Immuun

Verschillende publicaties laten zien dat humussubstanties een immunomodulerende werking kunnen hebben. In de volgende secties worden verschillende onderzoeken besproken die hebben gekeken naar effecten van humussubstanties op virusinfecties, bacteriële infecties en ontstekingsprocessen.

Humussubstanties zijn mogelijk toe te passen bij de preventieve behandeling van een aantal virusinfecties. In vitro zijn bijvoorbeeld veelbelovende resultaten gevonden in de remming van bijvoorbeeld het Coxsackie A9 virus, het influenza A virus, herpes simplexvirus type 1, het cytomegalovirus en het vaccinia virus. Er is echter geen werking van humussubstanties gevonden tegen bijvoorbeeld het poliovirus type 1, het Semliki forest virus, parainfluenza virus type 3, reovirus type 1 en het Sindbis virus (1). Het exacte werkingsmechanisme is nog niet volledig bekend, maar waarschijnlijk spelen de humussubstanties een rol bij het voorkomen van de binding tussen virusdeeltjes en lichaamscellen, zodat de verspreiding van het virus beperkt wordt (2). De therapeutische behandeling van virusinfecties lijkt daarentegen niet zo effectief (1).

Naast de preventieve toepassing van humussubstanties bij virale infecties, zijn er mogelijk ook toepassingen bij bacteriële infecties. Verschillende in vitro studies lieten namelijk bacterieremmende of bacteriedodende eigenschappen zien van humussubstanties, onder andere bij Staphylococcus aureus en Serratia marcescens (3, 4). Volgens de auteurs zou het werkingsmechanisme kunnen lopen via de productie van vrije radicalen, die de celwanden van de bacteriën beschadigen. Bij deze studies werd echter niet tegelijkertijd getest of de gebruikte doseringen wel veilig waren voor menselijke lichaamscellen. Dit was wel het geval in een ander onderzoek, dat liet zien dat het geteste fulvinezuur in vitro verschillende soorten bacteriën kon doden die een rol spelen bij het ontstaan van verschillende aandoeningen in de mondholte, zoals tandvleesontsteking. Het product was effectief tegen alle onderzochte organismen, namelijk P. gingivalis, F. nucleatum, S. mitis, A. Actinomycetemcomitans, E. faecalis en S. mutans. Microscopisch was te zien dat specifiek bij S. mutans de hoeveelheid extracellulaire matrix verminderde onder invloed van het fulvinezuurproduct. Bij E. faecalis was te zien dat het fulvinezuurproduct zorgde voor perforatie van het celmembraan (5). In een ander in vitro model werd een orale biofilm gesimuleerd met vier verschillende soorten bacteriën. Het fulvinezuurproduct verminderde de levensvatbaarheid van de cellen in de biofilm tot minder dan 10%. Daarbij waren onder de microscoop structurele verstoringen zichtbaar in de architectuur van de biofilm, wat tezamen aangeeft dat het product effectief was in het bestrijden van de bacteriën (5). Een belangrijke kanttekening bij het onderzoek is dat de positieve resultaten alleen aanwezig waren wanneer het product gebufferd werd tot een neutrale pH waarde van 7. Bij de natuurlijke pH waarde van het product zelf (pH=2) traden er toxische effecten op tegen een humane cellijn van keratinocyten. Al met al zijn er dus meer in vitro en in vivo studies nodig om de gevonden resultaten te bevestigen, te kijken naar lange termijn effecten en bijvoorbeeld een grotere range aan pH waardes mee te nemen, aangezien de pH in de menselijke mondholte kan variëren.

Een ontstekingsreactie kan zowel functioneel als schadelijk zijn. Het ontstekingsproces speelt bijvoorbeeld een belangrijke rol in het herstel van beschadigde weefsels (REF) en het initiëren van een immuunrespons bij microbiële infecties (6). Te hoge niveaus van ontstekingsbevorderende stoffen worden echter geassocieerd met ontstekingsgerelateerde ziekten en chronische aandoeningen (2, 6).

Verschillende in vitro studies geven aan dat humussubstanties op zich geen effect hebben op de productie van ontstekingsbevorderende stoffen (5-7). Echter, in aanwezigheid van stimuli die het immuunsysteem prikkelen -zoals bacteriën en endotoxinen- zijn verschillende reacties mogelijk, die onder andere afhankelijk zijn van het type humussubstantie en de gebruikte dosering. Als reactie op bacteriën in een gesimuleerde orale biofilm werd bijvoorbeeld een vermindering waargenomen in de genexpressie van ontstekingsbevorderende stoffen in een humane cellijn van keratinocyten die was voorbehandeld met een fulvinezuurproduct. De reductie was te zien voor IL-1β, IL-6, TNF-α en IL-8. Er waren geen significante verschillen voor IL-1α, CSF-2, CSF-3, CXCL1, CXCL3, CXCL5 en CCL1. Wanneer het fulvinezuurproduct op zichzelf werd getest -dus zonder de stimulatie van de bacteriën die aanwezig waren in de biofilm-, werd er geen effect waargenomen op mRNA- en eiwitexpressie. Dit werd echter alleen specifiek getest voor IL-8 en niet voor de overige genoemde ontstekingsmediatoren (NB. Bij deze resultaten gelden dezelfde kanttekeningen als besproken in sectie 1.1.2.) (5). Een model voor parodontitis bij ratten bevestigde de ontstekingsremmende potentie van humussubstanties, maar liet daarbij wel zien dat de resultaten doseringsafhankelijk waren. Infiltratie van het kaakweefsel met ontstekingscellen was bijvoorbeeld juist verhoogd bij een lagere concentratie humussubstanties in vergelijking met hogere doseringen (8).

