Nukleotydy jako immunostymulatory zwierząt towarzyszących

Artykuł naukowy przygotowany przez autorów zewnętrznych na podstawie przeglądu piśmiennictwa. Przedstawia poglądy autorów i nie stanowi opisu ani reklamy żadnego produktu. Publikacja w ramach Strefy Nauki BY.VET.

Prof. dr hab. Łukasz Adaszek, dr Marta Staniec
Katedra Epizootiologii i Klinika Chorób Zakaźnych, Wydział Medycyny Weterynaryjnej, Uniwersytet Przyrodniczy w Lublinie

Dietary nucleotides as immunostimulants in pets

Nukleotydy to organiczne związki chemiczne, będące estrami nukleozydów i kwasu fosforowego. Stanowią one podstawowy składnik kwasów nukleinowych oraz innych polinukleotydów. Są nie tylko materiałem budulcowym dla DNA i RNA, ale także odgrywają znaczącą rolę w metabolizmie, przekazywaniu sygnałów w komórce oraz w regulacji reakcji immunologicznych. Znajomość struktury i funkcji nukleotydów jest kluczowa dla zrozumienia fundamentalnych procesów biologicznych, zarówno na poziomie genetycznym, jak i immunologicznym.

Wpływ nukleotydów na układ immunologiczny

Nukleotydy, poprzez dostarczanie energii i budulca, są niezbędne do produkcji komórek odpornościowych, takich jak limfocyty – wspierając ich prawidłowy rozwój i funkcjonowanie oraz wpływając na ich aktywację i proliferację. Modulują skład limfocytów zarówno we krwi, jak i w błonie śluzowej jelit. Są zaangażowane w procesy sygnałowe w komórkach immunologicznych, a także mogą regulować ekspresję genów związanych z reakcjami immunologicznymi, co pośrednio wpływa na produkcję cytokin i innych czynników zapalnych.

Poprzez wpływ na produkcję cytokin nukleotydy mogą modulować odpowiedź immunologiczną, pomagając kontrolować stan zapalny w organizmie, a dostarczając energii fagocytom, wspomagają ich zdolność do zwalczania infekcji. Związki te działają także jako przeciwutleniacze, chroniąc komórki immunologiczne przed stresem oksydacyjnym (13). Nukleotydy są od wielu lat komercyjnie stosowane jako suplementy w medycynie ludzkiej, a także jako dodatki paszowe dla zwierząt gospodarskich. Zarówno u ludzi, jak i u zwierząt przyczyniają się do lepszego rozwoju przewodu pokarmowego oraz układu odpornościowego młodych organizmów (4, 13).

Brak tych związków w dawce pokarmowej może skutkować osłabieniem odporności komórkowej i humoralnej, wynikającej z obniżenia aktywności makrofagów i komórek NK, upośledzenia rozwoju reakcji nadwrażliwości oraz obniżenia produkcji cytokin i przeciwciał, co prowadzi do zwiększonej podatności na infekcje (18, 20).

Nieprawidłowości te mogą zostać skorygowane poprzez suplementację diety w omawiane związki. Pomimo znajomości korzyści, jakie płyną ze stosowania nukleotydów, dotychczas w medycynie weterynaryjnej stosowane były one głównie u zwierząt gospodarskich. Trudno zrozumieć taki stan rzeczy, ponieważ stanowią one składnik karm i suplementów, który z powodzeniem może być stosowany u zwierząt towarzyszących w celu wspierania funkcji ich układu odpornościowego i ochrony przed czynnikami zakaźnymi i pasożytniczymi. Celem niniejszego artykułu jest przedstawienie korzyści, jakie płyną ze stosowania nukleotydów u psów i kotów, w oparciu o analizę dostępnego piśmiennictwa.

