și metabolism.

Microbiom și interacțiunea sa cu nutriția, răspunsul imun și metabolismul

Microbii sunt componente importante ale ecosistemului uman și reprezintă aproximativ 100 de trilioane, incluzând atât cele care locuiesc în exterior, cât și în interiorul corpului uman (11, 12). Microbiomul intestinal este un jucător cheie în reglarea răspunsurilor de apărare și a metabolismului, contribuind astfel la modelarea răspunsurilor imune (reglatoare sau efectoare) și ajutând la maturarea sistemului imunitar. Diferenții factori fiziologici responsabili pentru diferențele în elementele genetice ale microbiomului dintr-o gazdă includ dieta, locația geografică și interacțiunea cu mediul (13). Interacțiunile dintre microbiomul intestinal, sistemul imunitar, metabolism și nutriție sunt factori determinanți esențiali ai rezultatelor sănătății. Cu toate acestea, mecanismele lor de interacțiune la nivel de sistem rămân în mare parte necunoscute. Apariția modelării computaționale și a informaticii oferă tehnologia de integrare și analiză cuprinzătoare a interacțiunilor pe mai multe scări în cadrul acestor rețele. Astfel, o abordare la nivel de sistem poate oferi informații semnificative asupra reglementării nutriționale a acestei rețele holistice, fără a recurge inutil la reducționism.

Interacțiunea dintre Microbiom și Nutriție

Rolul microbiomului în modelarea unui sistem imunitar sănătos

Metabolismul și efectul său asupra sistemului imunitar și asupra microbiomului

Nutriție - Un jucător cheie în sistemul imunitar - Rețeaua de interacțiune cu dieta

Aceste studii arată efectul diferitelor componente dietetice asupra sistemului imunitar. Cu toate acestea, lipsește în prezent o înțelegere mecanicistă globală a interacțiunii dintre infecție, microbiom, metabolism și nutriție.

Eficacitatea imunomodulatoare a CLA a fost testată la pacienții cu CD ușoară până la moderată într-un studiu deschis timp de 12 săptămâni (62). Administrarea orală de CLA a fost bine tolerată la acești pacienți, iar CLA a suprimat capacitatea celulelor T din sângele periferic de a produce citokine pro-inflamatorii, cum ar fi interferonul gamma (IFN-γ), factorul de necroză tumorală-α (TNF-α) și IL -17. Studiul a demonstrat scăderea indicelui de activitate al CD și creșterea calității vieții pacienților cu CD (62). De asemenea, a furnizat informații despre posibilele mecanisme de modulare imunitară prin CLA, o intervenție nutrițională care vizează sistemul uman (62). Datele la nivel de pacient obținute din studiul clinic au fost utilizate ca set de date de formare pentru a dezvolta o populație sintetică mai mare pentru in Silicon experimentarea studiului clinic randomizat controlat cu placebo de fază III (63). Studiul (63) a demonstrat că post-tratament a evidențiat o corelație pozitivă între scorul inițial al activității bolii și scăderea scorului indicelui de activitate al bolii Crohn (CDAI). A subliniat necesitatea unor strategii de medicină de precizie pentru tratamentul IBD, în cazul în care tratamentele specifice unei persoane ar produce un rezultat mai bun, spre deosebire de strategia de mărime unică.