Nowy paradygmat w immunologii żywieniowej

Współczesna medycyna stoi w obliczu rosnącej fali przewlekłych chorób zapalnych i autoimmunologicznych, których etiologia coraz częściej łączona jest z dysfunkcją bariery jelitowej oraz zaburzeniami równowagi mikrobiotycznej. W centrum tego złożonego ekosystemu znajdują się wrodzone komórki limfoidalne grupy 3 (Innate Lymphoid Cells Group 3, ILC3), populacja limfocytów tkankowych, która w ostatniej dekadzie zrewolucjonizowała nasze rozumienie immunologii błon śluzowych. Komórki te, będące wrodzonym odpowiednikiem limfocytów Th17, pełnią funkcję nadrzędnych regulatorów homeostazy jelitowej, integrując sygnały płynące ze środowiska zewnętrznego (dieta), mikrobioty oraz komórek gospodarza, aby koordynować odpowiedzi obronne i naprawcze.
Badania nad składnikami diety, a w szczególności nad włóknem pokarmowym, zmieniły postrzeganie błonnika jako substancji balastowej. Aktualnie błonnik jest uważany za wysoce aktywny biologicznie struktura sygnałowa. Szczególną uwagę przyciągają arabinoksylany (AX) pochodzące z otrębów pszennych (Wheat Bran Arabinoxylans, WBAX), zwłaszcza ich frakcja nierozpuszczalna. W odróżnieniu od łatwo fermentowalnych włókien rozpuszczalnych, nierozpuszczalne WBAX wykazują unikalne właściwości fizykochemiczne, które pozwalają im docierać do dystalnych odcinków przewodu pokarmowego, gdzie wywierają specyficzny wpływ na architekturę mikrobioty i profil metabolitów.

1. Architektura molekularna i kinetyka fermentacji nierozpuszczalnych arabinoksylanów (WBAX)

1.1. Struktura chemiczna i oporność na hydrolizę
Arabinoksylany stanowią główny składnik hemicelulozowy ścian komórkowych ziarna pszenicy, a ich struktura determinuje ich losy w przewodzie pokarmowym. Podstawowy szkielet polimeru składa się z reszt β-(1→4)-D-ksylopiranozy, które są podstawione resztami α-L-arabinofuranozy w pozycjach O-2 i/lub O-3. Kluczową cechą, odróżniającą WBAX od innych polisacharydów, jest obecność kwasu ferulowego estryfikującego reszty arabinozy w pozycji O-5. Te reszty kwasu ferulowego mogą tworzyć mostki diferulowe (dimeryzacja oksydacyjna), sieciując sąsiednie łańcuchy arabinoksylanów ze sobą oraz z innymi składnikami ściany komórkowej, takimi jak lignina i białka.
To gęste usieciowanie oraz silne oddziaływania wodorowe nadają arabinoksylanom z otrębów pszennych charakter nierozpuszczalny (Water-Unextractable Arabinoxylan, WU-AX). Taka konfiguracja przestrzenna sprawia, że są one wyjątkowo odporne na działanie ludzkich enzymów trawiennych w górnym odcinku przewodu pokarmowego. Co więcej, "zbita" struktura ogranicza również dostęp bakteryjnych enzymów hydrolitycznych (ksylanaz i arabinofuranozydaz) w proksymalnej części okrężnicy, co ma fundamentalne znaczenie dla profilu fizjologicznego ich działania. W przeciwieństwie do włókien rozpuszczalnych, które ulegają gwałtownej fermentacji w kątnicy, nierozpuszczalne WBAX działają jako system "przedłużonego uwalniania" (slow-release), transportując substraty energetyczne do dalszych odcinków jelita.

