Regulacja układu odpornościowego

Wykładowcy skoncentrowali się przede wszystkim na regulacji odpowiedzi immunologicznej oraz kontrolowaniu zapalenia przy zastosowaniu nowoczesnych terapii modulujących procesy odpornościowe. Podjęli również próbę konfrontacji dotychczasowych teorii z nowatorskim spojrzeniem na funkcjonowanie układu immunologicznego.
Prof. Polly Metzinger z National Institutes of Health w Betesda (USA) akcentowała, że dopiero stwierdzenie: "czy układ odpornościowy odpowiada na antygen poprzez zróżnicowanie w kategorii swój - nie swój, czy bezpieczny - niebezpieczny oraz "skąd układ odpornościowy wie, jaką odpowiedź generować wobec antygenów?" - może rzucić nowe światło na działanie odporności. Pozwoli także zrozumieć, w jaki sposób chroni ona organizm człowieka przed patogenami. Wielu ekspertów podkreślało, że procesów odpornościowych nie można analizować wybiórczo, lecz trzeba postrzegać je holistycznie, najlepiej w powiązaniu z funkcjonowaniem innych tkanek czy układów. Prof. Rolf Zinkernagel z UniversitätsSpital w Zurychu (Szwajcaria) dowodził, że część dotychczas używanego nazewnictwa opisującego zjawiska immunologiczne prowadzi naukowców i lekarzy do niewłaściwego ich rozumienia, a w efekcie do nieprawidłowych wniosków.
W ciągu ostatniej dekady prace immunologów i alergologów zdominowała interpretacja znaczenia równowagi Th1/Th2 oraz cytokin, takich jak IL-12, IFN-gamma, IL-4 czy IL-5 w kontekście alergii i autoagresji. Dzisiaj większość naukowców koncentruje się na roli komórek T regulatorowych (T reg.), charakteryzujących ich fenotyp: czynnika Foxp3 i markerów powierzchniowych CD4, CD25, jak również interleukiny-10 (IL-10) i TGF-beta. Prezentowane wyniki badań, w większości uzyskane w warunkach in vitro oraz na modelach zwierzęcych alergii, autoagresji i nowotworów sugerują, że komórki T regulatorowe mogą okazać się kluczowym elementem mechanizmu regulującego pracę układu odpornościowego. Mówiąc w dużym uproszczeniu: w stanach alergii i autoimmunizacji zaobserwowano niską "aktywność" komórek T regulatorowych, wysoką zaś w chorobach nowotworowych. Immunolodzy i alergolodzy mają nadzieję, że "okiełznanie" komórek T regulatorowych znacznie przyczyni się do zrozumienia mechanizmu odporności, prowadząc tym samym do opracowania skutecznych metod leczenia jej zaburzeń. Na obecnym etapie badań należy jednak zadać sobie pytanie: jak daleko możemy posunąć się w rozumieniu odporności człowieka na podstawie wiedzy z modeli in vitro i badań na zwierzętach?
Konferencja World Immune Regulating Meeting została zorganizowana przez prof. Cezmiego Akdisa ze Swiss Institute of Allergy and Asthma Research przy udziale programu GA2LEN (Global Allergy and Astma European Network), prowadzonego w ramach 6. i 7. Programu Ramowego Unii Europejskiej, w którym uczestniczą również ośrodki alergologiczne z Polski.
Poniżej przedstawiamy kilka ciekawszych doniesień zjazdowych.

Komórki T reg. a tolerancja przeszczepionej nerki

Układ odpornościowy identyfikuje przeszczepiony narząd jako obcy, dlatego generuje wobec niego odpowiedź immunologiczną. W dotychczasowych badaniach wykazano, że naturalnie występujące komórki T regulatorowe CD4(+)CD25(+) mogą odgrywać bardzo ważną rolę w indukcji tolerancji przeszczepionego narządu zarówno w modelach eksperymentalnych, jak i prawdopodobnie u ludzi. Cechą charakterystyczną komórek CD4(+) CD25(+) biorących udział w generowaniu tolerancji transplantacyjnej jest również niska ekspresja receptora IL-7 (IL-7R).
Naukowcy z Centre Hospitalier Universitaire Vaudois z Lozanny (Szwajcaria) oznaczyli przy użyciu cytometrii przepływowej liczbę komórek T regulatorowych o markerach CD4(+) CD25(+)IL-7Rlow we krwi obwodowej pacjentów, u których dokonano przeszczepu nerki, w celu odniesienia wyników do ich stanu klinicznego. U 18 spośród 23 zbadanych biorców przeszczepione narządy funkcjonowały prawidłowo - otrzymywali oni standardową immunosupresję, u jednego zaprzestano immunosupresji przed dwoma laty, u 5 pozostałych stwierdzono w biopsji nerki obecność procesu przewlekłego humoralnego odrzucania przeszczepu. Do grupy kontrolnej włączono 27 osób zdrowych. Zaobserwowano, że u 90 proc. biorców przeszczepów liczba komórek T regulatorowych z niską ekspresją IL-7R była w porównaniu z osobami zdrowymi mniejsza (76,7 +/- 9,8 vs. 93,4 +/- 2,6; p<0,001). Ze względu na szeroki zakres poziomów badanych komórek wśród pacjentów z przeszczepem, autorzy badania wyodrębnili grupę pacjentów, u których stwierdzono proces odrzucania przeszczepu (n=5). U tych pacjentów poziom komórek T regulatorowych był jeszcze mniejszy i wynosił (65,3 +/- 8,4). Natomiast u biorców, u których nie stwierdzono reakcji odrzucenia przeszczepu, poziom komórek T regulatorowych był porównywalny z grupą kontrolną (91,4 proc.).
Wyniki badania wykazują, że po przeszczepie nerki odsetek komórek T regulatorowych, określanych jako CD4(+)CD25(+)IL-7Rlow, ściśle koreluje z rozwojem tolerancji przeszczepionego narządu. Sugeruje też, że odrzucanie przeszczepu przez układ immunologiczny nowego gospodarza wynika z braku rozwoju mechanizmów tolerancji immunologicznej związanych z aktywnością komórek T regulatorowych.

