Uit een recente studie van menselijke cellen blijkt dat roken bepaalde immuunreacties in dezelfde mate kan beïnvloeden als leeftijd of genetica. Die veranderingen blijven zelfs nog lang nadat je gestopt bent aanhouden.
Wanneer ons lichaam in aanraking komt met pathogenen, zoals bacteriën en virussen, maken immuuncellen cytokinen – een soort molecule- vrij om de afweermechanismen van het lichaam te coördineren. Zij sturen signalen naar andere immuuncellen om een passende reactie op te zetten tegen de binnendringende ziekteverwekkers.
De afscheiding van cytokinen kan variëren tussen individuen en wordt beïnvloed door zowel omgevings- als erfelijke factoren. Een onderzoeksteam onderzocht daarom systematisch 136 socio-demografische en voedings- en levensstijl gerelateerde variabelen die mogelijk bijdragen aan verschillen in cytokinesecretie. Daarvoor gebruikten de onderzoekers gegevens van het Milieu Intérieur- project, een onderzoeksinitiatief om de variabiliteit van het immuunsysteem onder duizend gezonde personen te bestuderen.
De onderzoekers ontdekten dat drie factoren in het bijzonder de belangrijkste bijdragen leverden aan de variabiliteit in cytokinerespons, namelijk roken, een sluimerende (latente) infectie door het cytomegalovirus, en het BMI – body mass index, een maat voor lichaamsgewicht. Bovendien hebben ze vergelijkbare effecten als leeftijd, geslacht en genetica.
Om het effect van immuunreacties kwantitatief te meten, analyseerden de onderzoekers de productie van dertien ziekte-relevante cytokine-eiwitten. Daarvoor stelden ze bloedstalen in vitro bloot aan twaalf verschillende immuunstimulanten, zoals eiwitten geassocieerd met microbiële en virale infecties. Die stimulanten lokten reacties uit bij de twee takken van het immuunsysteem - de snellere, meer algemene, aangeboren afweer en de langzamere, gerichtere en adaptieve die op herkenning gebaseerd is. Beiden vormen indicatoren van de immuunactiviteiten van het lichaam.
Van de bestudeerde omgevingsfactoren rapporteerde het team dat aan roken gerelateerde variabelen de meest statistisch significante resultaten vertoonden bij immuunstimulaties. Roken bleek een tijdelijk effect uit te oefenen op onmiddellijke, niet-specifieke, aangeboren immuunreacties. Verrassend genoeg bleek de blijvende invloed op gespecialiseerde adaptieve immuunreacties aan te houden tot lang nadat iemand gestopt was met roken.
Om te onderzoeken hoe dit blijvende effect op het adaptieve immuunsysteem tot stand komt, testte het team het verband met epigenetische veranderingen - moleculaire veranderingen die onze cellen helpen om hun specifieke rollen en functies te 'onthouden'. Uit de resultaten blijkt dat de relatie tussen roken en cytokinen in de adaptieve tak van het immuunsysteem wordt gevormd door een specifiek epigenetisch proces genaamd DNA-methylering, dat DNA-sequenties in de kern wijzigt.
Dit proces functioneert op een vergelijkbare manier als het geven van cellulaire instructies, waardoor cellen de expressie van bepaalde genen activeren of deactiveren. Roken bleek het DNA-methyleringsniveau te verlagen op specifieke plaatsen. Die waren gelinkt aan de regulatie van genen die betrokken zijn bij signaleringsprocessen en het metabolisme. Hierdoor veranderden de cytokineniveaus in reactie op immuunuitdagingen.
De onderzoekers identificeerden geen specifieke cellulaire mediatoren voor de verhoogde ontstekingsreactie van de aangeboren afweer bij rokers. In plaats daarvan vonden ze een duidelijk verband tussen actief roken en een stijging van het bacterieel geïnduceerde ontstekingscytokine CXCL5. Die specifieke cytokine speelt een rol bij de orkestratie van de immuunrespons en wordt in verband gebracht met een stijging van het CEACAM6-eiwitgehalte in de bloedbaan van actieve rokers.
CEACAM6 is betrokken bij ontstekingsprocessen en immuunregulatie. Ook vormt het een klinische ziektebiomarker bij meerdere vormen van kanker. Dat het CEACAM6-niveau hoger is bij rokers, suggereert een mechanistische betrokkenheid bij de pro-inflammatoire cascade, die uitgelokt wordt door bacteriële prikkels.
Blootstelling aan omgevingsfactoren kan dus op verschillende manieren de manier waarop ons immuunsysteem reageert veranderen. Deze beïnvloeding gebeurt zowel op vroege niveaus, zoals veranderingen in DNA-methylering, als op latere niveaus, waaronder de impact op de hoeveelheid eiwitten. Belangrijke veranderingen in hoe ons DNA werkt (epigenetische modificaties) en de hoeveelheid van bepaalde eiwitten, bijvoorbeeld CEACAM6, spelen daarom een sleutelrol in het begrijpen van hoe omgevingsfactoren ons immuunsysteem kunnen beïnvloeden.
Het in Nature gepubliceerde onderzoek biedt niet alleen een wetenschappelijke basis voor de verdere promotie van niet-roken en een gezonde levensstijl, maar benadrukt ook twee belangrijke aspecten voor toekomstig onderzoek.
Ten eerste biedt het een methode om effectievere ziektepreventiestrategieën te ontwikkelen, door nieuwe moleculaire markers te vinden die de invloed van omgevingsfactoren op ziekten aantonen, zoals de verschillen die zijn vastgesteld tussen rokers en niet-rokers.
Ten tweede benadrukt het de dynamische en contextspecifieke aard van gen- en eiwitactiviteiten. Dat onderstreept de noodzaak om ziektegeassocieerde genen en eiwitten in hun juiste context te begrijpen.
Deze studie benadrukt ook hoe belangrijk het is om rekening te houden met andere omgevingsfactoren die zowel korte- als langetermijneffecten kunnen hebben op het immuunsysteem. Hoewel sommige aspecten van onze immuunreacties worden beïnvloed door inherente factoren die niet kunnen worden veranderd - zoals leeftijd en genetica - spelen andere variabelen, zoals roken, BMI en virale infecties ook een belangrijke rol bij de menselijke immuunreacties.
Zo hebben epidemiologische onderzoeken aangetoond dat milieufactoren zoals roken en vervuiling bijdragen aan een wereldwijde toename in de prevalentie van kanker, hart- en vaatziekten en luchtwegaandoeningen. Er is echter nog steeds een gebrek aan gedetailleerd inzicht in de specifieke onderliggende cellulaire en moleculaire processen die door deze omgevingsfactoren worden beïnvloed.
Onderzoeken hoe omgevingsstressoren de DNA-werking, genactiviteit en eiwitfuncties wijzigen is daarom zeer belangrijk. Dit helpt ons niet alleen te begrijpen hoe blootstelling aan de omgeving ons immuunsysteem beïnvloedt, maar ook om de ontwikkeling van ziekten die door de omgeving worden veroorzaakt, beter te begrijpen en aan te pakken.
Vertaling: June Roels
