Obserwacje ostatnich lat wskazują na co raz większy udział immunoglobuliny E w powstawaniu chorób autoimmunologicznych, co może sugerować, iż obydwa procesy tj. alergiczne zapalenie IgE-zależne i autoimmunizacja wzajemnie się przenikają.
TITLE: The role of immunoglobulin E in creating autoimmune reactions
STRESZCZENIE: Przyjaciel czy wróg? To główne pytanie, na które musi odpowiedzieć układ odpornościowy u każdej osoby od poczęcia, poprzez cały okres życia. Niestety, z jakichś powodów robi to źle i generuje niewłaściwą odpowiedź immunologiczną o charakterze autoagresji bądź nadwrażliwości alergicznej. W wielu pracach nad mechanizmami przewlekłych chorób o podłożu autoimmunologicznym potwierdzono udział autoreaktywnej IgE w patomechanizmie powstawania tych chorób. Dlatego autoimmunizację za pośrednictwem autoprzeciwciał w klasie IgE zaczęto nazywać autoalergią. Jednak aby być pewnym mechanizmu autoalergicznego, konieczne jest zidentyfikowanie zarówno autoprzeciwciał IgE, jak i ich celów, jak to zostało zrobione z białkiem transbłonowym BP180 i białkiem wewnątrzkomórkowym BP230 w pęcherzycy czy IL-24 w pokrzywce przewlekłej spontanicznej. Zatem udział autoreaktywnych przeciwciał IgE w procesach autoimmunizacji wymaga jeszcze wielu badań.
SŁOWA KLUCZOWE: autoreaktywna IgE, autoimmunizacja, autoantygeny, astma nieatopowa, pokrzywka przewlekła spontaniczna
SUMMARY: Friend or foe? This is the main question that everyone’s immune system must answer from conception, throughout the whole life. Unfortunately, for some reason, it does it badly and generates wrong immune response in the form of auto-aggression or allergic hypersensitivity. The involvement of autoreactive IgE in the pathomechanism of these diseases has been confirmed in many papers on the mechanisms of chronic autoimmune disorders. Therefore, autoimmunity mediated by autoantibodies in the IgE class has begun to be called autoallergy. However, to be sure of the autoallergic mechanism, it is necessary to identify both IgE autoantibodies and their targets, as has been done with the BP180 transmembrane protein and the BP230 intracellular protein in pemphigus or IL-24 in spontaneous chronic urticaria. Therefore, the participation of autoreactive IgE antibodies in autoimmunity processes requires a lot of research.
KEYWORDS: autoreactive IgE, autoimmunity, autoantigens, non-atopic asthma, spontaneous chronic urticaria
Przyjaciel czy wróg? To główne pytanie, na które musi odpowiedzieć układ odpornościowy u każdej osoby od poczęcia, poprzez rozwój płodu i dziecka, aż do stanu dorosłego. Niestety, z jakichś powodów robi to źle i generuje niewłaściwą odpowiedź immunologiczną o charakterze autoagresji bądź nadwrażliwości, czyli alergii. Choć wydaje się, że są to dwa odrębne procesy, to jednak autoreaktywna immunoglubulina E je łączy i takie reakcje można nazywać autoalergią. W wielu pracach nad mechanizmami przewlekłych chorób o podłożu autoimmunologicznym, takich jak: reumatoidalne zapalenie stawów (RZS), pęcherzyca, atopowe zapalenie skóry (AZS), toczeń rumieniowaty układowy (SLE) czy pokrzywka przewlekła spontaniczna, potwierdzono udział autoreaktywnej IgE w patomechanizmie powstawania tych chorób.
Immunoglobulina E po raz pierwszy została opisana w latach 60. XX wieku przez dwa zespoły badawcze pracujące niezależnie, tj. przez Teruko i Kimishige Ishizaka w Denver w USA oraz w Europie przez zespół szwedzkich badaczy prof. S.G.O. Johanssona i prof. Hansa Bennicha. IgE jest białkiem o masie cząsteczkowej 190kD, krążącym we krwi w postaci momomeru (ryc. 1), nie przenikając przez łożysko [1, 2, 3].
