Een pilot studie naar de Immuun modulatie door Inulin-type fructans tijdens Hepatitis B vaccinatie in senioren

Gezondheids-bevorderende effecten van voedingsvezels staan de laatste jaren vol
in de belangstelling in de wetenschappelijke wereld. Voedingsvezels zitten in
vele producten zoals ontbijtgranen, brood, pasta en groenten. Hoog gedoseerde
voedingsvezel inname wordt geassocieerd met een verlaagd sterftecijfer in
patiënten die lijden aan o.a. hart-en vaatziekten, ziekten aan het
verteringsstelsel en niet-cardiovasculaire niet-kanker gerelateerde
ontstekingsziekten. Helaas zijn in al deze bovengenoemde studies alleen
mengsels van verschillende voedingsvezels getest in plaats van elke
voedingsvezel apart te testen. Hierdoor is het nu nog onbekend welke typen
voedingsvezel aan deze effecten ten grondslag liggen. Er is een dringende vraag
naar onderzoek waarbij specifieke voedingsvezels apart van elkaar getest worden
om zo een beter inzicht te krijgen in welke mechanismen en welke moleculen de
gunstige gezondheidseffecten bewerkstelligen. Inuline-type fructans (ITFs) zijn
een specifiek soort voedingsvezels, die vaak gewonnen worden uit cichorei
wortel of suikerbieten. Wanneer deze voedingsvezels aan het dagelijks dieet
worden toegevoegd, wordt het immuunsysteem in de darm gestimuleerd, treden
minder infecties op en worden zelfs symptomen van colitis en allergieën
verminderd. ITFs worden tegenwoordig in veel voedingsmiddelen verwerkt. Voordat
de gezondheidseffecten van ITFs bekend waren werden deze vezels ook reeds vaak
en op een veilige manier gebruikt als suiker- en vetvervangers in light
producten. ITFs staan bekend als prebioticum, dat wil zeggen dat ze de groei en
functie van goede darmbacteriën bevorderen zoals lactobacilli en
bifidobacteriën. De gunstige effecten van deze vezels worden toegeschreven aan
de stimulatie van deze bacteriën en aan de toegenomen concentratie in de darm
van de fermentatie producten die de bacteriën uitscheiden zoals korte keten
vetzuren. Door de toename van deze bacteriën en hun korte keten vetzuren wordt
het immuunsysteem beïnvloed. Dit is onder andere te meten aan een toename in
Immuunglobuline A (IgA)-producerende plasma cellen, een toegenomen of
verbeterde fagocytose en een toename in de verhouding van T lymfocyten en
Natural Killer cellen. Uit recent onderzoek in onze groep blijkt echter dat
ITFs niet alleen indirect via bacteriën werken, maar dat ze ook direct immuun
cellen kunnen activeren. ITFs binden aan specifieke pattern recognition
receptors (PRR) op humane immuun cellen waardoor deze geactiveerd worden. PRRs
zijn belangrijke sensoren van het immuunsysteem en bepalen of een immuunreactie
op gang komt. De best gekarakteriseerde familie van PRRs is die van de
Toll-like receptoren (TLRs). In experimenten met humane reporter cellen voor
TLRs hebben we waargenomen dat ITFs specifieke TLRs aanschakelen en met name
TLR2. De activatie van TLRs wordt als belangrijk gezien, omdat TLR signalering
in dendritische cellen in de darm er voor zorgt dat de opname en presentatie
van antigenen verhoogd wordt (Veldhoen et al. 2008), waardoor er alerter en
sterker gereageerd kan worden op ziekteverwekkers. In onze resultaten is het
waargenomen effect afhankelijk van de ketenlengte van de gebruikte ITFs. Korte
keten ITFs induceerden een meer ontstekingsremmend effect op humane immuun
cellen (leukocyten geïsoleerd uit bloed), terwijl lange keten ITFs juist meer
