Das Chlorella-Polysaccharid (PFC) hat als natürliches Polysaccharid in den letzten Jahren aufgrund seiner geringen Toxizität, der wenigen Nebenwirkungen und seines breiten Wirkungsspektrums großes Interesse in der Forschung geweckt. Seine blutfettsenkende, tumorhemmende, entzündungshemmende, Parkinson-hemmende und Anti-Aging-Wirkung wurde bereits in ersten In-vitro- und In-vivo-Studien bestätigt. Dennoch besteht weiterhin Forschungsbedarf hinsichtlich der Rolle von PFC als Immunmodulator beim Menschen.

Dendritische Zellen (DCs) sind die potentesten spezialisierten Antigen-präsentierenden Zellen im menschlichen Körper. Da ihre Anzahl im menschlichen Körper extrem gering ist, wird häufig ein Zytokin-vermitteltes In-vitro-Induktionsmodell verwendet, nämlich die Gewinnung von DCs aus humanen peripheren mononukleären Blutzellen (moDCs). Dieses In-vitro-DC-Modell wurde erstmals 1992 beschrieben und gilt als traditionelles Kultursystem für DCs. Im Allgemeinen ist eine Kultivierung über 6–7 Tage erforderlich. Mausknochenmarkzellen können mit Granulozyten-Makrophagen-Kolonie-stimulierendem Faktor (GM-CSF) und Interleukin (IL)-4 kultiviert werden, um unreife DCs zu erhalten (PBS-Gruppe). Durch Zugabe von Zytokinen als Stimuli für die Reifung werden die Zellen 1–2 Tage lang kultiviert, um reife DCs zu gewinnen. Eine weitere Studie berichtete, dass gereinigte humane CD14+-Zellen fünf Tage lang mit Interferon-β (IFN-β) oder IL-4 und anschließend zwei Tage lang mit Tumornekrosefaktor-α (TNF-α) kultiviert wurden, um dendritische Zellen (DCs) mit hoher Expression von CD11c und CD83 zu gewinnen. Diese DCs besitzen eine stärkere Fähigkeit, die Proliferation allogener CD4+-T-Zellen und CD8+-T-Zellen zu fördern. Zahlreiche Polysaccharide natürlichen Ursprungs, wie beispielsweise Polysaccharide aus Shiitake-Pilzen, Spaltpilzen, Yunzhi-Pilzen und Poria cocos, weisen eine ausgezeichnete immunmodulatorische Aktivität auf und werden bereits klinisch eingesetzt. Sie können die körpereigene Immunfunktion effektiv verbessern, die Immunität stärken und als adjuvante Therapien in der Tumorbehandlung dienen. Allerdings gibt es nur wenige Forschungsberichte über PFC als humanen Immunmodulator. Daher werden in diesem Artikel Voruntersuchungen zur Rolle und den damit verbundenen Mechanismen von PFC bei der Förderung der Reifung von moDCs durchgeführt, um das Potenzial von PFC als natürlicher Immunmodulator zu bewerten.

Aufgrund des extrem geringen Anteils dendritischer Zellen (DCs) im menschlichen Gewebe und der hohen Übereinstimmung zwischen Maus- und humanen DCs wurden zur Überwindung der durch die geringe DC-Produktion bedingten Forschungsschwierigkeiten In-vitro-Induktionsmodelle für aus humanen peripheren mononukleären Blutzellen gewonnene DCs untersucht. Diese Modelle ermöglichen die Gewinnung von DCs mit guter Immunogenität innerhalb kurzer Zeit. Daher wurde in dieser Studie die traditionelle Methode zur In-vitro-Induktion humaner DCs angewendet: Kokultivierung von rhGM-CSF und rhIL-4 in vitro, Mediumwechsel alle zwei Tage und Gewinnung unreifer DCs am fünften Tag. Am sechsten Tag wurden, entsprechend der Gruppeneinteilung, gleiche Volumina von PBS, PFC und LPS hinzugegeben und die Zellen 24 Stunden lang kultiviert. Dies entspricht dem Kulturprotokoll zur Induktion von aus humanen peripheren mononukleären Blutzellen gewonnenen DCs.

Polysaccharide aus Naturprodukten bieten als Immunstimulanzien die Vorteile geringer Toxizität und niedriger Kosten. Nach Vorversuchen stellte unsere Forschungsgruppe fest, dass PFC die Expression des Reifemarkers CD83 auf der Oberfläche von aus humanen peripheren mononukleären Blutzellen gewonnenen dendritischen Zellen (DCs) in vitro signifikant erhöht. Durchflusszytometrische Analysen zeigten, dass die Behandlung mit PFC in einer Konzentration von 10 μg/ml über 24 Stunden zu einer maximalen Expression des Reifemarkers CD83 auf der DC-Oberfläche führte, was auf das Erreichen eines reifen Zustands der DCs hindeutet. Daraufhin entwickelte unsere Forschungsgruppe das In-vitro-Induktions- und Behandlungsschema. CD83 ist ein wichtiger Reifemarker auf der Oberfläche von DCs, während CD86 als wichtiges kostimulatorisches Molekül auf der DC-Oberfläche fungiert und als zweites Signal für die Aktivierung von T-Zellen dient. Die erhöhte Expression der beiden Biomarker CD83 und CD86 deutet darauf hin, dass PFC die Reifung von aus humanen peripheren mononukleären Blutzellen gewonnenen dendritischen Zellen (DCs) fördert. Dies lässt vermuten, dass PFC gleichzeitig die Zytokin-Sekretion auf der Oberfläche von DCs steigern kann. Daher wurden in dieser Studie die von DCs sezernierten Zytokinspiegel von IL-6, TNF-α und IL-10 mittels ELISA untersucht. IL-10 ist eng mit der Immuntoleranz von DCs verknüpft, und DCs mit Immuntoleranz werden häufig in der Tumortherapie eingesetzt. Dies eröffnet potenzielle therapeutische Ansätze für die Immuntoleranz bei Organtransplantationen. Die IL-6-Familie spielt eine wichtige Rolle in der angeborenen und adaptiven Immunität, der Hämatopoese und wirkt entzündungshemmend. Studien deuten darauf hin, dass IL-6 und TGF-β gemeinsam an der Differenzierung von Th17-Zellen beteiligt sind. Bei einer Virusinfektion wirkt das von DCs als Reaktion auf die Virusaktivierung produzierte TNF-α als autokriner Reifungsfaktor und fördert die DC-Reifung. Die Blockierung von TNF-α versetzt dendritische Zellen (DCs) in ein unreifes Stadium und hindert sie daran, ihre Antigenpräsentationsfunktion vollständig auszuüben. Die ELISA-Daten dieser Studie zeigten, dass der IL-10-Sekretionsgrad in der PFC-Gruppe im Vergleich zu den beiden anderen Gruppen signifikant erhöht war, was darauf hindeutet, dass PFC die Immuntoleranz von DCs steigert. Die erhöhten Sekretionsgrade von IL-6 und TNF-α legen nahe, dass PFC die Differenzierung von DCs zu T-Zellen fördern könnte.