Vitamin A stimulerer T-celler og hukommelses B-celler

Åse Ertesvåg 
Cand.pharm.
E-post: ase.ertesvag@medisin.uio.no

BAKGRUNN OG HENSIKT

Vitamin A

Vitamin A ble isolert tidlig på 1900-tallet, og gikk under navnet antiinfeksjons-vitaminet. Ved siden av betydningen for immunforsvaret er vitamin A også vist å være viktig for synet, for hud og slimhinner, og for reproduksjon og fosterutvikling. Hovedkildene til vitamin A i det daglige kostholdet er betakaroten fra grønnsaker og retinylestere fra animalske produkter, spesielt lever. Etter opptak omdannes disse formene for vitamin A til retinol, som sirkulerer i blodet bundet til spesielle bærerproteiner. Komplekset tas opp av celler, og her omdannes retinol til retinsyre, den aktive intracellulære formen av vitamin A. Den vanligste måten vitamin A utøver sin effekt på i kroppen er ved at retinsyre bindes til såkalte retinsyre-reseptorer som igjen binder og aktiverer spesifikke gener i arvestoffet vårt. Imidlertid er også andre virkemekanismer beskrevet. På verdensbasis lider så mange som 250 millioner barn av vitamin A-mangel [1], og mange av disse barna dør som følge av infeksjoner.

Selv om vitamin A-statusen blant den norske befolkning jevnt over er god, kan vitamin A-mangel ses hos eldre.

Immunforsvaret

Ved en infeksjon vil kroppens immunforsvarsceller, såkalte B- og T-lymfocytter, gjenkjenne fremmende stoffer via overflatereseptorer, og gjennom denne prosessen vil cellene aktiveres og stimuleres til å vokse og dele seg (proliferere). I tillegg skiller de ut stoffer som hjelper til med å fjerne det fremmede agens. Når infeksjonen avtar, dør de fleste av disse aktiverte lymfocyttene, men et visst antall forblir i sirkulasjonen som såkalte hukommelsesceller. Disse har evne til å utøve en raskere og sterkere respons neste gang kroppen utsettes for det samme infeksiøse agens.
I tillegg til at lymfocytter kan aktiveres av fremmede agens via overflatereseptorer, kan B-celler også aktiveres av bakterielt og viralt DNA. Etter opptak i B-cellene kan slikt DNA bindes til såkalte toll-liknende reseptorer (TLR) i endosomer i B-cellen og dette aktiverer cellen. En teori er at slik uspesifikk aktivering av hukommelses B-celler via TLR9 er med på å opprettholde et tilnærmet konstant nivå av antistoffer mot fremmede agens nærmest livet ut [2].

Selv om vitamin A lenge har vært kjent for sine effekter på immunforsvaret, har kunnskapen om de bestemte mekanismene dette skjer ved, vært sparsom. I tillegg er det på dette feltet gjennomført få studier med rene populasjoner av T- og B-celler. Vår forskningsgruppe har tidligere vist at proliferasjon av rene B-celler stimulert via overflatereseptorer snarere blir hemmet ved tilstedeværelse av vitamin A [3], noe som ikke syntes forenelig med en styrking av immunresponsen. Hensikten med dette arbeidet var derfor å undersøke hvorvidt andre celler i immunforsvaret ble stimulert av vitamin A, og/eller om effekten var relatert til subtyper av lymfocytter.

MATERIALE OG METODE

I dette arbeider er det hovedsakelig benyttet normale T- og B-lymfocytter isolert fra blodgivere tappet ved Blodbanken, Ullevål universitetssykehus. For in vivo-studier ble det benyttet transgene musemodeller for monitorering av gen-aktivitet. I studiene ble proliferasjon og celledød målt ved minst to forskjellige metoder. Sekresjon av cytokiner og immunoglobulin ble målt ved Elisa-assay. Mengde og aktivitet av proteiner ble målt ved Western blotting, mens gen-aktivitet i mus ble monitorert ved hjelp av in vivo bioluminescent imaging.

HOVEDFUNN

Vi har vist at vitamin A, i form avretinsyre, stimulerer T-celler til å dele seg og skille ut cytokinet IL-2 [4]. Effekten viser seg på transkripsjonsnivå, og synes å involvere åpning av kromatin (Ertesvåg, manuskript under utarbeidelse). Vi har videre vist at T-cellene beskyttes mot celledød ved tilstedeværelse av retinsyre [5]. Den andre armen av det spesifikke immunforsvaret påvirkes også av vitamin A. Studiene våre viser at hukommelses B-celler stimulert via TLR9 drives til å proliferere og skille ut større mengde immunoglobulin (Ig) M og G under påvirkning av retinsyre [6]. Forut for denne effekten så vi en økt utskillelse av cytokinet IL-10 og en rask aktivering av en tidlig signalvei, MAPK-signalveien, i B-cellene [6].

