Молекулярна мимикрия
Географското разпределение на имунните реакции при Klebsiella и тяхното значение за лечението на анкилозиращ спондилит
A. Ebringer *, K. Ahmadi, M. Fielder, T. Rashid, H. Tiwana, C. WILSON (1), A. COLLADO (2), Y. Tani (3)
(1) Секция по имунология. Отдел за науките за живота. Кингс Колидж, Лондон. Англия. (2) Катедра по ревматология. Болнична клиника в Провинциал де Барселона, Барселона. Испания.
(3) Катедра по ортопедия, Университет по медицински науки Шига. Otsu. Япония.
Обобщение
Откритието, че HLA-B27 е свързано с анкилозиращ спондилит (SA), а HLA-DR1/DR4 с ревматоиден артрит (RA), осигури нови подходи за изследване на възможните причини за тези заболявания. Няколко теории са предложени за обяснение на тези връзки, но е допустима само една, а именно "Молекулярна мимикрия". Това осигурява специфично етиологично (причинно-следствено) лекарство за всяко от тези заболявания.
Молекулярна имитация между HLA-B27 и две молекули в микроби Klebsiella:
Съобщава се за нитрогеназа и пулуланаза D, докато при микробите Proteus молекулата на хемолизин показва стерохимични прилики с HLA-DR1/DR4.
Повишени имунни отговори на микроби Klebsiella са демонстрирани при пациенти с MB от 10 различни страни.
Това широко географско разпространение предполага, че причинителят вероятно е отговорен за това състояние.
В допълнение, пациентите с РА показват сходен имунен отговор на микробите Proteus. Дали MB или RA са причинени от тези бактерии, може да се определи само чрез типизиране на тъкани на всички ревматологични пациенти в началото на тяхното заболяване и след това оценка на тяхната реакция към антибиотична химиотерапия в дългосрочни проучвания с двойно-сляпи кръстосани експериментални изследвания.
Възможно е в бъдеще курсът на MB или дори RA да бъде променен чрез адекватна антибиотична химиотерапия или дори диети, които засягат субстратите, върху които тези бактерии растат.
Въведение
Откритието през 70-те години на миналия век, че 96% от пациентите с анкилозиращ спондилит са HLA-B27 положителни, докато само 8% от общото население на Обединеното кралство носи този антиген и в следващата демонстрация, че над 90% от пациентите с ревматоиден артрит (RA) са подтипове на HLA-DR1/DR4 и носенето на EQR (K) RAA последователност, която присъства в 30 до 40% от контролите, промени начина, по който гледаме на възпалителния артрит завинаги.
Всяка теория, която предполага причинно-следствена хипотеза за MB или RA, трябва в същото време да предостави задоволително обяснение за тази връзка с HLA молекулите. Досега са предложени две важни теории, които обясняват връзката на HLA с болестта.
Връзката с HLA
Първата теория се основава на наблюденията на Björkman et al., При което при кристалографските проучвания присъствието на жлебове между алфа-1 и алфа-2 домейните и в двете молекули от клас I или II MHC, които биха могли да поместят къси патогенни пептиди показани (с дължина 8-20 аминокиселини) и по този начин причиняват заболявания (1). Досега не са идентифицирани такива патогенни пептиди, които заемат HLA-B27 или HLA-DR1/DR4 кухини и по този начин валидността на теорията за MB и RA не може да бъде проверена. При липса на такива специфични пептиди не може да се направи терапевтичен тест, за да се определи дали оттеглянето на антигените, съдържащи такива пептиди, ще промени клинично хода на заболяването.
Втората теория се основава на идеята, че HLA споделя молекула, молекулярна мимикрия или сходство с някакъв антиген.
Молекулярна имитация между молекулите HLA-B27 и Klebsiella
(А) Klebsiella нитрогеназа редуктаза
Доказано е молекулярно сходство между HLA-B27 и Klebsiella нитрогеназа редуктазен ензим, тъй като редът QTDRED е еднакъв за двете молекули и изглежда, че пациентите с MB имат антитела към този ред (2).