Wpływ nukleotydów na organizm kotów

Rutherfurd-Markvick i wsp. (12) przeprowadzili badania nad wpływem podawania preparatów zawierających nukleotydy pochodzące z drożdży na czynność układu immunologicznego dorosłych kotów. Autorzy objęli obserwacjami 43 koty, które podzielono na pięć grup. Zwierzęta w grupie pierwszej żywione były dietą o niskiej zawartości białka, bez żadnej suplementacji (kontrola negatywna). W grupie drugiej umieszczono koty żywione dietą wysokoproteinową (kontrola pozytywna). Osobniki w grupach 2–5 otrzymywały karmę ubogobiałkową z dodatkiem odpowiednio: oleju z łososia, L-argininy i nukleotydów. Koty obserwowano przez okres 35 dni. W dniach 0, 14 i 35 pobierano od nich krew celem oceny funkcji układu immunologicznego w oparciu o: test proliferacji limfocytów, analizę cytometryczną poszczególnych frakcji leukocytów i ich aktywność fagocytarną.

U osobników, które otrzymywały dietę o niskiej zawartości białka suplementowaną nukleotydami, stwierdzono silniejszą proliferację limfocytów w porównaniu z grupami kontrolnymi oraz kotami, które otrzymywały argininę. Znaczne nasilenie proliferacji limfocytów zaobserwowano już w czternastym dniu trwania eksperymentu. Podobnie pozytywny wpływ suplementacji nukleotydami notowano w odniesieniu do aktywności fagocytarnej leukocytów krwi obwodowej. Wyniki te pokrywają się z obserwacjami poczynionymi u myszy, u których zauważono, że podanie nukleotydów znacząco zwiększało aktywność fagocytarną makrofagów w porównaniu ze zwierzętami nieotrzymującymi tych związków (4, 7).

W innych badaniach analizowano wpływ podawania kotom karmy z dodatkiem nukleotydów na odpowiedź immunologiczną po szczepieniu zwierząt przeciwko herpeswirozie, kaliciwirozie i panleukopenii. Zwierzęta objęte obserwacjami podzielono na dwie grupy. W grupie pierwszej umieszczono osobniki, którym nukleotydy podawano przez okres dziewięćdziesięciu dwóch dni, zaś w grupie drugiej zwierzęta, których karma nie była suplementowana omawianymi związkami. Po przeprowadzeniu wakcynacji od kotów pobierano krew, w której badano aktywność proliferacyjną limfocytów oraz oceniano wysokość mian przeciwciał dla patogenów, w stosunku do których przeprowadzano szczepienia.

U kotów w grupie pierwszej, w porównaniu z grupą drugą, obserwowano zarówno wzmożoną aktywność proliferacyjną limfocytów, jak i znacznie wyższe miana przeciwciał dla FHV, FCV i FPV. Dodatkowo ochronny poziom immunoglobulin przeciwko wirusom rozwijał się wcześniej aniżeli u zwierząt nieotrzymujących nukleotydów (19).

Wcześniejszy rozwój odporności poszczepiennej i fakt, iż była ona silniejsza u osobników otrzymujących nukleotydy, należy wiązać z ich zdolnością do aktywacji limfocytów T pomocniczych i stymulowaniem skuteczniejszej prezentacji antygenów przez komórki układu immunologicznego (17). Wielkość mian przeciwciał dla FPV, FHV i FCV jest wysoce skorelowana z odpornością przeciwko zakażeniom tymi wirusami i decyduje o tym, czy istnieje konieczność poddawania kotów szczepieniom przeciwko chorobom przez nie wywoływanym (5, 8).

Wydaje się więc, że suplementacja karmy nukleotydami u kotów może przyczyniać się do wcześniejszego rozwoju i dłuższego utrzymywania się odporności poszczepiennej u tego gatunku zwierząt. Podobne wyniki do opisanych powyżej uzyskali Atwal i wsp. (1). Autorzy ci oceniali immunomodulujący wpływ suplementacji diety nukleotydami (0,33 g/100 g diety), krótkołańcuchowymi fruktooligosacharydami (0,45 g/100 g diety), ksylooligosacharydami (0,3 g/100 g diety), beta-karotenem (0,7 mg/100 g diety) i witaminą E (66,5 mg/100 g diety) na czynność układu immunologicznego kociąt poddawanych szczepieniom przeciwko FPV, FHV i FCV. Suplementacja diety wszystkimi wymienionymi substancjami, w tym nukleotydami, przyczyniła się do trzy-, czterokrotnego wzrostu miana przeciwciał w stosunku do FHV po wakcynacji w porównaniu z grupą kontrolną kotów otrzymujących tylko standardową karmę.

