Amyloidoza β2-M w przewlekłej dializoterapii
Dariusz Miękisz, WL CMUJ
Kompleks zgodności tkankowej - MHC
• Cząsteczki MHC – antygeny transplantacyjne, odpowiedzialne za indukcję reakcji odrzucania przeszczepu allogenicznego.
• Badania Zingkernagela i Doherty’ego (nagroda Nobla, 1996 r.) – limfocyty T rozpoznają poprzez układ MHC antygeny wirusowe w zakażonej komórce.
* Lynn Yaris
* Andrejs Liepins/Science Photo Library
Ekspresja genów MHC• MHC I
– Wszystkie komórki jądrzaste– W niewielkiej ilości również erytrocyty
• MHC II– LiB– Makrofagi– Komórki dendrytyczne– Komórki nabłonka grasicy– Śródbłonek naczyń serca i nerek– Po pobudzeniu przez INFγ:
• LiT• Komórki śródbłonka innych narządów• Komórki nabłonka tarczycy• Komórki nabłonka jelita• Keratynocyty• fibroblasty
J. Gołąb, M. Jakóbisiak et al., Immunologia, PWN 2008
Budowa domenowa MHC I
• Łańcuch lekki– Beta-2 mikroglobulina
• Łańcuch ciężki– N-końcowy fragment zewnątrzkomórkowy (80% AA)
• Pętla α1 (~90 AA) + łańcuchy cukrowe• Pętla α2 (~90 AA) + łańcuchy cukrowe• Pętla α3 (~90 AA)
– Hydrofobowy fragment transbłonowy (8% AA)
– Hydrofilowy fragment wewnątrzkomórkowy (12% AA)
• Łańcuchy lekki i ciężki połączone niekowalencyjnie
J. Gołąb, M. Jakóbisiak et al., Immunologia, PWN 2008
Budowa domenowa MHC I
COOH
NH2
1/2/ 3/
5/4/
6/
7/
8/
Budowa rowka MHC I• Zewnętrzne domeny α1 i α2 zbudowane są z jednej helisy α i czterech
pasm beta każda.
• Połączone domeny α1 i α2 tworzą strukturę składającą się z ośmiu kartek beta (wnętrze) i dwóch alfa-helis (brzegi) – rowek.
• Rowek jest miejscem dokowania aminokwasów prezentowanych limfocytom T.
• Pomiędzy rowkiem a błoną komórkową znajdują się: domena α3 i beta2-M.
• W rowku domen α1 i α2 znajduje się sześć „zagłębień” (A-F), które wiążą niekowalencyjnie łańcuchy boczne aminokwasów prezentowanego peptydu (aminokwasy kotwiczące).
• W celu efektywnej prezentacji antygenu limfocytowi T konieczne jest związanie co najmniej 2 aminokwasów kotwiczących.
J. Gołąb, M. Jakóbisiak et al., Immunologia, PWN 2008
Budowa chemiczna MHC
* http://www.mhcenhancer.de/
Oddziaływanie prezentowanego peptydu z domenami MHC I
* M. Reyes-Gomez and N. Jojic, "Mixed adaptive double
threading: Joint MHC I clustering and learning peptide
binding" Bioinformatics. March 2007
Prezentacja antygenu przez komórki immunologicznie
niekompetentne• W trakcie translacji łańcuch ciężki i lekki (B2-M) MHC I niezależnie
penetrują błonę ER.
• W ER sekwencje sygnałowe łańcuchów są odcinane.
• Kilka procent peptydów pochodzący ze zdegradowanych w proteasomach białek jest przesyłanych przez układ TAP (transporter associated with antigen processing) do wnętrza ER.
– IFNγ stymuluje ekspresję aktywatora proteasomu, który łączy się z częścią regulatorową 19S i sprawia, że znacznie więcej degradowanych peptydów jest kierowanych do systemu TAP
• W ER wiążą się one z fragmentem łańcucha ciężkiego MHC I, przytrzymywanym przez białka chaperonowe. Następnie do układu dołącza łańcuch lekki.
– Wirusy (np. wirus cytomegalii), komórki nowotworowe, włączają ekspresję genów powodujących ubikwitynację cząsteczek MHC I.
• Po związaniu peptydu układ MHC I przemieszcza się do aparatu Golgiego, a następnie w kierunku błony, w której ostatecznie zakotwicza się fragmentem hydrofobowym łańcucha ciężkiego.
J. Gołąb, M. Jakóbisiak et al., Immunologia, PWN 2008
Prezentacja antygenu w kontekście MHC I
Interakcja komórki prezentującej antygen w MHC I /
MHC II i LiT / LiB
* http://en.wikipedia.org/wiki/Image:TCR-MHC_bindings.png
Genetyka układu MHC• Cząsteczki MHC kodowane są przez geny układu HLA w szóstym chromosomie (ponad
100 genów).