1.2. "Przesunięcie dystalne" i modulacja mikrobioty
Zjawisko "przesunięcia dystalnego" (distal shift) fermentacji jest jednym z najważniejszych mechanizmów, poprzez który WBAX wpływają na fizjologię ILC3. Badania in vivo na modelach zwierzęcych oraz badania in vitro fermentacji kałowej wykazały, że suplementacja nierozpuszczalnym błonnikiem pszenicznym przesuwa strefę aktywnej fermentacji z kątnicy do poprzecznicy i zstępnicy. Jest to najważniejsza cecha nierozpuszczalnych arabinoksylanów, ponieważ wiele patologii autoimmunologicznych (np. wrzodziejące zapalenie jelita grubego) oraz nowotworowych rozpoczyna się właśnie w dystalnych segmentach jelita grubego, gdzie dostępność maślanu i innych metabolitów ochronnych jest niedostateczna przy standardowej diecie zachodniej.
Fermentacja WBAX jest procesem złożonym, wymagającym konsorcjum bakterii o wyspecjalizowanych aktywnościach enzymatycznych. WBAX promują wzrost specyficznych taksonów bakteryjnych, w tym Roseburia intestinalis, Eubacterium rectale oraz Faecalibacterium prausnitzii, które są kluczowymi producentami maślanu. Ponadto, hydroliza bocznych łańcuchów arabinozy stymuluje wzrost bakterii z rodzaju Bifidobacterium i Prevotella (w zależności od enterotypu), co prowadzi do zwiększonej produkcji octanu i propionianu. W kontekście otyłości i dysbiozy, wykazano również, że arabinoksylany promują wzrost Akkermansia muciniphila, bakterii ściśle związanej z integralnością bariery śluzowej i zdrowiem metabolicznym.

2. Komórki ILC3 - strażnicy homeostazy i cel interwencji dietetycznych

2.1. Heterogenność i funkcje ILC3
Komórki ILC3 nie stanowią jednolitej populacji, lecz heterogenną grupę limfocytów zależnych od czynnika transkrypcyjnego RORγt (Retinoic acid-related orphan receptor gamma t). Wyróżnia się dwie główne subpopulacje: komórki NCR+ (natural cytotoxicity receptor, głównie NKp44+) oraz komórki NCR- (często CCR6+), które przypominają komórki induktorów tkanki limfoidalnej (LTi-like).
Główną funkcją efektorową ILC3 jest produkcja cytokin typu 17 i 22. Interleukina 22 (IL-22) jest kluczowym mediatorem komunikacji między układem odpornościowym a nabłonkiem jelitowym. Indukuje ona proliferację enterocytów i komórek macierzystych (Lgr5+), promując regenerację uszkodzeń tkankowych. Ponadto, IL-22 stymuluje komórki nabłonka do produkcji białek przeciwdrobnoustrojowych (AMPs), takich jak defensyny, białka RegIII (np. RegIIIγ) oraz lipokalina-2, które bezpośrednio kontrolują populację bakterii, zapobiegając ich translokacji i dysbiozie. ILC3 są również odpowiedzialne za indukcję fukozylacji powierzchni enterocytów, co tworzy niszę ekologiczną dla symbiotycznych bakterii, jednocześnie ograniczając kolonizację przez patogeny.

2.2. Plastyczność fenotypowa jako obosieczny miecz
W warunkach homeostazy ILC3 utrzymują barierę jelitową. Jednakże, cechują się one znaczną plastycznością, która w warunkach patologicznych może przyczyniać się do rozwoju chorób autoimmunologicznych. Pod wpływem cytokin prozapalnych, takich jak IL-12 i IL-18 (często produkowanych przez aktywowane komórki dendrytyczne w odpowiedzi na dysbiozę), komórki ILC3 mogą utracić ekspresję RORγt, a zyskać ekspresję T-bet (czynnika charakterystycznego dla ILC1). Proces ten, zwany transdyferencjacją, prowadzi do powstania tzw. komórek "ex-ILC3", które przestają produkować ochronną IL-22, a zaczynają wydzielać prozapalny interferon gamma (IFN-γ).
Ta konwersja ILC3 w kierunku prozapalnego fenotypu ILC1 jest obserwowana w tkankach pacjentów z chorobą Leśniowskiego-Crohna (CD) i odgrywa centralną rolę w patogenezie przewlekłego zapalenia jelit. Zatrzymanie lub odwrócenie tego procesu poprzez czynniki środowiskowe, takie jak metabolity diety, stanowi obiecującą strategię terapeutyczną, w której WBAX odgrywają istotną rolę.