Miana przeciwciał (zarówno IgM, jak i IgG) w stosunku do pozostałych wirusów były również istotnie statystycznie wyższe w surowicy kotów badanych aniżeli w surowicy kotów kontrolnych, co wskazuje na to, że badane substancje – w tym nukleotydy – istotnie stymulują poszczepienną odporność humoralną kociąt.

Wpływ nukleotydów na organizm psów

Potwierdzeniem tego, że nukleotydy podawane wraz z karmą mają istotny wpływ na polepszenie wskaźników immunologicznych u szczeniąt, są wyniki badań Romano i wsp. (10). Autorzy ci obserwacjami objęli 21 psów rasy beagle w wieku 8 tygodni, które podzielono na trzy grupy. W grupie pierwszej umieszczono zwierzęta żywione standardową karmą, natomiast w grupie drugiej i trzeciej karmą suplementowaną nukleotydami w dawce 900 ppm i 1350 ppm. Po tygodniu od rozpoczęcia eksperymentu zwierzęta poddawano szczepieniu przeciwko parwowirozie, a następnie pobierano od nich krew celem określenia stężenia w osoczu białka C-reaktywnego (CRP), miana nieswoistych immunoglobulin oraz miana przeciwciał przeciwko CPV.

U psów, których dieta była suplementowana nukleotydami, obserwowano wyższe miana przeciwciał dla parwowirusa oraz nieswoistych immunoglobulin. U osobników tej grupy wyższa była także aktywność komórek jednojądrzastych, a wartości hematokrytu były lepsze w porównaniu do grupy zwierząt kontrolnych.

Ogół wyników jednoznacznie wskazywał, że u szczeniąt suplementacja karmy nukleotydami przyczynia się do polepszenia ich odporności i skuteczności szczepień. Związki te mogą być także stosowne w terapii i profilaktyce konkretnych jednostek chorobowych. W ostatnim czasie z powodzeniem wykorzystywano je w leczeniu leiszmaniozy psów (14, 15, 16). Badania na tym polu wykazały, że u zwierząt zarażonych pasożytami Leishmania nukleotydy stymulują istotnie produkcję interleukin: IL-1, IL-2, IL-5, IL-9, IL-10 i IL-12 oraz uwalnianie IFN-γ i TNF-α przez makrofagi/limfocyty. Nukleotydy zwiększają więc odpowiedź immunologiczną, w którą zaangażowane są komórki Th1 przeciwko Leishmania, dzięki czemu mogą być wykorzystywane jako immunomodulatory w postępowaniu terapeutycznym leiszmaniozy. Co więcej, stosowane łącznie z allopurinolem przez dłuższy czas (6–12 miesięcy) chroniły przed rozwojem ksantynurii będącej częstą komplikacją stosowania tego leku.

W kwestii terapii leiszmaniozy nukleotydy wydają się przydatne nie tylko u psów, lecz także u kotów cierpiących na tę chorobę. Leal i wsp. (9) opisali przypadek 12-letniego kota z rozpoznaną leiszmaniozą, którego leczenie rozpoczęto od podawania allopurinolu. Niestety u zwierzęcia doszło do rozwoju zmian skórnych jako reakcji na stosowanie leku, w związku z czym preparat odstawiono, a terapię kontynuowano megluminą. Jednakże i w przypadku tego chemioterapeutyku doszło do rozwoju działań niepożądanych w postaci ostrej niewydolności nerek. Ponieważ standardowe terapie choroby okazały się nietolerowane przez kota, zwierzęciu zaczęto podawać nukleotydy, które przyczyniły się do poprawy jego stanu klinicznego.

Z powyższych badań wynika, że zarówno u psów, jak i u kotów nukleotydy powinny stanowić składową multimodalnej strategii terapii leiszmaniozy. Wykazują one działanie immunomodulujące i mogą być stosowane łącznie z lekami przeciwpasożytniczymi, takimi jak allopurinol, miltefozyna czy meglumina, a w przypadku wystąpienia działań niepożądanych będących konsekwencją stosowania tych leków mogą być wykorzystywane jako jedyny preparat w terapii zwierząt.

