Molekulárna mimika

Geografické rozdelenie imunitných reakcií u Klebsielly a ich význam pre liečbu ankylozujúcej spondylitídy

protilátok proti

A. Ebringer *, K. Ahmadi, M. Fielder, T. Rashid, H. Tiwana, C. WILSON (1), A. COLLADO (2), Y. Tani (3)

(1) Imunologická sekcia. Oddelenie vied o živej prírode. King’s College, Londýn. Anglicko. (2) Oddelenie reumatológie. Hospital Clinic i Provincial de Barcelona, ​​Barcelona. Španielsko.
(3) Katedra ortopédie, Shiga University of Medical Science. Otsu. Japonsko.

Zhrnutie

Objav, že HLA-B27 je spájaný s ankylozujúcou spondylitídou (SA), a HLA-DR1/DR4 s reumatoidnou artritídou (RA) priniesol nové prístupy k skúmaniu možných príčin týchto chorôb. Na vysvetlenie týchto súvislostí bolo navrhnutých niekoľko teórií, je však prípustná iba jedna, a to „Molecular Mimicry“. To poskytlo špecifický etiologický (kauzálny) prostriedok pre každú z týchto chorôb.

Molekulárna mimika medzi HLA-B27 a dvoma molekulami v mikroorganizmoch Klebsiella:
Boli hlásené nitrogenáza a pullulanáza D, zatiaľ čo u mikróbov Proteus vykazuje molekula hemolyzínu stereochemické podobnosti s HLA-DR1/DR4.

Zvýšená imunitná odpoveď na mikróby Klebsiella bola preukázaná u pacientov s MB z 10 rôznych krajín.
Táto široká geografická distribúcia naznačuje, že pôvodca je pravdepodobne zodpovedný za tento stav.

Pacienti s RA navyše vykazujú podobné imunitné odpovede na mikróby Proteus. To, či sú MB alebo RA spôsobené týmito baktériami, je možné určiť iba pomocou typizácie tkanív všetkých reumatologických pacientov na začiatku ochorenia a následného vyhodnotenia ich reakcie na antibiotickú chemoterapiu v dlhodobých štúdiách s dvojito zaslepenými krížovými experimentálnymi štúdiami.

Je možné, že v budúcnosti bude možné zmeniť priebeh MB alebo dokonca RA adekvátnou antibiotickou chemoterapiou alebo dokonca diétami, ktoré ovplyvňujú substráty, na ktorých tieto baktérie rastú.

úvod

Objav v 70. rokoch, že 96% pacientov s ankylozujúcou spondylitídou je pozitívnych na HLA-B27, zatiaľ čo iba 8% bežnej populácie vo Veľkej Británii je nositeľom tohto antigénu, a v nasledujúcej ukážke, že viac ako 90% pacientov s reumatoidnou artritídou (RA) sú podtypy HLA-DR1/DR4 a nesúci sekvenciu EQR (K) RAA, ktorá je prítomná u 30 až 40% kontrol, navždy zmenil náš pohľad na zápalovú artritídu.

Akákoľvek teória, ktorá naznačuje kauzálnu hypotézu buď pre MB alebo RA, musí súčasne poskytnúť uspokojivé vysvetlenie tejto asociácie s HLA molekulami. Doteraz boli navrhnuté dve dôležité teórie vysvetľujúce asociáciu HLA s chorobou.

Spojenie s HLA

Prvá teória je založená na pozorovaniach Björkmana a kol., Pri ktorom v kryštalografických štúdiách bola zistená prítomnosť rýh medzi doménami alfa-1 a alfa-2 v molekulách MHC triedy I alebo II, ktoré by mohli pojať krátke patogénne peptidy zobrazené (8-20 aminokyselín dlhé), a tým spôsobujú choroby (1). Doposiaľ neboli identifikované žiadne také patogénne peptidy, ktoré obsadzujú dutiny HLA-B27 alebo HLA-DR1/DR4, a preto nemožno overiť platnosť teórie pre MB a RA. Pri absencii takýchto špecifických peptidov nie je možné vykonať žiadny terapeutický test na stanovenie, či odobratie antigénov obsahujúcich také peptidy klinicky zmení priebeh choroby.

Druhá teória je založená na myšlienke, že HLA zdieľa molekulu, molekulárnu mimiku alebo podobnosť s niektorým antigénom.