3. Oś metaboliczna I - krótkołańcuchowe kwasy tłuszczowe (SCFA) i sygnalizacja GPCR
Nierozpuszczalne arabinoksylany, poprzez fermentację bakteryjną, są źródłem krótkołańcuchowych kwasów tłuszczowych (SCFA) – octanu, propionianu i maślanu. Te metabolity nie są jedynie substratami energetycznymi, lecz potężnymi ligandami dla receptorów sprzężonych z białkami G (GPCR) eksprymowanych na powierzchni ILC3, co bezpośrednio moduluje ich funkcję i plastyczność.

3.1. Receptory Ffar2 (GPR43) i promocja proliferacji
Komórki ILC3 w jelitach wykazują wysoką ekspresję receptora wolnych kwasów tłuszczowych 2 (Ffar2, znanego również jako GPR43). Ligandami dla tego receptora są głównie octan i propionian, których produkcja jest stymulowana przez degradację łańcuchów bocznych WBAX. Badania molekularne wykazały, że aktywacja Ffar2 przez SCFA uruchamia kaskadę sygnałową obejmującą kinazę fosfatydyloinozytolu-3 (PI3K), kinazę Akt oraz szlak mTOR (mammalian target of rapamycin). Aktywacja mTOR jest krytyczna dla metabolicznego przeprogramowania ILC3, umożliwiając im szybką proliferację i zwiększoną produkcję cytokin. Ponadto, sygnalizacja ta wzmacnia fosforylację czynnika STAT3, co bezpośrednio przekłada się na zwiększoną transkrypcję genu Il22 i lepszą zdolności do regeneracji komórek ILC3 po uszkodzeniu struktury jelit. Fakt ten potwierdza kluczową rolę diety bogatej w włókna błonnikowe w utrzymaniu puli funkcjonalnych ILC3.

3.2. Dualizm maślanu i receptor GPR109a
Maślan, główny produkt fermentacji szkieletu ksylanowego WBAX w dystalnym jelicie, wywiera bardziej złożony, kontekstowo zależny wpływ na ILC3. Działa on m.in. poprzez receptor GPR109a (receptor niacyny/maślanu).
W specyficznym mikrośrodowisku kępek Peyera (GALT jelita krętego), wysokie stężenia maślanu działają supresyjnie na populację ILC3 (NKp46+). Poprzez aktywację GPR109a, maślan hamuje ekspresję RORγt i produkcję IL-22, co zapobiega nadmiernej aktywacji układu odpornościowego w miejscu stałej ekspozycji na antygeny bakteryjne. To zjawisko "tolerancji regionalnej" jest kluczowe dla zapobiegania niepotrzebnym stanom zapalnym. Jednakże w blaszce właściwej okrężnicy, w warunkach zapalenia, maślan (również poprzez mechanizmy epigenetyczne, o czym mowa poniżej) wspiera integralność bariery i funkcje ILC3, co wskazuje na precyzyjną, lokalną regulację odpowiedzi immunologicznej przez metabolity WBAX.

4. Oś metaboliczna II - metabolizm tryptofanu i receptor AhR
Drugim filarem, na którym opiera się immunomodulacyjne działanie otrębów pszennych, jest metabolizm aminokwasu tryptofanu. Komórki ILC3 są w unikalny sposób zależne od receptora węglowodorów aromatycznych (AhR) dla swojego rozwoju i przeżycia.

4.1. INUBIOTYK (WBAX) jako promotor ligandów indolowych
Dieta wsparta INUBIOTYKIEM (nierozpuszczalnymi arabinoksylanami) zmienia szlaki metaboliczne tryptofanu w jelicie. Zamiast szkodliwego szlaku kinureninowego, INUBIOTK promuje mikrobiotyczną konwersję tryptofanu w pochodne indolowe, takie jak indolo-3-aldehyd (IAld), kwas indolo-3-propionowy (IPA) czy kwas indolooctowy (IAA). Dzieje się tak, ponieważ INUBIOTYK stymuluje wzrost bakterii posiadających enzymy (np. tryptofanazę), takich jak Lactobacillus reuteri, zdolnych do syntezy tych związków.

