Nutrient-Gene Interactions and the Inflammatory Response

Zusammenfassung

Entzündungen bekämpfen Pathogene nach Verletzungen und chirurgischen Eingriffen. Durch die Entzündungsreaktion wird das Muskel- und Fettgewebe katabolisiert, damit Aminosäuren, Glukose und Fettsäuren für die Immunantwort freigesetzt werden können. Die Leber erhöht die Proteinsynthese während der akuten Phase und die antioxidativen Abwehrmechanismen werden durch vermehrte Glutathionsynthese verstärkt. Die Produktion von Oxidantien schafft pathogenfeindliche Umweltbedingungen. Entzündungshemmende und -fördernde Zytokine steuern das Ausmaß der Immunantwort. Zur ersten Kategorie gehören die Interleukine (IL) 1 und 6 und der Tumornekrosefaktor-α (TNF-α), während IL-10 zur zweiten Kategorie gehört. Neuroendokrine Reaktionen treten auf und Hitzeschockproteine entstehen zur Dämpfung der Entzündungsreaktion. Entzündungen können sowohl schädigend als auch tödlich sein. Eine hohe Produktion von IL-1 und TNF-α erhöht die Sterblichkeit bei zerebraler Malaria, Meningitis und Sepsis. Das Verhältnis der entzündungsfördernden zu den entzündungshemmenden Proteinen kann ebenfalls einen ungünstigen Verlauf einer Infektion bewirken. Ein hohes IL-6/IL-10- oder IL-10/TNF-Verhältnis kann eine erhöhte Sterblichkeitsrate bewirken, während IL-1, IL-6 und TNF-α ebenfalls schädigende Auswirkungen bei Entzündungen und bei der Entwicklung atheromatöser Beete haben. Der Genotyp ist ein Schlüsselfaktor bei der Beeinflussung der Zytokinenproduktion und der Stärke der Entzündungsreaktion. Die Produktion von TNF-α, IL-1β, IL-6 und IL-10 wird stark beeinflusst vom Polymorphismus einzelner Nukleotide (SNPs) in der Promoterregion der entsprechenden Gene. Zytokin-Gen-Allele bewirken bei einigen Erkrankungen und Zuständen eine erhöhte Morbidität einschließlich Sepsis, Diabetes mellitus und kardiovaskuläre Erkrankungen. Studien hinsichtlich der antientzündlichen Wirkung von n-3-PUFAs deuten darauf hin, dass der individuelle Genotyp die Wirksamkeit der Immunonährstoffe zur Kontrolle einer Entzündung beeinflussen kann. Zur Besserung des Zustandes der Patienten ist eine bessere Kenntnis des Gebrauchs der Nährstoffe wie z. B. der n-3-PUFAs zur Kontrolle entzündlicher Vorgänge erforderlich und ein besseres Verständnis des Einflusses des individuellen Genotyps auf die Anwort des Organismus auf solche Immunonährstoffe.

Abstract

The function of inflammation is to combat pathogens following injury and surgery. During the inflammatory response, muscle and adipose tissue are catabolised to provide amino acids, glucose and fatty acids, for the immune response. The liver increases acute phase protein synthesis and anti-oxidant defences are enhanced by increased glutathione synthesis. Oxidants production creates a hostile environment for pathogens. The strength of the response is modulated by pro-inflammatory and anti-inflammatory cytokines. Interleukins (IL) 1 and 6 and tumour necrosis factor-α (TNF-α), fall into the first category, and IL-10 into the second. Neuroendocrine responses occur, and heat shock proteins are produced to curtail the inflammatory response. Inflammation exerts damaging and lethal effects. High production of IL-1 and TNF-α increases mortality in cerebral malaria, meningitis and sepsis. The ratio of pro- to anti-inflammatory cytokines also result in an adverse outcome to infection. High IL-6 to IL-10, and IL-10 to TNF ratios are associated with raised mortality. IL-1, IL-6 and TNF-α also play a damaging role in inflammatory disease and atheromatous plaque development. Genotype is a key factor which influences cytokine production and the strength of the inflammatory response. TNF-α, IL-1β, IL-6 and IL-10 production is strongly influenced by single nucleotide polymorphisms (SNPs) in the promoter region of the respective genes. Cytokine gene alleles are linked to increased morbidity in a range of diseases and conditions including sepsis, diabetes mellitus and cardiovascular disease. Studies on the anti-inflammatory effect of n-3 PUFAs indicate that individual genotype may influence the efficacy of immunonutrients in controlling inflammation. To improve patient outcome a better understanding is needed, of how nutrients, such as n-3 PUFAs can be used to control the inflammatory process and how individual genotype influences the response to such immunonutrients.

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