Stężenie IgE w surowicy krwi ściśle zależy od wieku. Tuż po urodzeniu jest bardzo niskie, niemalże śladowe, i stopniowo wzrasta, osiągając szczyt około 10.-14. roku życia, po czym maleje tak, że w surowicy krwi dorosłej osoby stężenie waha się w zakresie 4,6-80,0 IU/mL (1,0 IU/mL = 2,4 ng/mL), co stanowi około 0,004% całkowitej puli immunoglobulin w organizmie dorosłego człowieka (tab. 1). Niskie stężenie IgE w surowicy krwi wynika z krótkiego okresu półtrwania wolnej krążącej IgE, tj. około 2 dni. Stężenie wolnej krążącej IgE nie odzwierciedla jednak aktywności całej puli tej immunoglobuliny w organizmie. Około 50% całej puli IgE znajduje się w przestrzeni pozanaczyniowej, gdzie spełnia swoje funkcje po połączeniu ze swoistymi dla niej receptorami (okres półtrwania IgE wydłuża się wtedy do 30 dni) FcεR1 o wysokim powinowactwie i FcεR2 o niskim powinowactwie. Receptor FcεR1 jest obecny na: mastocytach, bazofilach, eozynofilach, śródbłonku dróg oddechowych oraz komórkach prezentujących antygen (mastocyty, komórki Langerhansa czy komórki dendrytyczne). Połączenie cząsteczki IgE z tym receptorem należy określić uczuleniem organizmu i w dalszej sekwencji zdarzeń uruchamia alergiczną IgE-zależną reakcję zapalną. Natomiast FcεR2 występuje na limfocytach B i T, eozynofilach, monocytach, makrofagach, komórkach dendrytycznych i płytkach krwi. Istnieją dwie izoformy tego receptora FcεR2a i FcεR2b, z których odmiana b bierze udział w niszczeniu pasożytów przez eozynofile w mechanizmie cytotoksyczności zależnej od przeciwciał [4].
Zazwyczaj podwyższone stężenia IgE wiąże się z predyspozycją do atopii i chorób atopowych. Aczkolwiek możliwe jest występowanie istotnie podwyższonego stężenia IgE bez jakichkolwiek objawów klinicznych. Istnieje ponadto wiele chorób o podłożu niealergicznym, które przebiegają z podwyższonym stężeniem IgE (tab. 2) [5, 6].
Obserwacje ostatnich lat wskazują na coraz większy udział immunoglobuliny E w powstawaniu chorób autoimmunologicznych, co może sugerować, że obydwa procesy, tj. alergiczne zapalenie IgE-zależne i autoimmunizacja, wzajemnie się przenikają.
Jeszcze kilkadziesiąt lat przed odkryciem IgE stwierdzono, że ekstrakt z łupieżu ludzkiego może wywoływać natychmiastowe reakcje skórne u pacjentów z ciężką atopią i że tę wrażliwość skóry można pasywnie przenosić za pomocą surowicy [12-17]. Wiele lat później analiza obecności przeciwciał IgE w surowicy pacjentów z różnymi objawami atopii i innymi zaburzeniami autoimmunologicznymi wykazała, że reaktywność IgE wobec różnych autoantygenów występowała najczęściej u pacjentów z atopowym zapaleniem skóry [18]. Wykazano także, że autoreaktywne IgE szczególnie często występowały u pacjentów z ciężkim przebiegiem AZS [19-21] i są głównie skierowane przeciwko keratynocytom [22] i szerokiej gamie autoantygenów [23] np. dysmutazy ponadtlenkowej manganu [20], tioredoksyny [24], DFS70/LEDGF [43] i Homs 1-5 [25, 26]. Co ciekawe, zjawisko to zaobserwowano już u niemowląt poniżej 1. roku życia, gdzie 15% dzieci z AZS miało obecne autoreaktywne IgE i gdy osiągały wiek 2-13 lat AZS miało u nich przebieg od umiarkowanego do ciężkiego, ponadto stężenie IgE całkowitego w tej grupie było bardzo wysokie, ok. 1000 IU/mL [27].