Антисеруми от плъхове, повдигнати срещу 16-мерни пептиди от Klebsiella Nitrogenase Reductase, съдържащи QTDRED последователност в средата, са в състояние чрез имунопероксидаза да открият синовиални биопсии, получени от пациенти с HLA-B27 положителни MB, но не и HLA -B27 отрицателни биопсии от пациенти с RA (3).
Заешки анти-Klebsiella серуми успяха да разграничат HLA-B27 положителни лимфоцити от пациенти с MB или от здрави пациенти в сравнение с лимфоцити, получени от HLA-B27 отрицателни субекти (4).
Не е ясно обаче дали този ензим присъства в чревната флора.
(2) Klebsiella pullulanase A и D
Нишестето разклоняващият се ензим пулуланаза (pul) се състои от 4 компонента (A, B, C и D) и се намира предимно в микроби Klebsiella, макар и в някои сапрофитни бактерии. Търсенето на други молекули, които биха могли да реагират срещу HLA-B27, започна, когато се предположи, че Klebsiella nitrogenase може да не присъства в бактериите на чревната флора.
Анализът на базата данни на публикуваните протеинови последователности на Klebsiella показа, че съществува молекулярна мимикрия между протеина на секреция на pulD на Klebsiella pneumoniae (DRDE) и HLA-B27 (DRED) (5).
IgG антителата при пациенти с MB бяха увеличени както срещу 16-мерния синтетичен пептид на HLA-B27, така и срещу pulD, при които кръстосано реагиращите последователности, измерени чрез ензимно-свързан имуносорбентен анализ (ELISA), и в сравнение с Намерени пациенти с контролна група (p 15 mm/hr) на MB в сравнение с 39 неактивни (нормална ESR) пациенти с MB, 13 пациенти с псориазис, 38 пациенти с RA и 57 здрави пациенти, докато не е установено подобно увеличение при същите проби срещу Ешерихия коли и канадските албиканци (6).
През 1984 г. същата група показа във второ проучване, че активните пациенти с МБ не показват антитела срещу сродни Грам-отрицателни бактерии като Salmonella, Yersinia или Pseudomonas, но антитела срещу Klebsiella (7).
2. САЩ
През 1987 г. Schwimmbeck и колеги посочват, че пациентите с MB показват повишени нива на антитела към късите пептиди Klebsiella с кръстосано реагиращи последователности с HLA-B27 (2).
3. Финландия
През 1991 г. Maki-Ikola и сътр. Показват в проучване на пациенти с 99 MB, че имат антитела срещу Е. coli и Klebsiella, но не и към редица други микроби (8).
4. Шотландия
През 1992 г. O'Mahony и колегите му показват, че 14 активни пациенти с MB и 14 пациенти с болест на Crohn са увеличили антителата срещу Kiebsiella в сравнение с контролната група (9)
5. Канада
През 1993 г. са открити 33 MB пациенти от Торонто и Уинипег, които са имали повишено ниво на антитела срещу липополизахариди от Klebsiella и Shigella, но не и срещу LPS от E. coli, Salmonella, Yersinia и Campylobacter (10).
6. Германия
През 1994 г. в проучване на 41 MB пациенти от Kiel са открити специфични антитела срещу ограничен брой капсулни полизахариди Klebsiella (I 1).
7. Испания
През 1994 г. в проучване на 84 каталунски пациенти с MB е установено повишено ниво на антитела срещу Klebsiella чрез имунофлуоресценция (12).
8. Мексико
През 1995 г. е установен повишен процент на хуморални и клетъчни реакции към Klebsiella при 13 MB пациенти в сравнение с контролите (13).
9. Япония
През 1995 г. проучване върху 54 японски пациенти с MB, 50 пациенти с RA и 50 здрави пациенти показва, че пациентите с MB имат антитела срещу Klebsiella, но не и Proteus, докато пациентите с RA имат антитела срещу Proteus, но не и срещу Klebsiella по този начин всяка група е била специфичен контрол за другото заболяване (14).
