Молекулярна мімікрія

Географічний розподіл імунних реакцій у клебсієли та їх значення для терапії анкілозуючого спондиліту

мімікрія

А. Ебрінгер *, К. Ахмаді, М. Філдер, Т. Рашид, Х. Тівана, К. УІЛСОН (1), А. КОЛЛАДО (2), Ю. Тані (3)

(1) Секція імунології. Відділ наук про життя. Королівський коледж, Лондон. Англія. (2) Відділення ревматології. Клініка лікарні в провінції Барселона, Барселона. Іспанія.
(3) Кафедра ортопедії Університету медичних наук Шиги. Отсу. Японія.

Резюме

Відкриття того, що HLA-B27 асоціюється з анкілозуючим спондилітом (SA), а HLA-DR1/DR4 з ревматоїдним артритом (RA), дало нові підходи до вивчення можливих причин цих захворювань. Для пояснення цих зв’язків було запропоновано кілька теорій, але допустима лише одна, а саме „Молекулярна мімікрія”. Це забезпечило специфічний етіологічний (причинно-наслідковий) засіб для кожного з цих захворювань.

Молекулярна імітація між HLA-B27 та двома молекулами у мікробів клебсієли:
Повідомлялося про нітрогеназу та пуллуланазу D, тоді як у мікробах протея молекула гемолізину демонструє стерохімічну схожість з HLA-DR1/DR4.

Підвищена імунна відповідь на мікроби клебсієли була продемонстрована у пацієнтів з МВ з 10 різних країн.
Цей широкий географічний розподіл свідчить про те, що збудник захворювання, ймовірно, відповідальний за цей стан.

Крім того, пацієнти з РА виявляють подібні імунні реакції на мікроби Протея. Чи викликані МБ або РА цими бактеріями, можна визначити лише шляхом типізації тканин усіх ревматологічних хворих на початку їхньої хвороби, а потім оцінки їх реакції на хіміотерапію антибіотиками в довготривалих дослідженнях з подвійними сліпими перехресними експериментальними дослідженнями.

Цілком можливо, що в майбутньому курс МБ або навіть РА може бути змінений адекватною хіміотерапією антибіотиками або навіть дієтами, які впливають на субстрати, на яких ці бактерії ростуть.

вступ

Відкриття в 1970-х роках, що 96% хворих на анкілозуючий спондиліт є HLA-B27 позитивними, тоді як лише 8% загальної популяції Великобританії носить цей антиген, і в наступній демонстрації, що понад 90% хворих на ревматоїдний артрит (РА) є підтипами HLA-DR1/DR4, і несуча послідовність EQR (K) RAA, яка присутня у 30-40% контролів, змінила наш погляд на запальний артрит назавжди.

Будь-яка теорія, яка передбачає причинно-наслідкову гіпотезу для MB або RA, повинна одночасно надати задовільне пояснення цієї асоціації з молекулами HLA. На сьогодні запропоновано дві важливі теорії, що пояснюють зв'язок HLA із захворюваннями.

Зв'язок з HLA

Перша теорія базується на спостереженнях Björkman et al., Згідно з якими в кристалографічних дослідженнях наявність борозенок між доменами альфа-1 та альфа-2 в обох молекулах класу I або II MHC, які могли б вмістити короткі патогенні пептиди показано (довжиною 8-20 амінокислот) і, отже, викликає захворювання (1). На сьогодні не виявлено таких патогенних пептидів, які займають порожнини HLA-B27 або HLA-DR1/DR4, і, отже, справедливість теорії щодо MB та RA не може бути перевірена. За відсутності таких специфічних пептидів не можна проводити терапевтичного тесту, щоб визначити, чи відміна антигенів, що містять такі пептиди, клінічно змінить перебіг захворювання.

Друга теорія заснована на ідеї про те, що HLA поділяє молекулу, молекулярну імітацію або подібність з деяким антигеном.