de immuunreactie stimuleerden. Met name in de ratio IL-10/IL-12 vonden we
verschillen en deze ratio wordt vaak als maat genomen voor de immuun balans;
wanneer deze hoog is, is de respons ontstekingsremmend, en wanneer deze laag
is, is de respons meer immuun activerend. Onze data suggereren niet alleen dat
er directe effecten zijn op de immuun cellen maar ook dat vezels met
verschillende ketenlengtes mogelijk in vivo ook verschillende effecten kunnen
hebben op het immuun systeem. Om te bevestigen dat dit ook in vivo gebeurd,
hebben we een vaccinatie studie (Hepatitis B) uitgevoerd waar we naar het
effect van korte keten en lange keten ITFs op de antilichaan titer hebben
gekeken (METc: NL41644.042.13). Vaccinatie efficiëntie studies worden vaak
gebruikt om immuun-stimulerende effecten van voedingssupplementen te kunnen
aantonen en is daarom een geaccepteerd model om de effecten van voedingsvezel
op het immuunsysteem te testen. Omdat hepatitis B vaccinatie meestal een lage
efficiëntie heeft, worden in totaal drie vaccinatie injecties gegeven voordat
pas een beschermende titer-waarde gemeten kan worden. Met name de eerste
injectie heeft een lage respons. Dit was echter voor ons onderzoek een voordeel
omdat er een groot potentieel lag voor verbetering van deze respons. Uit onze
resultaten bleek dat vooral de lange keten ITF (DP10-60) de specifieke
antilichaam titer tegen Hepatitis B neigde te verhogen (placebo: [0.52, 3.72
IU/mL] vs. lange keten ITF: [0.97, 8.05 IU/mL]), we vonden 17% responders in de
lange keten ITF groep tegen 0% in de placebo groep na de eerste vaccinatie
tegen hepatitis B. Daarnaast verhoogde de lange keten ITF het percentage Th1
cellen na de eerste vaccinatie.
Met veroudering (vanaf 40 jaar) neemt het aantal "non-responders"
(vaccin-specifieke antilichaam titer >10 IU/mL) na Hepatitis B vaccinatie toe.
Senioren profiteren daarom wellicht nog meer van de immuun stimulerende
effecten van de lange keten inuline. Daarom zouden we graag in een nieuwe
studie met senioren de immuun stimulerende effecten van de lange keten inuline
tijdens een Hepatitis B vaccinatie willen bevestigen. Tegelijkertijd zouden we
extra parameters willen meten om het onderliggende mechanisme te achterhalen.
Om interferentie van fluctuerende geslachtshormoon spiegels tijdens te
menopauze te voorkomen, willen we alleen mannen en vrouwen boven de 55 jaar
includeren. We willen onderzoeken , in een pilot studie, of toediening van
een lange keten ITF (DP10-60) aan senioren gedurende een Hepatitis B vaccinatie
leidt tot een betere bescherming en een hoger aantal reponders. Naast het
effect van de inuline op de antilichaam titer na de eerste vaccinatie, zouden
we willen onderzoeken wat het effect van de inuline is op de antilichaam titer
na de tweede (1 maand na de eerste vaccinatie) en derde (6 maanden na de eerste
vaccinatie) vaccinatie is. Onze belangrijkste focus ligt op de antilichaam
titer na de tweede vaccinatie, aangezien de vezel wellicht het aantal
responders zou kunnen verhogen zodat ene derde vaccinatie overbodig is. In onze
vorige studie vonden we dat de antilichaam titer na Hepatitis B vaccinatie
toenam tot 4 weken na vaccinatie. Daarom zouden we de vezel dit keer gedurende
de hele periode dat de immuun reactie zich ontwikkeld willen toedienen in
plaats van 14 dagen rondom de eerste vaccinatie. We willen de vezel
toediening dus verlengen naar een dagelijkse inname tot 4 weken na de tweede
vaccinatie (dag 63), om de immuun stimulerende effecten te maximaliseren.