Łącznie ze stosowaniem szczepionek przeciwko leiszmaniozie, preparatów przeciwko ektopasożytom oraz innych immunomodulatorów (domperidon) mogą stanowić także element profilaktyki tej choroby. U psów nukleotydy z powodzeniem stosowane były również m.in. w leczeniu nużycy opornej na iwermektynę (2), zaś u osobników otrzymujących terapię przeciwnowotworową ich podawanie wspomagało proliferację limfocytów oraz syntezę przeciwciał (3, 6).

Podsumowanie

Nukleotydy charakteryzują się działaniem wielopłaszczyznowym, a efekt ich działania może być wykorzystywany w leczeniu różnych stanów patologicznych u zwierząt towarzyszących. Stosunkowo nieliczne obserwacje odnośnie skutków działania nukleotydów u psów i kotów wydają się pokrywać z obserwacjami poczynionymi u ludzi. W medycynie udowodniono m.in., że stosowanie nukleotydów (uracylu lub adeniny) zwiększa odporność na infekcje bakteryjne i grzybicze (np. Staphylococcus aureus i Candida albicans) w następstwie zwiększenia produkcji immunoglobulin IgG i IgM (18, 20). Suplementacja nukleotydami przyczynia się do lepszej odpowiedzi immunologicznej na aktywne infekcje, co skutkuje skróceniem czasu ich trwania. U podłoża tego zjawiska leży prawdopodobnie wpływ na regulację fagocytozy, ponieważ nukleotydy, jako podstawowe jednostki energetyczne w komórkach, dostarczają energii potrzebnej do wykonywania tego procesu – ATP (adenozyno-5′-trifosforan, czyli nukleotyd adeninowy) stanowi główne źródło energii dla makrofagów. W trakcie fagocytozy komórki komunikują się ze sobą za pomocą różnych sygnałów chemicznych, którymi są np. nukleotydy, pomagające w regulacji i koordynacji tego zjawiska.

Mogą one wpływać na receptory na powierzchni komórek (zwłaszcza receptory odpowiedzialne za rozpoznawanie obcych substancji) i decydować, które substancje będą pochłaniane przez fagocyty. Warto też dodać, że proces fagocytozy jest często związany ze stanem zapalnym w organizmie, a właśnie nukleotydy cechują się właściwościami przeciwzapalnymi, co ma istotny wpływ na kontrolę odpowiedzi immunologicznej organizmu na substancje obce.

Reasumując, należy stwierdzić, że nukleotydy stanowią interesującą i dość tanią alternatywę dla chemioterapii chorób zakaźnych i inwazyjnych u psów i kotów, a także dla tradycyjnych metod zapobiegania tym chorobom. U zwierząt towarzyszących powinny być podawane z karmą w dawce 500–1000 ppm. Należy jednak pamiętać, że forma karmy może mieć wpływ na utrzymywanie się w niej nukleotydów. Z badań Russo i wsp. (11) wynika, że związki te są stabilniejsze w karmie suchej aniżeli puszkowanej.