Geny i białka SSCA w astmie atopowej

Antygeny raka kolczystokomórkowego skóry o nazwie SCCA1 i SCCA2 to inhibitory proteazy. Zaobserwowano, że transkrypcja genów SCCA1 i SCCA2 w nabłonku dróg oddechowych ulega 20-krotnemu nasileniu po stymulacji IL-4 i IL-13 - cytokinami, których większe stężenia stwierdza się u pacjentów z alergią. Ponadto białka SCCA zapobiegają apoptozie komórek nowotworowych i przeciwdziałają infiltracji masy guza komórkami NK.
Według naukowców z Hacettepe University School of Medicine z Ankary (Turcja), zjawiska wywoływane przez białka SCCA mogą mieć istotne znaczenie dla przebiegu astmy oskrzelowej. Celem badania było stwierdzenie, czy polimorficzne warianty genów SCCA wiążą się z występowaniem astmy i jej fenotypem. Za pomocą techniki sekwencjonowania autorzy potwierdzili obecność czterech pojedynczych polimorfizmów (tzw. SNP - single nucleotide polymorphism) w regionie promotorowym genu SCCA1. Trzy z nich: -864, -877, -888 podlegają zjawisku tzw. niezrównoważenia sprzężeń - ich współwystępowanie zaobserwowano zarówno u 100 chorych na astmę, jak i u 100 osób zdrowych. Następnie warianty genów SCCA analizowano techniką PCR-RFLP w grupie 442 dzieci chorych na astmę i 191 osób zdrowych. Ponadto za pomocą testu ELISA oznaczono stężenie białek SCCA1 i SCCA2 w surowicy badanych.
Wyniki pracy wykazały, że genotyp -864AA, -877TT i -888AA występuje istotnie częściej w grupie dzieci chorych na astmę w porównaniu z grupą osób zdrowych (p=0,03). Autorzy wyciągnęli wniosek, że ten genotyp genu SCCA1 może stanowić czynnik ryzyka atopii u dzieci chorych na astmę. W grupie chorych noszących ten genotyp stwierdzono ponadto wyższe całkowite stężenie IgE w surowicy oraz większą eozynofilię. Ciekawe, że stężenia białek SCCA1 i SCCA2 we krwi obwodowej były znacznie wyższe u dzieci chorych na astmę atopową w porównaniu z dziećmi chorymi na astmę nieatopową (p=0,01). Genotypy SCCA nie miały jednak wpływu na stężenia tych białek w surowicy.
Według autorów badania, polimorfizmy -864G>A, -877C>T,
-888G>A w regionie promotorowym genu SCCA1 wiążą się z występowaniem atopii oraz atopowego fenotypu astmy.