Molekulárna mimika medzi molekulami HLA-B27 a Klebsiella

(A) Klebsiella dusičná reduktáza

Molekulárna podobnosť medzi HLA-B27 a enzýmom Klebsiella dusičná reduktáza sa preukázala v tom, že poradie QTDRED je rovnaké pre obe molekuly a zdá sa, že pacienti s MB majú protilátky v tomto poradí (2).
Potkanie antiséra vypestované proti 16-merným peptidom z Klebsiella Nitrogenase Reductase, ktoré obsahovali QTDRED sekvenciu uprostred, boli schopné imunoperoxidázou detegovať synoviálne biopsie odvodené od HLA-B27 pozitívnych MB pacientov, ale nie HLA -B27 negatívne biopsie od pacientov s RA (3).
Králičie anti-Klebsiella séra boli schopné odlíšiť HLA-B27 pozitívne lymfocyty od pacientov s MB alebo od zdravých pacientov v porovnaní s lymfocytmi odvodenými od HLA-B27 negatívnych subjektov (4).
Nie je však jasné, či je tento enzým prítomný v črevnej flóre.

(2) Klebsiella pullulanáza A a D

Enzým rozvetvujúci škrob pullulanáza (pul) sa skladá zo 4 zložiek (A, B, C a D) a nachádza sa primárne v mikróboch Klebsiella, aj keď tiež v niektorých saprofytických baktériách. Hľadanie ďalších molekúl, ktoré by mohli reagovať proti HLA-B27, sa začalo, keď sa predpokladalo, že Klebsiella dusíkatá látka nemusí byť prítomná v baktériách črevnej flóry.
Databázová analýza publikovaných proteínových sekvencií Klebsiella ukázala, že medzi sekrečným proteínom pulD sekrécie Klebsiella pneumoniae (DRDE) a HLA-B27 (DRED) (5) existuje molekulárna mimika.
Protilátky IgG u pacientov s MB sa zvýšili proti obidvom, proti 16-mernému syntetickému peptidu HLA-B27 a pulD, v ktorých sa krížovo reagujúce sekvencie merali pomocou enzýmového imunosorbentného testu (ELISA) a porovnali s V kontrolnej skupine (p 15 mm/h) sa našli pacienti s MB v porovnaní s 39 neaktívnymi (normálnymi ESR) pacientmi s MB, 13 pacientmi s psoriázou, 38 pacientmi s RA a 57 zdravými pacientmi, zatiaľ čo pri rovnakých vzorkách sa takéto zvýšenie nezistilo proti Escherichia Coli a kanadským albicans (6).

V roku 1984 rovnaká skupina v druhej štúdii preukázala, že aktívni pacienti s MB nevykazovali protilátky proti príbuzným gramnegatívnym baktériám, ako sú Salmonella, Yersinia alebo Pseudomonas, ale protilátky proti Klebsielle (7) áno.

2. USA
V roku 1987 Schwimmbeck a kolegovia poukázali na to, že pacienti s MB vykazujú zvýšené hladiny protilátok proti krátkym Klebsiellovým peptidom s krížovo reagujúcimi sekvenciami s HLA-B27 (2).

3. Fínsko
V roku 1991 Maki-Ikola a kol. V štúdii s pacientmi s veľkosťou 99 MB preukázali, že majú protilátky proti E. coli a Klebsielle, ale nie proti mnohým ďalším mikróbom (8).

4. Škótsko
V roku 1992 O’Mahony a kolegovia preukázali, že 14 aktívnych pacientov s MB a 14 pacientov s Crohnovou chorobou zvýšilo anti-Kiebsiella protilátky v porovnaní s kontrolnou skupinou (9)

5. Kanada
V roku 1993 bolo nájdených 33 MB pacientov z Toronta a Winnipegu, ktorí mali zvýšenú hladinu protilátok proti lipopolysacharidom od Klebsiella a Shigella, ale nie proti LPS od E. coli, Salmonella, Yersinia a Campylobacter (10).

6. Nemecko
V roku 1994 sa v štúdii 41 pacientov s MB z Kielu našli špecifické protilátky proti obmedzenému počtu kapsulárnych polysacharidov Klebsiella (I 1).

7. Španielsko
V roku 1994 bola v štúdii s 84 katalánskymi pacientmi s MB pomocou imunofluorescencie zistená zvýšená hladina protilátok proti Klebsielle (12).

8. Mexiko
V roku 1995 sa zistila zvýšená miera humorálnych a bunkových reakcií na Klebsiellu u 13 MB pacientov v porovnaní s kontrolami (13).