Молекулярна імітація між молекулами HLA-B27 та Klebsiella

(A) Клебсієла нітрогеназа редуктаза

Молекулярна подібність між HLA-B27 та ферментом нітрогенази-редуктази Klebsiella була продемонстрована в тому, що порядок QTDRED однаковий для обох молекул, і, схоже, пацієнти з МВ мають антитіла до цього порядку (2).
Антисироватки щурів, вирощені проти 16-мерних пептидів від Klebsiella Nitrogenase Reductase, що містять послідовність QTDRED в середині, змогли за допомогою імунопероксидази виявити синовіальні біопсії, отримані від хворих на HLA-B27, які страждають на MB, але не HLA -B27 негативні біопсії пацієнтів з РА (3).
Кролячі сироватки проти клебсієли змогли диференціювати позитивні лімфоцити HLA-B27 від хворих на МВ або від здорових пацієнтів порівняно з лімфоцитами, отриманими від негативних суб'єктів HLA-B27 (4).
Однак незрозуміло, чи присутній цей фермент у флорі кишечника.

(2) Klebsiella pullulanase A і D

Крохмальний розгалужений фермент пуллуланаза (pul) складається з 4 компонентів (A, B, C і D) і міститься переважно в мікробах клебсієли, хоча також у деяких сапрофітних бактеріях. Пошук інших молекул, які можуть реагувати проти HLA-B27, розпочато тоді, коли було висловлено припущення, що нітрогеназа клебсієли може не бути в бактеріях кишкової флори.
Аналіз бази даних опублікованих послідовностей білків Klebsiella показав, що існує молекулярна мімікрія між білком секреції пульду Klebsiella pneumoniae (DRDE) та HLA-B27 (DRED) (5).
Антитіла IgG у хворих на МБ були збільшені як проти 16-мерного синтетичного пептиду HLA-B27, так і проти pulD, у яких перехресно реагуючі послідовності при вимірюванні за допомогою імуноферментного аналізу (ІФА) порівняно з У контрольній групі (р 15 мм/год) виявлено хворих на МБ порівняно з 39 неактивними (нормальний ШОЕ) хворими на МБ, 13 хворими на псоріаз, 38 хворими на РА та 57 здоровими пацієнтами, тоді як такого збільшення не виявлено при тих самих зразках проти кишкової палички та канадських альбіканців (6).

У 1984 р. Ця ж група в другому дослідженні показала, що у активних хворих на МБ антитіла проти подібних грамнегативних бактерій, таких як сальмонела, ієрсінія або псевдомонада, не спостерігались, але анти-клебсієла антитіла (7).

2. США
У 1987 р. Швіммбек та його колеги зазначили, що пацієнти з МБ виявляють підвищений рівень антитіл до коротких пептидів клебсієли з перехресно реагуючими послідовностями з HLA-B27 (2).

3. Фінляндія
У 1991 році Maki-Ikola та співавт. Показали в дослідженні 99 пацієнтів MB, що вони мають антитіла до E. coli та Klebsiella, але не до ряду інших мікробів (8).

4. Шотландія
У 1992 році О'Махоні та його колеги показали, що у 14 активних хворих на МБ та 14 хворих на хворобу Крона підвищений рівень антитіл до Kiebsiella порівняно з контрольною групою (9)

5. Канада
У 1993 р. Було виявлено 33 пацієнта MB з Торонто та Вінніпега, які мали підвищений рівень антитіл проти ліпополісахаридів Klebsiella та Shigella, але не проти LPS від E. coli, Salmonella, Yersinia та Campylobacter (10).

6. Німеччина
У 1994 р. У дослідженні 41 мб пацієнтів з Кіль, було виявлено специфічні антитіла проти обмеженої кількості капсульних полісахаридів Klebsiella (I 1).

7. Іспанія
У 1994 р. У дослідженні 84 каталонських хворих на МБ виявлено підвищений рівень антитіл проти клебсієли шляхом імунофлюоресценції (12).

8. Мексика
У 1995 р. У 13 МБ пацієнтів було виявлено підвищений рівень гуморальних та клітинних реакцій на клебсієлу порівняно з контролем.