10. Холандия
Антитела срещу Klebsiella са открити при холандски пациенти с MB (15).
Молекулярна мимикрия, Proteus mirabilis и RA
Молекулярна мимикрия също е посочена между последователността на възприемчивост на болестта EQR (K) RAA, открита в подтипове HLA-DR1/DR4, и ESRRAL последователността на протеев хемолизин (16,17).
Беше открит IRRET от втори ред в уреаза на Proteus, който е подобен на LRREI реда на алфа-2 домейна в тип XI колаген, компонент на хиалинов хрущял (17).
Антителата към двете молекули на Proteus, хемолизин и уреаза, са значително увеличени при пациенти с RA в сравнение с активни пациенти с MB или здрави контроли (17). В допълнение, има увеличение на IgG антитела към Proteus Mirabilis при пациенти с RA от Лондон (18), от Уинчестър (19), от Дъблин (20), от Нюкасъл (21), от Осло (22), от Брест (23), от Амстердам (15) и от Оцу в Япония (14).
Молекулярна мимикрична връзка между Klebsiella/Proteus и HLAB27/HLA-DRI/DR4 е неоспорима и серологичната връзка между MB/RA и тези микроби е потвърдена от повече от една група, но патологичното значение остава неясно.
Клинично значение на антибактериалните антитела при MB и RA
Въпреки това, наблюдението на специфичните антитела към тези бактерии както при MB, така и при RA предлага нова клинична мярка за разбирането, ранната диагностика и лечението на тези заболявания.
Научният проблем на MB може да се преформулира като "Защо пациентите с MB имат антитела срещу Klebsiella?".
Следните хипотези могат да бъдат предложени като предварително решение на такива въпроси и изяснени чрез дългосрочни проучвания:
1. Наличието на антитела срещу Klebsiella при пациенти с MB в много страни ясно показва, че MB е реактивен артрит след инфекция с Klebsiella при HLA-B27 положително лице.
2. По същия начин, наличието на анти-протеинови антитела при пациенти с RA в много страни отново подсказва, че RA е реактивен артрит след инфекция с Proteus при HLA-DR1/DR4 човек.
Клинична ревматология на бъдещето
Емпиричните връзки между MB, HLA-B27 и Klebsiella, от една страна, и RA, HLA-DR1/DR4 и Proteus, от друга страна, предлагат изцяло нов подход за практиката на ревматологията в бъдеще.
Специфичните имуногенетични и микробиологични открития през последните две десетилетия в MB и RA осигуряват рамка, в която ранните стадии на тези заболявания могат да бъдат определени преди настъпването на радиологични промени, както и проучвания на отговорите на ранното лечение в дългосрочни проспективни проучвания.
Не може да се изключи, че ранната терапевтична интервенция модулира или намалява хода на MB или RA, сравнима със ситуацията на бързо лечение на стрептококови инфекции, което вероятно може да допринесе за значително намаляване на честотата на ревматична треска.
Как би могло да се постигне това?
Всеки пациент с ревматични симптоми (болки в гърба, болки в ставите или артрит, фибро-мускулни болки, сутрешна мускулна скованост, излив) трябва да бъде изследван за следното при първото си посещение в ревматологично отделение:
а. Възпалителна активност (ESR и CRP серум)
б. HLA статус (HLA-B27 и HLA-DR1/DR4)
° С. Титри на антитела (IgA анти-Klebsiella и IgG нива на антипротеус).
Резултатите от кръвна проба биха отнесли потенциалния пациент към една от четирите таксономични категории:
1. B27 група, която може да доведе до MB
2. DR1/DR4 група, която може да доведе до RA,
3. Припокриване на група с B27 и DR1/DR4
4. "Контролна" група без предразполагащи молекули B27 или DR1/DR4.