9. Japonsko
V roku 1995 štúdia na 54 japonských pacientoch s MB, 50 pacientoch s RA a 50 zdravých pacientoch ukázala, že pacienti s MB mali protilátky proti Klebsielle, ale nie proti Proteusu, zatiaľ čo pacienti s RA mali protilátky proti Proteusu, ale nie proti Klebsielle takže každá skupina bola kontrolou špecifickosti pre iné ochorenie (14).

10. Holandsko
Protilátky proti Klebsielle boli zistené u holandských pacientov s MB (15).

Molecular Mimicry, Proteus mirabilis a RA

Molekulárna mimika bola tiež indikovaná medzi sekvenciou náchylnosti na ochorenie EQR (K) RAA nachádzajúcou sa v podtypoch HLA-DR1/DR4 a sekvenciou ESRRAL proteus hemolyzínu (16,17).
IRRET druhého rádu sa našiel v proteázovej ureáze, ktorá je podobná rádu LRREI domény alfa-2 v kolagéne typu XI, zložke hyalínovej chrupavky (17).
Protilátky proti obidvom molekulám proteínu, hemolyzínu a ureáze, sú významne zvýšené u pacientov s RA v porovnaní s aktívnymi pacientmi s MB alebo so zdravými kontrolami (17). Okrem toho došlo k zvýšeniu IgG protilátok proti Proteus Mirabilis u pacientov s RA z Londýna (18), z Winchesteru (19), z Dublinu (20), z Newcastlu (21), z Osla (22), z Brestu (23), z Amsterdamu (15) a z japonského Otsu (14).
Molekulárne mimikrické spojenie medzi Klebsiella/Proteus a HLAB27/HLA-DRI/DR4 je nepopierateľné a sérologické spojenie medzi MB/RA a týmito mikróbmi bolo potvrdené viac ako jednou skupinou, ale patologický význam zostáva nejasný.

Klinický význam antibakteriálnych protilátok pri MB a RA

Pozorovanie špecifických protilátok proti týmto baktériám u MB aj RA však poskytuje nové klinické opatrenie na pochopenie, včasnú diagnostiku a liečbu týchto chorôb.
Dalo by sa preformulovať vedecký problém MB ako „Prečo majú pacienti s MB protilátky proti Klebsielle?“.
Nasledujúce hypotézy je možné navrhnúť ako predbežné riešenie týchto otázok a objasniť ich prostredníctvom dlhodobých štúdií:

1. Prítomnosť protilátok proti Klebsielle u pacientov s MB v mnohých krajinách jasne naznačuje, že MB je reaktívna artritída po Klebsiellovej infekcii u pozitívnej osoby HLA-B27.

2. Podobne prítomnosť anti-Proteusových protilátok u pacientov s RA v mnohých krajinách opäť naznačuje, že RA je reaktívna artritída po Proteusovej infekcii u osoby HLA-DR1/DR4.

Klinická reumatológia budúcnosti

Empirické spojenia medzi MB, HLA-B27 a Klebsiellou na jednej strane a RA, HLA-DR1/DR4 a Proteus na druhej strane navrhujú v budúcnosti úplne nový prístup k praxi reumatológie.
Špecifické imunogenetické a mikrobiologické objavy MB a RA za posledné dve desaťročia poskytujú rámec, v ktorom je možné určiť skoré štádiá týchto chorôb skôr, ako dôjde k rádiologickým zmenám, ako aj štúdie reakcií na včasnú liečbu v dlhodobých prospektívnych štúdiách.
Nemožno vylúčiť, že včasná terapeutická intervencia moduluje alebo znižuje priebeh MB alebo RA, čo je porovnateľné so situáciou rýchlej liečby streptokokových infekcií, čo môže pravdepodobne prispieť k výraznému zníženiu výskytu reumatickej horúčky.
Ako by sa to dalo dosiahnuť?
U každého pacienta s reumatickými príznakmi (bolesť chrbta, kĺbov alebo artritída, bolesť svalov, ranná svalová stuhnutosť, výpotok) je potrebné pri prvej návšteve reumatologického oddelenia vyšetriť na prítomnosť:

a. Zápalová aktivita (sérum ESR a CRP)
b. Stav HLA (HLA-B27 a HLA-DR1/DR4)
c. Titre protilátok (hladiny IgA anti-Klebsiella a IgG antiproteus).
Výsledky vzorky krvi zaradili potenciálneho pacienta do jednej zo štyroch taxonomických kategórií:
1. Skupina B27, ktorá môže viesť k MB
2. Skupina DR1/DR4, ktorá môže viesť k RA,
3. Prekrývajúca sa skupina s B27 aj DR1/DR4
4. „Kontrolná“ skupina bez predisponujúcich molekúl B27 alebo DR1/DR4.