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.