2.2.1. Soluvälitteiset immuunivasteet
valkosolujen määrä ja jakautuminen ääreisveressä. Tupakoitsijoilla on yleensä kohonnut perifeerinen valkosolujen määrä, noin 30% korkeampi kuin tupakoimattomilla (Friedman et al., 1973; Yeung & Buncio, 1984; Tollerud et al., 1989; Mili et al., 1991). Tupakoitsijoiden valkosolujen määrän ja plasman nikotiinipitoisuuden välillä on osoitettu olevan merkittävä yhteys (Taylor ym., 1986). On ehdotettu, että nikotiinin aiheuttama katekoliamiinin vapautuminen voisi olla tämän vaikutuksen mekanismi (Friedman et al., 1973). Muut tutkimukset tukevat hypoteesia, jonka mukaan tupakointi aiheuttaa luuytimen stimulaatiota (Van Eeden & Hogg, 2000). On esitetty, että keuhkorakkuloiden makrofageista vapautuvat proinflammatoriset tekijät, kuten tuumorinekroositekijä α, interleukiini (IL) 1, IL-8 ja granulosyytti-makrofagiyhdyskuntaa stimuloiva tekijä, ovat todennäköisesti vastuussa luuytimen stimuloinnista tupakoimalla. Tupakoinnilla on raportoitu olevan sama yhteys nuorten valkosolujen määrän lisääntymiseen, mikä viittaa siihen, että tupakoinnilla näyttää olevan nopea vaikutus veren valkosolumäärään, mikä ei todennäköisesti johdu tupakoinnin aiheuttamista kroonisista sairauksista kuten aikuisilla tupakoitsijoilla (Tell et al., 1985).
raportit tupakoinnin vaikutuksista lymfosyytti-T-solujen eri alaryhmiin ovat ristiriitaisia. Kevyillä tai kohtalaisilla tupakoitsijoilla CD3+ – ja CD4+ – määrien ilmoitettiin lisääntyneen merkittävästi ja CD8+ – lymfosyyttien määrän olevan kasvussa (Miller ym., 1982; Hughes et al., 1985; Tollerud et al., 1989; Mili et al., 1991). Sitä vastoin paljon tupakoivilla (yli 50 pakkausvuotta) tehdyissä tutkimuksissa CD4+-solujen määrä väheni ja CD8+ – solujen määrä lisääntyi merkittävästi. Näin ollen CD4+: n ja CD8+: n lymfosyyttien suhteessa havaittu väheneminen raskaissa tupakoitsijoissa johtui pääasiassa CD8+ – solujen lisääntymisestä (ginit ym., 1982). Nämä vaikutukset näyttivät korjautuvan heti 6 viikon kuluttua tupakoinnin lopettamisesta (Miller ym., 1982). Muissa tutkimuksissa CD4+ – ja CD8+ – lymfosyyttien määrissä ei ole havaittu eroja kohtalaisilla tupakoitsijoilla (Costabel ym., 1986). Koska CD4 + -solut edistävät B-solujen proliferaatiota ja erilaistumista sekä immunoglobuliinisynteesiä, runsaasti tupakoivilla havaittu tämän alaryhmän väheneminen saattaa osaltaan lisätä infektioherkkyyttä tässä potilasryhmässä.
hengitysteihin ja keuhkoparenkymiaan. Bronkoalveolaariset huuhtelututkimukset ovat osoittaneet CD4+ – solujen absoluuttisen määrän vähenevän selvästi ja CD8+ – solujen määrän lisääntyvän pienemmällä CD4+/CD8+ – solujen suhteella kohtalaisilla tupakoitsijoilla verrattuna tupakoimattomiin (Leatherman ym., 1984; Costabel et al., 1986; Wewers ym., 1998). Näissä muuttujissa ei havaittu merkittäviä muutoksia perifeerisessä veressä tällä keskivaikeasti tupakoivilla potilailla, toisin kuin aiemmin paljon tupakoivilla. Siten, muutokset lymfosyyttipopulaatiossa bronkoalveolaarisessa huuhtelussa tupakoitsijoilla voivat paljastaa patologisia muutoksia aikaisemmin kuin veressä. Lisäksi nämä havainnot viittaavat siihen, että tupakoitsijoilla on vaje soluvälitteisessä immuniteetissa keuhkorakkuloissa, jotka ovat elintärkeitä ensivaiheen puolustautumiskohdassa infektiota vastaan.