Probiotyki i rozwój alergii

Według tzw. hipotezy higienicznej, szybki wzrost występowania chorób alergicznych jest następstwem zmniejszonej ekspozycji organizmu na oddziaływanie patogenów we wczesnym okresie życia człowieka. Flora bakteryjna przewodu pokarmowego zawiera ogromny rezerwuar bakterii fizjologiczne zasiedlających to środowisko. Wydaje się, że może ona odgrywać niezwykle ważną rolę w prawidłowym dojrzewaniu układu odpornościowego. Zdaniem badaczy, modyfikacja flory jelitowej przez podanie bakterii probiotycznych może zapobiec rozwojowi stanów alergicznych.
W randomizowanym, kontrolowanym placebo badaniu z podwójnie ślepą próbą, prowadzonym przez L.E.M. Niersa z University Medical Centre w Utrechcie (Holandia), podawano mieszaninę probiotycznych bakterii B. bifidium, B. infantis, Lc. lactis kobietom w ciąży z wysokim ryzykiem rozwoju atopii u dzieci w okresie okołoporodowym, a następnie przez 12 miesięcy ich nowo narodzonym dzieciom. Ryzyko alergii u dziecka było związane z występowaniem u matki, ojca i rodzeństwa wyprysku atopowego, alergii pokarmowej, alergicznego nieżytu nosa czy astmy oskrzelowej.
Wyniki badania wykazały, że w grupie matek i ich niemowląt przyjmujących probiotyki występowanie wyprysku atopowego (skazy pokarmowej) w 3 miesiącu życia dziecka było znacznie zredukowane w porównaniu z grupą kontrolną otrzymującą placebo. (2/50 vs. 11/45, OR 0,217, p=0,02). U dzieci w drugim (p=0,02), trzecim (p=0,01) i czwartym tygodniu życia (p=0,04) przyjmujących probiotyki zaobserwowano zwiększoną i częstszą kolonizację przewodu pokarmowego bakterią Lc. lactis w porównaniu z grupą z placebo. W grupie dzieci otrzymujących probiotyk w 3 miesiącu życia zaobserwowano mniejszą syntezę cytokin profilu Th2 przez stymulowane limfocyty krwi obwodowej w porównaniu z grupą placebo (IL-5 72 vs. 146 pg/ml, p=0,04).
Zdaniem autorów badania, podawanie probiotyków kobietom w ciąży w okresie okołoporodowym przyczynia się do zmiany flory bakteryjnej, prowadząc do spadku syntezy cytokin profilu Th2, a tym samym przeciwdziała rozwojowi wyprysku atopowego.

Zaburzenia komórek T reg. a niedobory odporności

Zazwyczaj pierwotnym niedoborom odporności towarzyszą ciężkie, nawracające infekcje. Dr H. Ochs z Seattle Children's Hospital Research Institute of University of Washington (USA) zaznaczył, że u części pacjentów obserwuje się dodatkowe zaburzenia immunologiczne, jak autoagresja i zwiększone ryzyko rozwoju nowotworów. W ostatnich latach dość dobrze opisano patomechanizm zaburzeń na poziomie molekularnym, przyczyniających się do rozwoju tych nieprawidłowości w jednostkach chorobowych, takich jak poliendokrynopatie, enteropatie, zespół IPEX, kandydoza i dystrofie entodermalne (APECED) czy zespół Wiskotta-Aldricha (WAS). Zaobserwowano, że cechą wspólną powyższych zaburzeń jest defekt funkcjonowania komórek T regulatorowych (CD4+CD25+Foxp3+). Badania nad pacjentami z zespołem IPEX pozwoliły określić rolę białka Foxp3, jako kluczowego czynnika transkrypcyjnego komórek T reg. Dopiero identyfikacja komórek T reg. pozwoliła na zrozumienie podstawowych mechanizmów autoagresji. Wykazano, że zespół APECED, spowodowany mutacją genu AIRE, ukazuje rodzaj autoagresji "centralnej", wynikającej z osłabienia mechanizmów, które prowadzą do eliminacji autoagresywnych komórek T, rozwijających się podczas przebywania w grasicy. Stwierdzono bowiem, ze obecność białka AIRE jest niezbędna do przedstawienia przez komórki grasicy autoantygenów rozwijającym się komórkom T i jednoczesnej indukcji naturalnej śmierci tych komórek T reaktywnych wobec prezentowanych autoantygenów (apoptoza). Natomiast u chorych z zespołem WAS stwierdza się obecność komórek T reg., ale wykazują one zaburzone funkcjonowanie z powodu braku białka WASP, umożliwiającego ich migrację i tworzenie połączeń międzykomórkowych (synaps immunologicznych). Wydaje się, że dokładna analiza roli komórek T regulatorowych w funkcjonowaniu układu immunologicznego przyniesie odpowiedź na wiele pytań stawianych przez współczesną medycynę.

Stymulacja mechanizmów tolerancji immunologicznej

Badania wykazują, że mięsień sercowy to narząd o niskiej immunogenności. A. Lichtman z Department of Pathology, Brigham and Women's Hospital w Bostonie (USA) zaznaczył, że serce jest jednak zaopatrzone w niezwykle rozbudowaną sieć naczyń krwionośnych, co ułatwia dostęp potencjalnie groźnych autoreaktynych limfocytów T oraz innych komórek zapalnych. Wydaje się, że próg wzbudzenia autoagresji wobec mięśnia sercowego jest znacznie wyższy w porównaniu do innych tkanek. Prawdopodobnie dzieje się tak dlatego, że komórki śródbłonka dostarczają sygnały stymulujące w regionalnych węzłach chłonnych mechanizmy tolerancji. Autor zaobserwował, że w rozwoju tej tolerancji ważną rolę odgrywa białko PD-L1, znajdujące się na powierzchni komórek śródbłonka w naczyniach mięśnia sercowego. Okazuje się bowiem, że białko to kontroluje rozwój procesów zapalnych inicjowanych przez limfocyty T. Zaobserwowano, że pewną rolę odgrywają również cząsteczki z rodziny B7, wskazując na kluczową rolę zdarzeń mających miejsce w węzłach chłonnych, prowadzących do rozwoju mechanizmów tolerancji. Powyższe wyniki badań mogą nieść za sobą istotne implikacje kliniczne w uzyskiwaniu tolerancji na przeszczep serca.