Deze doseringsafhankelijke resultaten werden bevestigd in een in vitro studie met een humane cellijn (U937 cellen), waarbij ook nog een effect van het gebruikte type humussubstantie gevonden werd. In de aanwezigheid van specifieke endotoxinen (het door bacteriën geproduceerde LPS in dit geval) was namelijk een tweeledig effect van humuszuren in het specifiek zichtbaar op de productie van de ontstekingsbevorderende stof TNF-α. Bij lage concentraties humuszuren werden ontstekingsstimulerende effecten gezien, terwijl bij hogere concentraties humuszuren juist ontstekingsremmende effecten zichtbaar waren (6). Voor het geteste fulvinezuur was bij lage concentraties echter geen ontstekingsbevorderend effect te zien, maar wel een ontstekingsremmend effect bij hogere doseringen. Verder waren er geen effecten zichtbaar voor een geteste humussubstantie waarvan de exacte samenstelling qua humuszuren en/of fulvinezuren onbekend was (6).

Andere onderzoeken suggereren dat er nog meer factoren invloed kunnen hebben op de effecten van humussubstanties op ontstekingsprocessen. Humussubstanties hadden namelijk een remmende werking op de productie van zowel pro- als anti-inflammatoire stoffen door lymfocyten die uit testpersonen waren geïsoleerd en door fytohemagglutinine waren gestimuleerd (7). Het remmende effect gold ook voor de productie van TNF-α, wat bij de geteste (lage) concentratie van 40 microgram/ml juist resulteerde in een toename van TNF-α in de eerder genoemde studie van (6). Dit geeft aan dat het type cellen dat is getest en de wijze waarop de cellen zijn gestimuleerd mogelijk ook een rol spelen in de complexe interacties.

Auteurs hebben verschillende werkingsmechanismen voor de gevonden resultaten geopperd. De Melo et al. 2016 beschreven dat het werkingsmechanisme mogelijk loopt via deprotonatie van functionele groepen (2). Verder suggereerde Van Rensburg op basis van in vitro studies dat humussubstanties bescherming kunnen geven in gebieden waar al een ontstekingsproces gaande is door te voorkomen dat ontstekingscellen zich hechten aan de bloedvaten in het ontstoken weefsel (9). Op die manier wordt de ontstekingsreactie niet verder verergerd. Wellicht dat de werking ook plaatsvindt via interactie met andere immuuncellen, aangezien humussubstanties de proliferatie van lymfocyten kunnen stimuleren. Dit geldt voor zowel “rustende” cellen, als cellen die zijn gestimuleerd door stoffen als fytohemagglutinine (7). Dit immunomodulerende effect van humussubstanties op “rustende” cellen in het specifiek is interessant, aangezien dit niet het geval lijkt te zijn voor de eerder besproken ontstekingsmediatoren.

Al met al kunnen humussubstanties dus zowel ontstekingsremmende als ontstekingsstimulerende eigenschappen hebben. De precieze effecten kunnen onder andere afhangen van het type humussubstantie, de gebruikte dosering, het type cellen dat is bestudeerd en het milieu waarin de cellen zich bevinden (bijvoorbeeld de aanwezigheid van immuunstimulerende factoren zoals bacteriën of endotoxines). Deze interacties zullen in vivo nog complexer zijn.

1. Klöcking R, Helbig B. Humic Substances, Medical Aspects and Applications of. In: Steinbüchel A, editor. Biopolymers Online2005.
2. de Melo BA, Motta FL, Santana MH. Humic acids: Structural properties and multiple functionalities for novel technological developments. Mater Sci Eng C Mater Biol Appl. 2016;62:967-74.
3. Hasset DJ, Bisesi MS, Hartenstein R. Bactericidal action of humic acids. Soil Biol Biochem. 1987;19(1):111-3.
4. Zhang H, Feng J, Zhu W, Liu C, Gu J. Bacteriostatic effects of cerium-humic acid complex: an experimental study. Biol Trace Elem Res. 2000;73(1):29-36.
5. Sherry L, Millhouse E, Lappin DF, Murray C, Culshaw S, Nile CJ, et al. Investigating the biological properties of carbohydrate derived fulvic acid (CHD-FA) as a potential novel therapy for the management of oral biofilm infections. BMC Oral Health. 2013;13:47.
6. Junek R, Morrow R, Schoenherr JI, Schubert R, Kallmeyer R, Phull S, et al. Bimodal effect of humic acids on the LPS-induced TNF-alpha release from differentiated U937 cells. Phytomedicine. 2009;16(5):470-6.
7. van Rensburg CE, Naude PJ. Potassium humate inhibits complement activation and the production of inflammatory cytokines in vitro. Inflammation. 2009;32(4):270-6.
8. Calisir M, Akpinar A, Poyraz O, Goze F, Cinar Z. The histopathological and morphometric investigation of the effects of systemically administered humic acid on alveolar bone loss in ligature-induced periodontitis in rats. J Periodontal Res. 2016;51(4):499-507.
9. van Rensburg CE. The Antiinflammatory Properties of Humic Substances: A Mini Review. Phytother Res. 2015;29(6):791-5.