W toczniu rumieniowatym układowym opisano częste występowanie kilku autoantygenów dla IgE [28, 29]. W badaniu 92 pacjentów z SLE [30] 29 (32%) miało przeciwciała przeciwjądrowe IgE. Natomiast nie znaleziono takich przeciwciał w grupie kontrolnej. Analiza częściowa autoprzeciwciał IgE u 29 pacjentów dodatnich wykazała reakcje z nukleosomami (79,3%), dwuniciowym DNA (dsDNA) (48,3%), SS-A/Ro (48,3%), SS-B/La (18,7%), Sm (48,3%) i RNP (62,1%). W wieloośrodkowym badaniu z udziałem 196 pacjentów z SLE [31] ponad 50% wykazało autoreaktywną IgE na jeden lub więcej z czterech popularnych autoantygenów jądrowych SLE, dsDNA, SS-A/Ro, SS-B/La i Sm. Liczba ta wzrosła do około 74% u pacjentów z aktywną chorobą, w której autoreaktywna IgE dla dsDNA była najbardziej rozpowszechniona z częstością 63%. Na podstawie tych ustaleń Dema i wsp. sugerują, że obecność autoreaktywnej IgE, a w szczególności IgE swoistej wobec dsDNA w SLE, może być klinicznym wskaźnikiem zwiększonej aktywności choroby. Ten wniosek jest poparty badaniem, które wykazało, że wskaźniki zaostrzeń choroby były wyższe u pacjentów z SLE z możliwymi do wykazania krążącymi przeciwciałami IgE-anty-dsDNA [32]. Ponieważ w przybliżeniu połowa pacjentów z SLE nie ma możliwych do wykazania przeciwciał IgE wobec powszechnych autoantygenów jądrowych, zbadano występowanie autoprzeciwciał IgE w stosunku do innych autoalergenów. Jedno z badań wykazało wysoki poziom autoprzeciwciał IgE wobec nukleazy APEX-1, glikozylazy N-metylopuryny-DNA i dla białek łącznikowych zawierających domenę CAP-Gly-4 u niektórych pacjentów ze SLE. Te autoantygeny były wyjątkowe, ponieważ wydawały się swoistymi celami dla autoprzeciwciał IgE, ale nie dla autoprzeciwciał klasy IgG [31]. W innym badaniu 31% osób z grupy 90 pacjentów z SLE miało autoprzeciwciała IgE przeciwko ludzkim białkom P2, które również zostały opisane jako reagujące krzyżowo z innymi rybosomalnymi białkami P2, które są mniejszymi alergenami w alergii na grzyby [33, 34, 35].
Pęcherzyca to autoimmunologiczna choroba pęcherzowa, która dotyka głównie pacjentów w podeszłym wieku [36]. Autoprzeciwciała IgG, IgA i IgE są skierowane przeciwko dwóm białkom hemidesmosomalnym, tj. transbłonowemu antygenowi białka BP2 (BP180, kolagen typu XVII) i wewnątrzkomórkowemu antygenowi BP1 (BP230) [37, 38, 39]. Wiązanie autoprzeciwciał prowadzi do złożonej odpowiedzi zapalnej obejmującej aktywację dopełniacza, infiltrację komórek zapalnych, a następnie uwalnianie reaktywnych form tlenu i odrębnych proteaz, które ostatecznie pośredniczą w podziale podskórnym [40].