De huidige studie heeft 1 primair doel en 1 secundair doel:
1: Het primaire doel van deze studie is om het effect van een lange keten ITF
voedingsvezel op Hepatitis B vaccinatie geïnduceerde antilichaam titer na de
tweede vaccinatie in senioren te bepalen. Dit zal gemeten worden als de
vaccin-specifieke antilichaam titer 4 weken na de tweede Hepatitis B
vaccinatie.
2: Om onderliggende mechanismen en gerelateerde processen te onderzoeken worden
ook de effecten op verschillende immuun cel populaties geanalyseerd. Om te
achterhalen of de veranderingen in immuun parameters gerelateerd zijn aan
veranderingen in de darmbacterie populaties zullen feces monsters worden
geanalyseerd, en tevens zal in deze monsters de hoeveelheid IgA en korte keten
vetzuren bepaald worden.

De onderzoeksopzet van deze interventie studie is een dubbel blind
gerandomiseerd placebo-gecontroleerde trial. Vrouwelijke en mannelijke
vrijwilligers ouder dan 55 jaar zullen worden gerekruteerd van sport en
activiteiten centra in Groningen en omliggende dorpen. Gelijke aantallen van
vrouwelijke en mannelijke vrijwilligers worden random ingedeeld in de volgende
experimentele groepen: I) inname van 5g/d glucose, als placebo), II) inname van
8g/d lange keten ITFs (Frutafit®TEX!) + 2g/d glucose. Glucose wordt in de
wetenschappelijke wereld gezien als een geschikte placebo controle voor ITF
onderzoek. Een kleine hoeveelheid glucose wordt aan de inuline toegevoegd om
smaak effecten te verbergen. Alle supplementen worden aangeboden in
voorverpakte zakjes die door de proefpersonen opgelost moet worden in hete thee
om de manier van inname te standaardiseren. De supplementen zullen dagelijks
worden ingenomen van dag 0 tot en met dag 63. Alle vrijwilligers zullen op dag
7, dag 63 en dag 175 van de studie gevaccineerd worden tegen Hepatitis B. Bloed
monsters voor het meten van de Hepatitis B specifieke antilichaam titer zullen
worden afgenomen van alle vrijwilligers voor de start van supplement inname
(dag 0) en vervolgens zullen bloedmonsters worden afgenomen op dag 7, 35, 63 en
203 (op elk tijdspunt zal 10ml bloed per persoon worden afgenomen en opgevangen
in heparine buizen). Hepatitis B specifieke antilichamen in het bloed zullen
gemeten met Hepatitis B antilichaam-specifieke ELISA microtiter platen.
Perifere immuun cel populaties en cytokine productie worden gemeten met flow
cytometry, Elispot en een Luminex. Tenslotte worden de vrijwilligers gevraagd
om feces monsters in te leveren, waarin de samenstelling van
bacteriepopulaties, de korte keten vetzuren en de IgA zal worden bepaald. Deze
monsters zullen worden verzameld op dag 0, 7, 35, 63, 91, 147 en 203. De
vrijwilligers worden gevraagd om op dag 0 en dag 63 een voedselenqutte in te
vullen en om tijdens de gehele studie duur (203 dagen)af te zien van inname van
andere pre- of probiotische voedingssupplementen buiten de dagelijkse
studiesupplementen

De vrijwilligers in deze studie nemen gedurende 63 dagen, dagelijks een voedingsvezelsupplement (lange keten ITF) of placebo (glucose) in, en deze twee test substanties zijn veilige middelen die algemeen als commercieel verkrijgbaar voedingsmiddel gebruikt worden, zonder enige negatieve bijwerkingen. De vrijwilligers nemen per dag 8g van vezelsupplement of 5g placebo in, welke zijn opgelost in thee, door deze oplossing op te drinken. Deze dosis is afgestemd op de literatuur, waarbij een dosis van 8g per dag een effectieve dosis is om het immuunsysteem te stimuleren (Gibson et al. 1995,Langlands et al. 2004). Tijdens een onze vorige Hepatitis B studie is gebleken dat deze dosis probleemloos in te nemen is.

Het verzamelen van feces monsters brengt geen risico mee voor de proefpersonen.
Bloedafname zal uitgevoerd worden bij de proefpersonen thuis door getrainde
professionals van het UMCG en zal steeds bestaan uit 1 buis per persoon per
tijdspunt met een volume van 10ml. In totaal zal 50 ml bloed worden afgenomen
verspreid over een periode van 203 dagen. Bloedafname zal plaatsvinden aan de
mediane cubitale vene aan de binnenkant van de elleboog. Dit kan een kleine
bloeduitstorting veroorzaken op de plek van bloedafname, maar in het algemeen
gebeurt dit niet wanneer direct na bloedafname druk wordt uitgeoefend op deze
plek voor een korte tijd (ca.1 min.). De Hepatitis B vaccinatie die tijdens
deze studie plaatsvindt, is onderdeel van het vaccinatieprogramma van het
rijksinstituut voor volksgezondheid en milieu. De vaccinatie zal, op afspraak,
door de eigen huisarts van de proefpersonen gegeven worden. De milde
bijwerkingen van deze vaccinatie zijn reacties rondom de prikplek (pijn,
roodheid, zwelling), koorts, vermoeidheid, hoofdpijn, prikkelbaarheid,
overgeven, maagdarmklachten en griepachtige verschijnselen. Er zijn geen
voordelen voor de vrijwilligers die deelnemen aan deze studie. De toegevoegde
waarde van deze humane studie is een toename in kennis van voedingsvezelinname
op het immuunsysteem en in het geval dat de voedingsvezels zorgen voor een
verbeterde vaccinatie-respons kan overwogen worden om in het vervolg aan te
bevelen de voedingsvezels in te nemen rondom dit vaccinatieprogramma. Daarnaast
kan dit onderzoek belangrijke informatie verschaffen over de onderliggende of
bijkomende immunologische effecten van voedingsvezelinname op de perifere
immuun cel populaties en kan kennis worden opgedaan over de mogelijke
correlatie tussen voedingsvezelinname en het effect op modulatie van
darmbacterie populaties, korte keten vetzuur productie en IgA in de feces