TOLKNING

I våre studier med rene populasjoner av T-celler finner vi at retinsyre stimulerer human T-celler in vitro, assosiert med en økning i IL-2 sekresjon. Dette kan bidra til en styrking av immunresponsen og være en av forklaringene på hvorfor vitamin A synes å ha en beskyttende effekt mot infeksjoner hos mennesker. Ved å bruke en transgen reporter musemodell som uttrykker genet for IL-2 foran genet for luciferase, har vi imidlertid ikke klart å reprodusere denne effekten på T-celler i mus (Ertesvåg et al., submittert). Dette kan skyldes at denne modellen ikke reflekterer endogen regulering av IL-2, eller at effekten av retinsyre på T-celler er ulik i mus og menneske.

Tidligere studier av vitamin A i B-celler har blitt utført på ufraksjonerte B-celler. Man vet nå at det eksisterer flere forskjellige subtyper B-celler med ulike funksjoner og responser, og dette nødvendiggjør studier av subpopulasjoner for å forstå de grunnleggende effektene av vitamin A i cellene. I vårt arbeid så vi blant annet at den hemmende effekten av retinsyre på B-celler stimulert via overflatereseptorer var svakere i hukommelses B-celler enn i naive B-celler. En forskningsgruppe ved Rikshospitalet har tidligere vist at personer med vanlig variabel immunsviktsykdom (common variable immunodeficiency, CVI) generelt hadde lave nivåer av vitamin A i plasma, og at supplement av vitamin A resulterte i økt IL-10- og redusert TNFα nivåer i plasma [7]. Senere forskning har antydet at TLR9 signalveien kan være defekt hos disse pasientene [8]. Disse dataene støtter vår hypotese om at en av mekanismene for hvordan vitamin A har en styrkende effekt på immunforsvaret, kan være nettopp en forsterking av effekten av den uspesifikke stimuleringen via TLR9 i hukommelses B-celler.

Studiene i denne avhandlingen er hovedsak utført på celler i kultur med kunstige stimuli som søker å mimikere normale prosesser i en immunrespons. I en normal situasjon i kroppen vil mange færre celler aktiveres enn det er forenelig med målemetoder in vitro. I tillegg vil det i en immunrespons in vivo, være andre celler og andre faktorer som kan påvirke responsen av cellene. For å kunne si noe om betydningen av vitamin A på immunresponsen hos friske personer og hos immunsviktpasienter kreves kliniske studier der mangel på vitamin A ses på isolert. Slike studier har imidlertid vist seg å være vanskelig å gjennomføre siden vitamin A-mangel ofte ses samtidig med generell ernæringssvikt.

KONKLUSJON

I dette arbeidet har vi vist at retinsyre kan stimulere T-celler til å dele seg og øke produksjonen av cytokinet IL-2, noe som kan bidra til en stimulering av immunresponsen. Vi har videre vist at hukommelses B-celler i større grad deler seg og skiller ut immunoglobuliner vedtilstedeværelse av vitamin A. Effekten av vitamin A i B-cellene er påvisbar kort tid etter initiering av kulturene, og involverer en aktivering av tidlige signalvei-mediatorer som p38MAPK. Våre studier antyder at vitamin A kan påvirke immunforsvaret både via T-celle- og hukommelses B-celle-medierte immunresponser. I samarbeid med forskningsgruppen til Pål Aukrust og Stig Frøland ved Rikshospitalet-Radiumhospitalet HF undersøker vi nå hvorvidt B-celler fra CVI pasienter og normale givere stimulert via TLR9 signalveien responderer ulikt på vitamin A. Videre forskning vil vise om tilskudd av vitamin A kan være nyttig for personer med visse immunsviktsykdommer.

Referanser

1. WHO: Vitamin A Deficiency. 2006, (www.who.int/nutrition/topics/vad/en/)
2. Bernasconi NL, Traggiai E, Lanzavecchia A. Maintenance of serological memory by polyclonal activation of human memory B cells. Science 2002;298:2199–202.
3. Blomhoff HK, Smeland EB, Erikstein B, et al. Vitamin A is a key regulator for cell growth, cytokine production, and differentiation in normal B cells. J Biol Chem 1992;267:23988–92.
4. Ertesvag A, Engedal N, Naderi S, et al. Retinoic acid stimulates the cell cycle machinery in normal T cells: involvement of retinoic acid receptor-mediated IL-2 secretion. J Immunol 2002;169:5555–63.
5. Engedal N, Ertesvag A, Blomhoff HK. Survival of activated human T lymphocytes is promoted by retinoic acid via induction of IL-2. Int Immunol 2004;16:443–53.
6. Ertesvag A, Aasheim HC, Naderi S, et al. Vitamin A potentiates CpG-mediated memory B-cell proliferation and differentiation: involvement of early activation of p38MAPK. Blood 2007;109:3865–72.
7. Aukrust P, Muller F, Ueland T, et al. Decreased vitamin A levels in common variable immunodeficiency: vitamin A supplementation in vivo enhances immunoglobulin production and downregulates inflammatory responses. Eur J Clin Invest 2000;30:252–9.
8. Cunningham-Rundles C, Radigan L, Knight AK, et al. TLR9 Activation Is Defective in Common Variable Immune Deficiency.
9. J Immunol 2006;176:1978–87.

(Publisert i NFT nr. 12/2007 side 30–31.)