4.2. Stabilizacja fenotypu ILC3 i ochrona przed zapaleniem
Ligandy indolowe powstające dzięki obecności WBAX wiążą się z cytoplazmatycznym receptorem AhR w komórkach ILC3, powodując jego translokację do jądra. Aktywowany AhR działa jako czynnik transkrypcyjny, bezpośrednio promując ekspresję genu Il22 oraz genów odpowiedzialnych za przeżycie komórki (np. c-Kit).
Co niezwykle istotne w kontekście chorób autoimmunologicznych, silna sygnalizacja AhR stabilizuje ekspresję RORγt i hamuje ekspresję T-bet. Oznacza to, że dieta bogata w WBAX, poprzez dostarczanie ligandów AhR, blokuje patologiczną transdyferencjację ILC3 do prozapalnych ILC1. Brak ligandów AhR w diecie (lub dysbioza eliminująca bakterie je produkujące) prowadzi do szybkiej utraty populacji ILC3 w jelicie, zaniku grudek chłonnych (Cryptopatches) i zwiększonej podatności na infekcje oraz zapalenia. Badania potwierdzają, że suplementacja WBAX przywraca poziom IL-22 i chroni myszy przed zapaleniem jelit indukowanym dietą wysokotłuszczową, właśnie poprzez oś tryptofan-AhR.

5. Kwas ferulowy i feruloilowane oligosacharydy (F-AXOS) - bioaktywna precyzja
INUBIOTYK (nierozpuszczalne arabinoksylany) są nośnikiem silnego antyoksydantu w postaci kwasu ferulowego (FA). W strukturze INUBIOTYKU, kwas ferulowy jest kowalencyjnie związany z łańcuchami polisacharydowymi, tworząc feruloilowane oligosacharydy (F-AXOS) po częściowej hydrolizie.

5.1. Bezpośrednie działanie przeciwzapalne F-AXOS
Uwolniony w jelicie grubym kwas ferulowy oraz krążące F-AXOS wykazują bezpośrednie działanie na komórki układu odpornościowego, w tym makrofagi i ILC3. Wykazano, że FA hamuje aktywację inflamasomu NLRP3, kompleksu białkowego odpowiedzialnego za produkcję silnie prozapalnej interleukiny-1β (IL-1β). Chociaż IL-1β w niskich stężeniach stymuluje ILC3, jej chroniczny nadmiar w chorobach autoimmunologicznych napędza patologiczną pętlę zapalną i sprzyja plastyczności w kierunku ILC1. Poprzez hamowanie NLRP3 i szlaku NF-κB, kwas ferulowy przywraca równowagę cytokinową.

5.2. Ochrona przed stresem oksydacyjnym i ER
Choroby autoimmunologiczne charakteryzują się wysokim poziomem stresu oksydacyjnego, który uszkadza wrażliwe komórki ILC3. Właściwości antyoksydacyjne FA chronią ILC3 oraz komórki nabłonka przed reaktywnymi formami tlenu (ROS). Ponadto, kwas ferulowy łagodzi stres retikulum endoplazmatycznego (ER) w enterocytach, co jest kluczowe dla zachowania szczelności bariery jelitowej i zapobiegania translokacji antygenów, która mogłaby nadmiernie aktywować ILC3. Istnieją również dowody sugerujące, że pochodne FA mogą działać synergistycznie ze szlakiem AhR, wzmacniając produkcję IL-22.

6. Efekt mechaniczny - nierozpuszczalne cząstki jako stymulator bariery
Niezwykle istotnym aspektem działania INUBIOTYKU jest jego fizyczna forma. Struktury nierozpuszczalnych arabinoksylanów działają jako czynnik mechaniczny ("szczotka" jelitowa), który wywiera fizjologiczny wpływ na błonę śluzową.

6.1. Stymulacja sekrecji śluzu
Mechaniczne drażnienie nabłonka przez nierozpuszczalne frakcje błonnika stymuluje komórki kubkowe (goblet cells) do zwiększonej sekrecji mucyny MUC2 oraz wody. Gruba, zdrowa warstwa śluzu jest niezbędna dla funkcjonowania ILC3 z dwóch powodów:
Fizyczna separacja - oddziela ona bakterie od bezpośredniego kontaktu z nabłonkiem, zapobiegając nadmiernej stymulacji zapalnej.

