Bechtěrevova choroba nebo-li ankylozující spondylitida (AS) I. část

Bechtěrevova choroba nebo-li ankylozující spondylitida (AS) I. část

Bechtěrevova choroba nebo-li ankylozující spondylitida (AS)
I. část
Pavol Ivanyi, Eva Stodůlková a Miroslav Flieger
Pro všechny obratlovce je charakteristický genový komplex “hlavních
transplantačních antigenů” zvaný MHC (Major Histocompatibility Complex), který se
u člověka označuje HLA (Human Leukocyte Antigen). Tyto polymorfní glykoproteiny
se nacházejí na membránách téměř všech somatických buněk a jejich biologickou
funkcí je prezentovat peptidové fragmenty receptorům T buněk imunitního systému,
čímž mohou zahájit imunitní reakci nebo indukovat toleranci na tyto peptidy
(bílkoviny).
Molekuly HLA jsou kódovány 6 geny v těsné vazbě a dělí se na dvě třídy: třída
I. (HLA-A, -B, -C) a třída II. (HLA-DR, -DQ, -DP). Odlišnost mezi HLA I. a II. třídou je
v míře exprese těchto molekul na různých buněčných typech. Antigeny HLA I. třídy
byly detekovány na všech lidských buňkách mimo erytrocyty a prezentují antigenní
fragmenty z endogenních cizorodých částic např. virů. Molekuly HLA II. třídy jsou
přítomné pouze na některých buňkách imunitního systému, např. mikrofázích a B
lymfocytech a prezentují peptidové fragmenty z exogenních cizorodých částic.
Extracelulární část HLA molekul vytváří vazebné místo (rýhu), do kterého se
váží peptidové fragmenty. Např. peptidy vážící se do rýhy molekuly HLA I. třídy mají
většinou délku devíti aminokyselin a vazebná místa v rýze označujeme symboly P1P9 (pozice 1-9). Schopnost vázat se do rýhy HLA molekuly je závislá na pořadí
aminokyselin v peptidu a na struktuře vazebného místa. Pro některé HLA molekuly je
strukturální peptidový motiv již známý.
Po objevu HLA systému v roce 1965 se zjistilo, že některé HLA molekuly, mají
velmi úzký vztah ke specifickým nemocem, které označujeme jako autoimunitní
onemocnění. Úzký vztah k onemocnění znamená, že podstatná část nemocných má
určitý HLA znak. Byla popsána asociace HLA-B27 antigenu a ankylosující
spondylitidy (AS, též m. Bechtěrev). Antigen HLA-B27, jeden z mnoha antigenů HLAB, se vyskytuje v běžné české populaci přibližně v 10%, zatímco u nemocných AS až
v 95%, ale pouze 2% jedinců s tímto antigenem skutečně AS onemocní.
Ani po půl století intenzivního výzkumu není známa podstata asociace HLAB27 a AS. Pro jednotlivé asociace HLA a nemoci jsou různá hypotetická vysvětlení a
teorie. Pro vysvětlení mechanizmu asociace HLA-B27 s AS existují dvě hlavní teorie:
(a) všeobecně přijímána teorie artritogenního peptidu vázaného molekulou HLAB27, která předpokládá jeho účast na vzniku AS1. Podle této teorie některé
specifické strukturální vlastnosti HLA-B27 molekuly umožní navázání peptidu tak, že
způsobí vznik onemocnění AS. Žádné artritogenní peptidy, které by se účastnily
patogenního procesu vzniku AS, nebyly dosud dostatečně definovány. Často se
uvádí, že molekula HLA-B27 váže přednostně peptidy, které jsou strukturálně
podobné některým peptidovým fragmentům z Gram-negativních baktérií a T buněk
imunitního systému (tzv. mimikry), kterým jsou tyto peptidy předkládané a reagují
křížovou reakcí proti některým kloubním bílkovinám, protože obsahují sekvence
aminokyselin stejné, anebo podobné těm bakteriálním. Tato teorie je podporována
také tím, že HLA-B27 molekula je asociována s post-infekční artritidou; (b) druhá
teorie předpokládá, že některá ze strukturálních zvláštností molekuly HLA-B27 je
vlastní příčinou onemocnění2. Obě tyto teorie se mohou také různě kombinovat.
Z literatury jsou známé údaje o strukturálním motivu nonamerů, peptidů
vázaných molekulou HLA-B273. Všechny uvedené sekvenované peptidy (více než
370 peptidů), izolovaných z molekul HLA-B27, které byly získány z dlouhodobě in
vitro pěstovaných lidských nebo myších buněčných linií, byly shrnuty do registru B27
peptidů3. Převážná většina těchto peptidů (95%) obsahuje aminokyselinu arginin na
pozici 2 (P2) a na pozici 9 (P9) např. aminokyselinu leucin, fenylalanin nebo také
arginin. Tato zjištění představují specifický strukturální motiv nonamerů (peptidů)
vázaných molekulou HLA-B27.
