Udział chitozanu w indukcji odpowiedzi immunologicznej podczas zarażenia myszy nicieniami

Odpowiedź obronna przeciwko nicieniom pasożytniczym zależna jest zwykle od mechanizmów regulowanych przez limfocyty Th2. Wzbudzenie tej populacji następuje w wyniku aktywacji komórek odpowiedzi wrodzonej, jednak wiele pasożytów moduluje reakcje układu odpornościowego wywołując immunosupresję, aby utrzymać się w żywicielu. Prowadzi to do chronicznego zarażenia i znacznie utrudnia kontrolę inwazji, zarówno u ludzi, jak i zwierząt hodowlanych. Poza podawaniem leków przeciwpasożytniczych, strategią zwalczania/ kontrolowania nicieni pasożytniczych może być wzmacnianie naturalnych mechanizmów obronnych żywiciela. Istnieje wiele związków, które mogą polaryzować odpowiedź immunologiczną w kierunku Th2 zależnej i jednym z nich jest chitozan. Jest to naturalny polimer, deacetylowana pochodna chityny, która występuje m. in. w strukturach nicieni. Uważa się, że związek ten może być rozpoznawany przez układ odpornościowy żywiciela i aktywować go, wpływając na równowagę odpowiedzi immunologicznej. Celem pracy było określenie w jaki sposób chitozan, polimer N-acetyloglukozaminy i glukozaminy, wpływa na odpowiedź immunologiczną oraz czy może on zwiększać skuteczność odpowiedzi przeciwpasożytniczej. W badaniach in vitro i in vivo oceniano jak chitozan aktywuje komórki odpowiedzi immunologicznej oraz czy wpływa na przebieg zarażenia nicieniami: Heligmosomoides polygyrus i Trichinella spiralis. Stwierdzono, że chitozan, w zależności od masy cząsteczkowej, wykazuje odmienne właściwości aktywowania in vitro komórek odpowiedzi wrodzonej. Podany in vivo dootrzewnowo, chitozan o dużej masie cząsteczkowej wywołał początkowo silny stan zapalny charakteryzujący się napływem neutrofilów i niedojrzałych monocytów oraz produkcją cytokin prozapalnych, jak i regulatorowych. Po zaprzestaniu podawania chitozanu obserwowano pojawianie się mechanizmów związanych z gojeniem tkanek; alternatywną aktywację makrofagów oraz wydzielanie TGF-β i IL-10. Zarażenie H. polygyrus myszy, którym podawano chitozan, skutkowało zahamowaniem objawów stanu zapalnego, bez znacznego wpływu na przebieg zarażenia. Z kolei u myszy, którym podawano chitozan, w czasie inwazji T. spiralis występował wyższy poziom zarażenia, a odpowiedź na polimer zdominowała odpowiedź przeciwpasożytniczą i obniżyła efektywność mechanizmów obronnych. Stan zapalny wywołany przez chitozan wpływał także na odpowiedź nabytą; zahamował proliferację limfocytów T CD4+, ale wzbudził produkcję przeciwciał IgA krzyżowo rozpoznających antygeny nicieni oraz sam polimer. Uzyskane wyniki wskazują, że chitozan nie jest specyficznym adiuwantem odpowiedzi Th2 zależnej; przetwarzany przez komórki może wywoływać stan zapalny, który ma długotrwały wpływ na mechanizmy odpornościowe żywiciela.

Protective immune response against parasitic nematodes is usually mediated by Th2 dependant mechanisms. Induction of those is initiated by activated cells of innate immunity, however many parasites modify immune response leading to immunosuppression and maintain within the host. This leads to chronicity and hampers control of infections both in humans and livestock. Apart from drug therapy, amplification of natural immunity may be a strategy to limit parasitic infections. Among compounds that polarise immune response towards Th2 mechanisms, chitosan may be listed. It is a naturally occurring polymer derived from chitin, that is present also in nematode structures. It is suggested that it can be recognised by the immune system and activate immune response causing its polarisation. Aim of this thesis was to establish how chitosan, polymer of N-acetyloglucosamine and glucosamine, influences immune system and antiparasitic responses. In in vitro and in vivo models it was evaluated how chitosan activates immune cells and affects the course of infection with nematodes: Heligmosomoides polygyrus or Trichinella spiralis. It was observed that chitosan activates innate immunity and this effect depends on molecular weight of the polymer. After intraperitoneal injections, high molecular weight chitosan induced inflammation characterized by influx of neutrophils and immature monocytes and production of proinflammatory and regulatory cytokines. After the treatment was terminated, tissue healing processes were observed; alternative activation of macrophages and secretion of TGF-β and IL-10. Infection of mice that obtained chitosan with H. polygyrus alleviated inflammation but the invasion was unchanged. However when chitosan treated mice were infected with T. spiralis, increased level of infection was observed as response to the polymer dominated and decreased protection. Chitosan induced inflammation altered also adaptive responses; proliferation of CD4+ T lymphocytes was reduces but secretion of IgA occurred that were cross-reactive to nematode antigens and polymer itself. Obtained results suggest that chitosan is not a specific adjuvant of Th2 responses; processed by cells it induces inflammation that alters host immunity in long-term perspective.