Nisza ekologiczna - śluz jest miejscem bytowania pożytecznych bakterii (np. Akkermansia), które produkują metabolity stymulujące ILC3.
Brak błonnika nierozpuszczalnego prowadzi do atrofii warstwy śluzowej, co umożliwia bakteriom penetrację bariery i wywołanie zapalenia charakterystycznego dla NZJ (nieswoiste zapalenie jelit).

6.2. Wpływ cząstek stałych na odpowiedź immunologiczną

Badania wskazują, że obecność nierozpuszczalnych cząstek w świetle jelita może bezpośrednio modulować odpowiedź immunologiczną, działając jako łagodny stymulant ("eustres"), który utrzymuje układ odpornościowy w stanie gotowości, ale nie powoduje pełnoobjawowego zapalenia. Mechanizm ten, w połączeniu z działaniem prebiotycznym, przyczynia się do wzmocnienia bariery jelitowej.

7. Oś: MHCII - selekcja jelitowa, kluczem do zapobiegania autoimmunizacji

Jednym z najbardziej fascynujących odkryć ostatnich lat jest rola ILC3 w bezpośredniej regulacji adaptacyjnego układu odpornościowego poprzez prezentację antygenu. Komórki ILC3 (szczególnie frakcja CCR6+) wykazują konstytutywną ekspresję cząsteczek MHC klasy II (MHCII), mechanizmu typowego dla profesjonalnych komórek prezentujących antygen (APC).

7.1. Mechanizm eliminacji autoreaktywnych limfocytów T
W przeciwieństwie do komórek dendrytycznych, ILC3 nie posiadają cząsteczek kostymulujących CD80, CD86 (współdziałających limfocytów T z komórkami prezentującymi antygen APC), niezbędnych do pełnej aktywacji limfocytów T. Kiedy ILC3 prezentują na cząsteczkach MHCII antygeny pochodzące z mikrobioty komensalnej specyficznym limfocytom T CD4+, brak sygnału kostymulującego prowadzi do anergii lub apoptozy tych limfocytów.
Dzięki temu ILC3 aktywnie eliminują limfocyty T, które mogłyby zaatakować nieszkodliwe bakterie jelitowe, zapobiegając tym samym patologicznym reakcjom zapalnym na własną florę.

7.2. Wpływ INUBIOTYKU (WBAX) na skuteczność selekcji

Suplementacja INUBIOTYKIEM (WBAX) wpływa na ten proces dwojako:

• Dostarczanie antygenów - poprzez promowanie różnorodnej mikrobioty, WBAX zapewniają odpowiednią pulę antygenów do prezentacji, co jest niezbędne dla "treningu" układu odpornościowego.
• Utrzymanie populacji ILC3 MHCII+ - metabolity WBAX (SCFA, ligandy AhR) są niezbędne dla przeżycia ILC3. Zmniejszenie ich liczby w diecie ubogiej w błonnik prowadzi do załamania się mechanizmu selekcji jelitowej. W rezultacie, komensalo-reaktywne limfocyty T przeżywają, namnażają się i inicjują przewlekły stan zapalny, co jest kluczowym mechanizmem patogenezy NZJ (nieswoiste zapalenie jelit).

8. Implikacje kliniczne w chorobach autoimmunologicznych

Wpływ WBAX na ILC3 ma daleko idące konsekwencje dla terapii i prewencji chorób autoimmunologicznych, wykraczając poza sam przewód pokarmowy.

8.1. Nieswoiste zapalenia jelit (choroba Leśniowskiego-Crohna, wrzodziejące zapalenie jelita grubego)
W NZJ (nieswoiste zapalenie jelit) obserwuje się dramatyczny spadek liczby ILC3 oraz ich konwersję w ILC1.
Interwencja INUBIOTYKU (WBAX) - zastosowanie diety bogatej w nierozpuszczalne arabinoksylany może odwrócić ten proces. Poprzez dostarczenie maślanu do dystalnych odcinków okrężnicy oraz aktywację AhR, WBAX przywraca produkcję IL-22, co przyspiesza gojenie błony śluzowej i eliminację owrzodzeń.