CD8+ T-solujen säilyminen tupakoitsijoiden keuhkoissa ansaitsee erityistä huomiota, koska se on keuhkoahtaumataudin tunnusmerkki ja tiedetään, että nämä solut voivat aktivoida alveolaarisia makrofageja tuottamaan matriisimetalloproteinaasi 12: ta, voimakasta elastiinia hajottavaa entsyymiä, joka on yhdistetty emfyseemaan (Hautamaki et al., 1997; Grumelli ym., 2004). Lisäksi CD8 + T-soluja tarvitaan tulehdukseen ja kudostuhoon savun aiheuttamassa keuhkolaajentumassa hiirillä (Maeno et al., 2007). Tupakansavun on myös todettu edistävän viruksen spesifisten CD8+ – muistin efektori T-solujen säilymistä, mutta heikentävän niiden puolustuskykyä (Gualano et al., 2008).
tupakointiin liittyy myös makrofagien osuuden merkittävä kasvu bronkoalveolaarisessa huuhtelunesteessä (Wewers ym., 1998). Alveolaarisessa tilassa olevan strategisen sijaintinsa vuoksi alveolaarisilla makrofageilla on keskeinen rooli mikrobien tunnistamisessa ja eliminoinnissa jo infektion alkuvaiheessa. Tupakointi lisää alveolaaristen makrofagien määrää (Sopori ym., 1998) ja aktivoi ne tuottamaan proinflammatorisia välittäjiä, reaktiivisia happilajeja ja proteolyyttisiä entsyymejä (de Boer et al., 2000; Russell ym., 2002), joka tarjoaa solumekanismin, joka yhdistää tupakoinnin tulehdukseen ja kudosvaurioihin. Samoin kuin sen vaikutukset hengitysteiden epiteeliin, tupakansavu vaarantaa alveolaaristen makrofagien kyvyn fagosytoida bakteereja (King et al., 1988; Berenson ym., 2006) ja apoptoottiset solut (Hodge et al., 2007)ja aistimaan PAMPs (Drannik et al., 2004; Chen et al., 2007; Gaschler ym., 2008). Tärkeää on, että tupakansavu ei voi vain tukahduttaa alveolaaristen makrofagien toimintaa, kuten aiemmin on ehdotettu, mutta sen sijaan se saattaa vääristellä niiden tulehduksellista välittäjäprofiilia. Vinouman luonne voi olla sairausalttiutta määrittävä tekijä. Näin ollen eräässä tutkimuksessa raportoitiin tupakoitsijoiden alveolaaristen makrofagien aktivoitumistila, joka erotti ne tupakoimattomista (Woodruff et al., 2005). Tämä korostaa keskeistä kehitteillä olevaa käsitettä — savu voi aiheuttaa makrofagien osittaisen M1-deaktivoitumisen tai osittaisen m2-aktivoitumisen. Tämän vinoutumisen tasapainolla ja voimakkuudella on suoria vaikutuksia immuunijärjestelmään ja sen vasteeseen tauteja vastaan, koska tehokas isäntäpuolustus edellyttää makrofagien aktivointiohjelmaa, joka on sopiva tietylle patogeenityypille, ja koska M1-tyypin makrofagit voivat aiheuttaa merkittäviä keuhkovaurioita (emfyseema), kun taas M2-tyypin makrofagit ovat yhteydessä kasvaimen etenemiseen. Alveolaarisen makrofagivasteen muuttumisen ja vinoutumisen molekyylimekanismeja ei tällä hetkellä tunneta, mutta ne ovat ainakin osittain palautuvia altistumalla pelkistetylle glutationin muodolle, mikä aiheuttaa efektorireittien oksidatiivisen vaurion. Infektioriskiä lisäävät isännän puutteet tai polymorfismit synnynnäisissä ja adaptiivisissa immuunivasteen geeneissä, erityisesti hahmontunnistusreseptoreita koodaavissa geeneissä, kuten mannoosia sitova lektiini, ja niiden signaalinvälittäjissä (Becker & O ’ Neill, 2007).