Piśmiennictwo

1. Atwal J., Joly W., Bednall R., Albanese F., Farquhar M., Holcombe L.J., Watson P., Harrison M.: Dietary supplementation with nucleotides, short-chain fructooligosaccharides, xylooligosaccharides, beta-carotene and vitamin E influences immune function in kittens. Animals (Basel), 2023, 13, 3734.
2. Bernal L.J., Segarra S., Martínez-Subiela S., Cerón J.J.: Use of dietary nucleotides and active hexose correlated compound in the treatment of non-responsive canine demodicosis: a report of two cases. In: Proceedings of the Southern European Veterinarian Conference, Barcelona, Spain, 16–18 October 2014; Vol. 1, 2–4.
3. Burkhard M.J.O., Sanchez N., Torre C., Couto C.G.: Dietary nucleotides in dogs undergoing anticancer chemotherapy. Vet. Clin. Pathol., 2011, 40, 595–613.
4. Carver J.D.: Dietary nucleotides: cellular immune, intestinal and hepatic system effects. J Nutr., 1994, 124 (1 Suppl.), 144S–148S.
5. DiGangi B.A., Levy J.K., Griffin B., McGorray S.P., Dubovi E.J., Dingman P.A., Tucker S.J.: Prevalence of serum antibody titers against feline panleukopenia virus, feline herpes virus 1, and feline calicivirus in cats entering a Florida animal shelter. J Am Vet Med Assoc., 2012, 241, 1320–1325.
6. Evangelio E., Borda E., Tecles V.F., Vicente F., Martínez-Puig D., Ceron J.J., Chetrit C.: A dietary nucleotide formula improves the immune status of dogs receiving a chemotherapy treatment. Vet. Clin. Pathol., 2008, 37, 13–40.
7. Kulkarni A.D., Fanslow W.C., Drath D.B., Rudolph F.B., Van Buren C.T.: Influence of dietary nucleotide restriction on bacterial sepsis and phagocytic cell function in mice. Arch Surg., 1986, 121, 169–172.
8. Lappin M.R., Andrews J., Simpson D., Jensen W.A.: Use of serologic tests to predict resistance to feline herpesvirus 1, feline calicivirus, and feline parvovirus infection in cats. J Am Vet Med Assoc., 2002, 220, 38–42.
9. Leal R.O., Pereira H., Cartaxeiro C., Delgado E., da Conceição Peleteiro M., Pereira da Fonseca I.: Granulomatous rhinitis secondary to feline leishmaniosis: report of an unusual presentation and therapeutic complications. JFMS Open Rep., 2018, 4, 2055116918811374.
10. Romano V., Martinez-Puig D., Torre C., Iraculis N., Vilaseca Ll., Chetrit C.: Dietary nucleotides improve the immune status of puppies at weaning. J Anim Physiol Anim Nutr., 2007, 91, 158–162.
11. Russo N., Candellone A., Galaverna D., Prola L.: Nucleotide inclusion in pet food: effect of heat treatment and storage. Progress in Nutrition, 2019, 21, 965–970.
12. Rutherfurd-Markvick K.J., Hendriks W.H., Morel P.C.H., Thomas D.G.: The potential for enhancement of immunity in cats by dietary supplementation. Vet Immunol Immunopath., 2013, 152, 333–340.
13. Sauer N., Mosenthin R., Bauer E.: The role of dietary nucleotides in single-stomached animals. Nutr Res Rev., 2011, 24, 46–59.
14. Segarra S., Miró G., Montoya A., Pardo-Marín L., Boqué N., Ferrer L., Cerón J.: Randomized, allopurinol-controlled trial of the effects of dietary nucleotides and active hexose correlated compound in the treatment of canine leishmaniosis. Vet Parasitol., 2017, 239, 50–56.
15. Segarra S., Miró G., Montoya A., Pardo-Marín L., Teichenné J., Ferrer L., Cerón J.J.: Prevention of disease progression in Leishmania infantum-infected dogs with dietary nucleotides and active hexose correlated compound. Parasites Vectors, 2018, 11, 103.
16. Segarra S.: Nutritional modulation of the immune response mediated by nucleotides in canine leishmaniosis. Microorganisms, 2021, 9, 2601.
17. Van Buren C.T., Kulkarni A.D., Fanslow W.C., Rudolph F.B.: Dietary nucleotides, a requirement for helper/inducer T lymphocytes. Transplantation, 1985, 40, 694–697.
18. Van Buren C.T., Kulkarni A.D., Rudolph F.B.: The role of nucleotides in adult nutrition. J Nutr., 1994, 124, 160S–164S.
19. Vojtek B., Mojzisova J., Kulichova L., Smrco P., Drazovska M.: Effects of dietary nucleotides and cationic peptides on vaccination response in cats. Vet Med., 2021, 66, 17–23.
20. Yu V.Y.: The role of dietary nucleotides in neonatal and infant nutrition. Singapore Med J., 1998, 39, 145–150.