Stabilizacja Treg - INUBIOTYK (WBAX) promuje powstawanie limfocytów T regulatorowych (Treg), które współpracują z ILC3 w tłumieniu zapalenia.

W fazie aktywnego zaostrzenia zapalenia jelit, błonnik nierozpuszczalny może być źle tolerowany mechanicznie, Dlatego należy zmniejszyć spożywaną dawkę i łączyć nierozpuszczalne arabinoksylany z błonnikami rozpuszczalnymi (INUBIOTYK INTENS: nierozpuszczalne arabinoksylany z łuską babki jajowatej). INUBIOTYK w fazie remisji i prewencji jest czynnikiem kluczowym dla utrzymania homeostazy.

8.2. Stwardnienie rozsiane (MS) i oś jelito-mózg

Dysbioza jelitowa jest obecnie uznawana za jeden z czynników spustowych w SM.
Mechanizm - patogenne komórki Th17 mogą migrować z jelita do OUN; prawidłowo funkcjonujące ILC3 (wspierane przez WBAX) ograniczają powstawanie tych komórek poprzez mechanizm selekcji jelitowej oraz konkurencję o nisze cytokinowe.

Systemowe działanie SCFA - propionian i octan powstające z fermentacji INUBIOTYKU (WBAX) mogą przenikać do krążenia systemowego, a nawet przekraczać barierę krew-mózg, gdzie wywierają działanie przeciwzapalne na mikroglej; ligandy AhR pochodzenia dietetycznego (indolowe) hamują zapalenie w OUN w modelach zwierzęcych SM (EAE). ILC3 są tu kluczowym ogniwem pośredniczącym w produkcji metabolitów neuroprotekcyjnych.

8.3. Autoimmunologiczne choroby wątroby
Jelito jest anatomicznie połączone z wątrobą żyłą wrotną.
Uszczelnienie bariery - nieszczelność jelit ("leaky gut") pozwala na translokację LPS i metabolitów bakteryjnych do wątroby, co aktywuje komórki Kupffera i promuje autoimmunologiczne zapalenie wątroby (AIH) czy pierwotne stwardniające zapalenie dróg żółciowych (PSC).

INUBIOTYK (WBAX) poprzez stymulację komórek ILC3 do produkcji IL-22, uszczelnia nabłonek jelitowy, redukując napływ toksyn do wątroby i wygaszając stan zapalny.

Wnioski
Nierozpuszczalne arabinoksylany w INUBIOTYKU są wysoce wyspecjalizowanym regulatorem układu odpornościowego, którego działanie wykracza daleko poza proste efekty żywieniowe. Ich wpływ na komórki ILC3 jest kompleksowy i obejmuje:

• Modulację metaboliczną - dostarczanie precyzyjnych sygnałów (SCFA) do specyficznych receptorów (Ffar2, GPR109a), co promuje proliferację i funkcje ILC3.
• Stabilizację fenotypową - zapobieganie patologicznej konwersji ILC3 do ILC1 poprzez szlak AhR i hamowanie deacetylaz histonów.
• Edukację odpornościową - umożliwienie mechanizmu "selekcji jelitowej" poprzez oś MHCII, co jest fundamentalne dla zapobiegania autoimmunizacji.
• Ochronę fizyczną i biochemiczną - poprzez stymulację warstwy śluzowej i dostarczanie antyoksydantów (kwas ferulowy).

W świetle przedstawionych faktów, włączenie INUBIOTYKU, czyli odpowiednio przetworzonych nierozpuszczalnych arabinoksylanów (WBAX) do diety wydaje się być kluczową strategią w profilaktyce i wspomaganiu leczenia chorób autoimmunologicznych, celującą w przywrócenie utraconej równowagi między gospodarzem a jego mikrobiomem.

Autorzy

dr n. med. Sławomir Puczkowski

mgr Emilia Wojdon - NZOZ Biomol Med