• MHC I– HLA-A– HLA-B– HLA-C– HLA-nieklasyczne
• MHC II– HLA-DP– HLA-DQ– HLA-DR
• MHC III– C2, C4, czynnik B dopełniacza– Protoonkogen Notch 4– CYP21B (21-hydroksylaza steroidowa)– Receptor RAGE– CREB-ER (czynnik transkrypcyjny)– Tenascyna (białko macierzy pozakomórkowej– RPI (jądrowa kinaza Ser-Thr)
• B2-mikroglobulina kodowana jest poza kompleksem MHC, na chromosomie 15.J. Gołąb, M. Jakóbisiak et al., Immunologia, PWN 2008
Ewolucja układu MHC• Defekt odpowiedzi immunologicznej może wynikać nie tylko z braku limfocyta T
zdolnego do reakcji na określony antygen, ale też z braku cząsteczek MHC zdolnych do prezentacji antygenu.
• Presja ewolucyjna promuje heterozygotyczność w układzie MHC– Wolniejsza progresja AIDS -> HIV
• Mikroorganizm przechodzący z osobnika A, u którego wywołał chorobę, na osobnika B wywołuje chorobę tym cięższą im osobnicy A i B są bardziej podobni pod względem układu MHC.
• Wyższy polimorfizm MHC w populacji oznacza większą szansę przeżycia śmiertelnej epidemii przez niektórych osobników
– Mała odporność przeciwirusowa gepardów (2x efekt szyjki od butelki)– Śmierć ok. 40 mln Indian z powodu, zawleczonych z Europy w czasie kolonizacji Ameryk,
chorób zakaźnych.
• Różnica w układzie MHC jest promowana w doborze naturalnym– Różnice w układzie MHC między płodem a matką sprzyjają utrzymaniu ciąży– Gryzonie przy łączeniu się w pary preferują osobniki o odmiennym układzie MHC, stopień
zgodności rozpoznają po zapachu.
• Geny kodujące domeny α1 i α2 MHC I są najbardziej polimorficznymi genami występującymi we wszechświecie, geny α 3 i B2-m mają niewielką liczbę alleli.
J. Gołąb, M. Jakóbisiak et al., Immunologia, PWN 2008
Istotne statystyczne korelacje między haplotypem HLA a występowaniem chorób
Choroba HLA Ryzyko (x100%)
Zesztywniające zapalnienie stawów kręgosłupa B27 90
Zespół Reitera B27 36
Podostre zapalenie tarczycy B35 17
Zespół Goodpasteure’a DR2 16
Zapalenie opryszczkowe DR3 13
Idiopatyczna hemochromatoza A3 9
Przewlekłe aktywne zapalenie wątroby B8 9
Choroba Addisona DR3 6
Toczeń rumieniowy układowy DR3 6
Miastenia B8 4
Stwardnienie rozsiane DR2 4
Reumatoidalne zapalenie stawów DR4 4
Cukrzyca I DR3 4
Choroba Gravesa i Basedowa DR3 4
Choroba Hashimoto DR11 3
Malaria B53 0,4
J. Gołąb, M. Jakóbisiak et al., Immunologia, PWN 2008
Osoczowa frakcja MHC• Cząsteczki MHC rozpuszczalne w osoczu pozbawione są części
łańcucha ciężkiego, składają się wyłącznie z domen α1, α2, α3 i B2-mikroglobuliny.
• Głównym źródłem osoczowego MHC jest wątroba.– zjawisko tolerancji transplantacyjnej po przeszczepie wątroby
• Rozpuszczalne MHC mogą blokować rozpoznające je przeciwciała i limfocyty Tc.
Patogeneza amyloidozy B2-M
• Struktura białka B2-mikroglobuliny nie jest patologicznie zmieniona.
• W surowicy stwierdza się 5-10x podwyższony poziom B2-M, ponieważ białko to nie jest filtrowane przez aparaturę hemodializującą.
• W chorobowo zmienionych przez amyloidozę ścianach naczyń i błonie maziowej stwierdza się też znacznie podniesiony poziom proteoglikanu – siarczanu heparanu (perlekanu)
• W zdegenerowanych krążkach międzykręgowych, więzadłach, powięziach, rozcięgnach i chrząstkach stwierdza się wysokie stężenie siarczanu chondroityny.
• Oddziaływania elektrostatyczne sprawiają, że B2-M tworzy precypitującez roztworu kompleksy z: siarczanem heparanu, siarczanem chondroityny, kolagenem IV i lamininą (najsilniej).
• Agregacja kompleksów z amyloidem wyzwala reakcję zapalną, penetrację makrofagów, granulocytów i limfocytów do chorobowo zmienionych tkanek, produkcję cytokin i metaloproteinaz matrix MMP-1 i -9, które trawią substancję pozakomórkową kości i chrząstek.
• Na początku złogi amyloidu pojawiają się w krążkach międzykręgowych odc. szyjnego kręgosłupa, następnie m. in. w błonach maziowych stawów, chrząstkach stawowych, kościach (->zespół cieśni nadgarstka).
• Ohashi K. Pathogenesis of beta2-microglobulin amyloidosis. Pathol Int. 2001 Jan;51(1):1-10.