9. Японія
У 1995 році дослідження на 54 японських хворих на МБ, 50 хворих на РА та 50 здорових пацієнтів показало, що у хворих на МБ були антитіла проти клебсієли, але не протея, тоді як у хворих на РА були антитіла проти протея, але не проти клебсієли таким чином кожна група була контролем специфічності для іншого захворювання (14).

10. Нідерланди
Антитіла проти клебсієли були виявлені у голландських хворих на МБ (15).

Молекулярна мімікрія, Proteus mirabilis та RA

Також була вказана молекулярна мімікрія між послідовністю сприйнятливості до захворювання EQR (K) RAA, виявленою у підтипах HLA-DR1/DR4, та послідовністю ESRRAL протеїну гемолізину (16,17).
IRRET другого порядку був знайдений в уреазі Протея, що схоже на порядок LRREI домену альфа-2 у колагені типу XI, компоненті гіалінового хряща (17).
Антитіла до обох молекул протею, гемолізину та уреази, значно збільшуються у пацієнтів із РА порівняно з активними пацієнтами з МБ або здоровими контролерами (17). Крім того, спостерігається збільшення рівня антитіл IgG до Proteus Mirabilis у хворих на РА з Лондона (18), Вінчестера (19), Дубліна (20), Ньюкасла (21), Осло (22), Бреста (23), з Амстердама (15) та з Оцу в Японії (14).
Молекулярний мімікричний зв’язок між Klebsiella/Proteus та HLAB27/HLA-DRI/DR4 незаперечний, а серологічний зв’язок між MB/RA та цими мікробами підтверджений не однією групою, проте патологічне значення залишається незрозумілим.

Клінічне значення антибактеріальних антитіл при МБ та РА

Однак спостереження за специфічними антитілами проти цих бактерій як в МВ, так і в РА забезпечує новий клінічний захід для розуміння, ранньої діагностики та лікування цих захворювань.
Можна переформулювати наукову проблему МБ як "Чому пацієнти з МБ мають антитіла проти клебсієли?".
Наступні гіпотези можуть бути запропоновані як попереднє вирішення таких питань та уточнені шляхом довгострокових досліджень:

1. Наявність антитіл проти Klebsiella у пацієнтів з МБ у багатьох країнах чітко вказує на те, що MB є реактивним артритом після зараження Klebsiella у людини, позитивно оціненої до HLA-B27.

2. Подібним чином, наявність антитіл проти протею у хворих на РА у багатьох країнах знову вказує на те, що РА є реактивним артритом після зараження протеєм у людини HLA-DR1/DR4.

Клінічна ревматологія майбутнього

Емпіричні зв’язки між MB, HLA-B27 та Klebsiella, з одного боку, та RA, HLA-DR1/DR4 та Proteus, з іншого боку, пропонують абсолютно новий підхід для практики ревматології в майбутньому.
Конкретні імуногенетичні та мікробіологічні відкриття останніх двох десятиліть в МБ та РА дають основу, в якій можна визначити ранні стадії цих захворювань до того, як відбулися рентгенологічні зміни, а також дослідження відповідей на раннє лікування в довгострокових перспективних дослідженнях.
Не можна виключати, що раннє терапевтичне втручання модулює або зменшує перебіг МБ або РА, порівняно із ситуацією швидкого лікування стрептококових інфекцій, що, ймовірно, може сприяти помітному зменшенню частоти ревматичної лихоманки.
Як можна цього досягти?
Будь-якого пацієнта з ревматичними симптомами (біль у спині, суглобах або артриті, фіброзно-м’язовий біль, ранкова скутість м’язів, випіт) під час першого відвідування ревматологічного відділення слід пройти обстеження:

a. Запальна активність (ШОЕ та сироватка крові)
b. Статус HLA (HLA-B27 та HLA-DR1/DR4)
c. Титри антитіл (рівні IgA анти-клебсієли та IgG антипротеїди).
Результати проби крові віднесуть потенційного пацієнта до однієї з чотирьох таксономічних категорій:
1. Група B27, яка може призвести до MB
2. Група DR1/DR4, яка може призвести до RA,
3. Група перекриття як B27, так і DR1/DR4
4. "Контрольна" група без схильних молекул B27 або DR1/DR4.