Vzhledem k tomu, že nebyly publikovány žádné sekvence HLA-B27 nonamerů
získaných izolací z in situ lidské tkáně nebo z periferní krve, zaměřili jsme se na tuto
problematiku s cílem najít rozdíl mezi zdravými a nemocnými jedinci s AS. Od roku
1997 se na tomto projektu podílelo mnoho vědeckých a lékařských kapacit s
nezanedbatelnou finanční podporou ministerstva zdravotnictví a Mikrobiologického
ústavu AV ČR, v.v.i.
Rozhodující pro úspěšné provedení plánovaných experimentů bylo
vypracování vhodného postupu pro získání čisté frakce peptidů eluovaných z rýhy
HLA-B27 molekuly z 200-400 ml lidské krve. Byla to jediná možnost, jak získat údaje
o peptidech vázaných přímo v rýhách HLA-B27 molekul u zdravých a nemocných AS
jedinců. Po několika letech byl úspěšně vypracován spolehlivý postup, kterým lze
skoro pravidelně získat experimentální materiál (peptidy) z lidské krve nebo sleziny45
.
Byly popsány první sekvence peptidů - nonamerů (15) eluovaných z rýhy HLAB27 ze sleziny zdravého dárce4. Aminokyselina arginin na pozici 2 (P2) byla
prezentována v 73%. Zajímavá byla sekvence dvou peptidů určená databází
SEQUEST jako hypotetické proteiny podobné myosinu a dalšího peptidu, který byl
identifikován jako kolagen nebo interleukin-16. Několik určených peptidů se
shodovalo se sekvencemi již uvedenými v registru peptidů3. Toto zjištění ukazuje, že
peptidy eluované z HLA-B27 lidské sleziny se pouze částečně překrývají s peptidy
izolovanými z in vitro dlouhodobě pěstovaných buněčných linií.
Vůbec poprvé byly srovnávány pomocí analytické metody Edmanova
odbourávání peptidové profily získané elucí z PBL zdravých a nemocných (AS)
jedinců5. Všichni nemocní zahrnutí do těchto studií byli muži (7) v IV-V. stupni plně
vyvinutého AS (N.Y. kritéria). Zdraví dárci (s jedinou výjimkou) byli také muži (11) ve
stejné věkové kategorii. Výsledky prokázaly statisticky významné rozdíly v
zastoupení jednotlivých aminokyselin v peptidech mezi hodnotami u zdravých a
nemocných (AS) jedinců. Směsné peptidy izolované z AS nemocných měly vyšší
relativní zastoupení kyseliny glutamové (E) a nižší relativní hodnoty aminokyseliny
glutaminu (Q). Poměr E/Q (vyšší u AS jedinců) byl statisticky významný. Jinými
slovy, ve směsi petidů eluovaných z rýhy HLA-B27 molekuly PBL lidské krve bylo u
nemocných více peptidů s E a méně s Q ve srovnání s peptidy získaných od
zdravých dárců5.
Souhrnem lze říci, že tyto nálezy ukázaly statisticky významné rozdíly v
peptidovém repertoáru u zdravých a AS jedinců a ukázaly značné odchylky od
charakterizace HLA-B27 peptidového profilu, jak byl zatím zaznamenán v B27
peptidovém registru (peptidy izolované z dlouhodobě kultivovaných buněčných linií).
Jsou to první údaje o rozdílech v prezentaci peptidu HLA-B27 molekulou mezi
zdravými a AS jedinci a také první údaje o analýze peptidů získaných z PBL lidské
krve. Zatím je příliš brzy na to, aby získané výsledky vysvětlily patogenezi vzniku
onemocnění AS nebo vztah AS k molekule HLA-B27. Přesto se domníváme, že tyto
nové poznatky by mohly být odrazovým můstkem k dalším studiím, které by mohly
vést k pochopení patogeneze a možné terapii či prevenci tohoto závažného
onemocnění.
Literatura
1. Benjamin R, Parham P: Guilt by association: HLA-B27 and ankylosing spondylitis. Immunol
Today 11: 137-142, 1990.
2. Mear JP, Schreiber KL, Munz C, Zhu X, Stevanovic S, Rammensee HG, Rowland-Jones SL,
Colbert RA: Misfolding of HLA-B27 as a result of its pocket suggests a novel mechanism for
its role in susceptibility to spondylaoarthropathies. J Immunol 163: 6665-6670, 1999.
3. Lopez de Castro JA, Alvarez I, Marcilla M, Paradela A, Ramos M, Sesma L, Vazques M: HLAB27: A registry of constutitve peptide ligands. Tissue Antigens 63: 424-445, 2004.
4. Stodůlková E, Man P, Pohl J, Van Nguyen D, Vaingátová S, Ivašková E, Pla M, Čapková J,
Sedláčková M, Ivanyi P, Flieger M: Peptides eluted from HLA-B27 of human splenocytes and
blood cells reveal a similar but partially different profile compared to in vitro grown cell lines.
Immunol Letters 94: 261-265, 2004.
5. Stodůlková E, Pohl J, Man P, Votruba J, Čapková J, Sedláčková M, Ivašková E, Ivanyi P,
Flieger M: Comparison of amino acid compositions of peptides eluted from HLA-B27
molecules of healthy individuals and patients with ankylosing spondylitis. Immunol Letters 103:
135-141, 2006.