keuhkoissa dendriittisolut (DCs), jotka ovat voimakkaimpia antigeenia esitteleviä soluja ja välttämättömiä t-soluvälitteisen immuunivasteen aloittamiseksi (Mellman & Steinman, 2001), ovat todennäköisesti erittäin alttiita savun aiheuttamille vaikutuksille johtuen niiden anatomisesta sijainnista (lumenessa ja suoraan keuhkojen epiteelin alapuolella) (McComb et al., 2008). Vaikka tiedetään, että DC-suunnattu kemokiini CX3CL1 on ylisääntelyä emfyseemassa (McComb et al., 2008), on vain muutamia tutkimuksia, joissa arvioidaan tupakoinnin vaikutuksia keuhkojen DCs ihmisillä ja eläinmalleilla (Tsoumakidou et al., 2008). Kliiniset tutkimukset viittaavat siihen, että kypsien DCs: ien määrä vähenee keuhkoahtaumatautia sairastavien potilaiden suurissa hengitysteissä, jotka tupakoivat (Jahnsen ym., 2006). Tupakoinnin lopettamisen jälkeen kypsien DCs: ien määrä kasvaa ja on samanlainen kuin tupakoimattomien terveiden verrokkien. Sen sijaan epäkypsien DCs: ien määrä kasvaa keuhkoahtaumatautia sairastavien potilaiden pienissä hengitysteissä verrattuna henkilöihin, jotka eivät ole koskaan tupakoineet ja henkilöihin, jotka tupakoivat, mutta joilla ei ole keuhkoahtaumatautia (McComb et al., 2008). Nämä tiedot viittaavat siihen, että tupakointi voi vaikuttaa DC-lukuihin ja kypsyystilaan.
leukosyyttien toiminta. Tupakoitsijoiden perifeerisen veren polymorfonukleaarisissa leukosyyteissä esiintyy migraatiota ja kemotaksiaa verrattuna tupakoimattomien PMNs: ään (Noble & Penny, 1975; Corberand et al., 1979). Pmns: n motiliteetti ja kemotaksis painuvat tupakoitsijoiden suuonteloon verrattuna tupakoimattomiin (Eichel & Shahrik, 1969; Noble & Penny, 1975). Koko tupakansavu, sen kaasufaasi ja vesiliukoinen fraktio ovat voimakkaita PMN-kemotaksien estäjiä (Bridges et al., 1977). Savukkeen vesiliukoisesta osasta tyydyttymättömät aldehydit (akroleiini ja krotonaldehydi) olivat tärkeimmät inhibiittoriominaisuudet. Tupakanpolton haihtumattomat komponentit estävät myös kemotaksia mekanismilla, joka eroaa savun höyryfaasissa esiintyvien tyydyttymättömien aldehydien mekanismista (Bridges et al., 1977; Bridges & Hsieh, 1986). Haihtumaton komponentti ei estänyt migraatiota. Nikotiini ei vaikuttanut PMN-migraatioon eikä kemotaksiin (Sasagawa et al., 1985). Tupakoitsijoiden keuhkoista peräisin olevilla makrofageilla on suurempi lymfosyyttien proliferaatiota estävä vaikutus kuin tupakoimattomien keuhkoista peräisin olevilla makrofageilla. Näin makrofagien immunosuppressiivinen vaikutus soluvälitteiseen immuunivasteeseen lisääntyy tupakoitsijoilla (Holt, 1987). Sytokiinien (TNFa, IL-1, IL-2 ja IL-6) vapautuminen makrofageista voi myös muuttua tupakoitsijoilla (McCrea ym., 1994; Twigg et al., 1994; Ouyang et al., 2000; Hagiwara et al., 2001). Hydrokinonilla, savuketervan fenoliyhdisteellä, oli näiden sytokiinien voimakkain estävä vaikutus, kun taas nikotiinilla oli vain vähän vaikutusta. Sytokiinit IL-1 ja IL-6 ovat tärkeitä isännän puolustuksessa infektiota vastaan (Smith, 1988; Luster et al., 1999). Eläinkokeet ovat osoittaneet, että näiden sytokiinien ehtyminen lisää alttiutta bakteerikeuhkokuumeelle. Koska pmns: llä on merkittävä rooli isännän puolustautumisessa akuutteja bakteeri-infektioita vastaan, savun aiheuttama PMN: n toiminnan heikkeneminen voi osaltaan lisätä tupakoitsijoiden alttiutta systeemisille infektioille, mukaan lukien bakteerikeuhkokuume.
Lymfosyyttifunktiot. Luonnollisen tappajan (NK) solujen aktiivisuuden ääreisveressä on raportoitu vähentyneen tupakoitsijoilla verrattuna tupakoimattomiin (Ferson et al., 1979; Hughes et al., 1985; Tollerud et al., 1989; Nair et al., 1990). Nämä muutokset näyttävät olevan palautuvia, koska NK-aktiivisuus entisillä tupakoitsijoilla oli samanlainen kuin tupakoimattomalla ryhmällä verrattuna tupakoitsijoihin(Silverman ym., 1975; Hersey ym., 1983). Toipumisaika oli suhteellisen lyhyt, niinkin vähän kuin 6 viikkoa (Miller et al., 1982; Hughes et al., 1985). Koska NK-solut ovat tärkeitä virusinfektioiden ja mikrobien vastustuskyvyn varhaisen seurannan kannalta (Herberman & Holden, 1978; Herberman, 1980), tupakoinnin aiheuttama NK-solujen aktiivisuuden heikkeneminen on mahdollinen mekanismi infektioiden lisääntymiselle tupakoitsijoilla.
lisääntyvä todistusaineisto viittaa siihen, että luonnollisilla tappajasoluilla on tärkeä rooli isännän synnynnäisessä puolustuksessa mikrobeja vastaan ja suojaavassa kasvainten vastaisessa immuunivalvonnassa. Tämä saavutetaan suoralla sytotoksisuudella perforiini-ja granzyymien, CD95-ligandin indusoiman apoptoosin ja proinflammatorisen sytokiinin ja kemokiinin vapautumisen kautta (Tollerud et al., 1989; Hamerman et al, 2005). Useat tutkimukset ovat osoittaneet, että NK-solujen määrä ja aktiivisuus ovat vähentyneet tupakoitsijoilla verrattuna tupakoimattomiin (Swann et al., 2007). Tupakansavulle altistuminen heikentää NK-solujen sytotoksisuutta ja sytokiinituotantoa ihmisillä ja hiirillä (Lu ym., 2006; Mian et al., 2008), mikä yhdistää NK-solujen viat lisääntyneeseen infektioriskiin ja syöpään.
eläinkokeet ovat osoittaneet, että nikotiini estää vasta-aineita muodostavaa soluvastetta heikentämällä antigeenivälitteistä signaalia T-soluissa ja estämällä solunsisäistä kalsiumvastetta (Geng ym., 1995; Geng et al., 1996; Sopori ym., 1998). On ehdotettu, että nikotiini proteiinityrosiinikinaasien aktivoitumisen ja inositoli-1,4,5-trisfosfaatille herkkien kalsiumvarastojen häviämisen kautta T-soluissa voisi olla merkittävä immunosuppressiivinen komponentti tupakoinnissa (Kalra et al., 2000).