Istotną rolę reakcji IgE i FcεR1 postulowano zarówno w PPS, jak i w PPI przez kilka dziesięcioleci, zanim ostatecznie potwierdzono je skutecznym leczeniem choroby terapią anty-IgE (omalizumab) [41-44]. Chociaż swoistą IgE przeciwko klasycznym powszechnym alergenom można wykryć u niektórych pacjentów z PPS, nie są one uważane za patofizjologicznie istotne dla rozwoju objawów podmiotowych i przedmiotowych PPS [45-50]. Być może pierwszym dowodem na autoreaktywność w pokrzywce przewlekłej spontanicznej była obserwacja kliniczna, że pacjenci z PPS mają wysoki wskaźnik chorób tarczycy [51]. Szczegółowa analiza pacjentów z PPS z patologią tarczycy doprowadziła do wykrycia autoprzeciwciał przeciwtarczycowych w klasie IgE dla TPO. Podwyższone poziomy IgE-anty-TPO odnotowano u 61% z 478 pacjentów z PPS [52]. Jednak w innych badaniach stwierdzono, że tylko 13-17% z 23 pacjentów [53] i 10% z 20 pacjentów [54] ma IgE-anty-TPO, podczas gdy dalsze badanie nie wykazało ich obecności u 23 pacjentów z pokrzywką [55]. Najbardziej prawdopodobnym wyjaśnieniem tych różnic jest zastosowanie różnych metod diagnostycznych. Na przykład bezpośredni test ELISA vs. test wychwytujący może dawać interferencję z autoprzeciwciałami IgG dla TPO [56]. Sugerowano również znaczenie funkcjonalne, ponieważ w cytometrii przepływowej wykazano indukcję ekspresji CD203c w sposób zależny od dawki na bazofilach uwrażliwionych przez szeregowe dodawanie TPO u pacjentów z pokrzywką mających wysoce swoistą IgE dla TPO [57]. Oprócz chorób tarczycy częstość występowania poszczególnych chorób autoimmunologicznych w pokrzywce przewlekłej jest ogólnie większa. W przeglądzie częstości występowania chorób współistniejących w przebiegu PPS wykazano najczęstsze występowanie niedokrwistości złośliwej, choroby Hashimoto. Rzadziej z PPS współwystępują: choroba Gravesa-Basedowa, celiakia, łuszczyca, RZS, cukrzyca insulinozależna. Co ciekawe, ponad 15% pacjentów z PPS ma dodatni wywiad rodzinny w kierunku występowania chorób autoimmunologicznych [58]. Oprócz tych przeciwciał IgE skierowanych przeciwko antygenom znanym w chorobach autoimmunologicznych, pacjenci z PPS mogą również posiadać autoprzeciwciała IgE przeciwko prawdopodobnie antygenom specyficznym dla tej choroby. W badaniu Schmetzer i wsp. stwierdzono ponad 200 autoantygenów IgE u pacjentów z PPS, których nie wykazano u zdrowych osób. Z 31 autoantygenów IgE wykrytych u ponad 70% pacjentów, 8 było rozpuszczalnych lub związanych z błoną komórkową i ulegało ekspresji w skórze, a autoprzeciwciała IgE przeciwko IL-24 stwierdzono u wszystkich pacjentów z PPS. Badania in vitro wykazały znaczenie funkcjonalne, a klinicznie poziomy IgE-anty-IL-24 wykazały związek z aktywnością choroby. Szczegółowa analiza pozostałych zidentyfikowanych autoantygenów dla IgE nie została jeszcze opisana [59].
U pacjentów z autoimmunologicznym zapaleniu błony naczyniowej oka stwierdzono obecność autoreaktywnej IgE dla autoantygenu swoistego siatkówki S w porównaniu do zdrowych osób z grupy kontrolnej gdzie nie stwierdzono obecności tych autoprzeciwciał [60]. Ponadto w surowicy pacjentów z autoimmunologicznym zapaleniem błony naczyniowej oka i toksoplazmatycznym zapaleniem siatkówki oka stwierdzono także podwyższone miano przeciwciał IgE i IgG przeciwko galektynie-1 (Gal-1), co było złym wskaźnikiem rokowniczym przebiegu choroby [61].
Rola przeciwciał IgE w reumatoidalnym zapaleniu stawów została po raz pierwszy zasugerowana kilkadziesiąt lat temu. Przeciwciała przeciwjądrowe klasy IgE znaleziono u 60% pacjentów z RZS z neutropenią, podczas gdy tylko 16% pacjentów z RZS bez neutropenii miało przeciwciała IgE o podobnej specyficzności [62, 63]. Sugeruje się, że autoprzeciwciała IgE przeciw cytrulinowanym białkom mogą być wysoce specyficzne i predykcyjne dla RZS.
Sugerowano rolę przeciwciał IgE w patomechanizmie stwardnienia rozsianego, pomimo że nie stwierdzono związku między stwardnieniem rozsianym a alergiami [64]. W badaniu Mikola i wsp., przeprowadzonym na grupie 26 pacjentów ze stwardnieniem rozsianym, wykazano obecność autoreaktywnych IgE dla 128 peptydów pochodzących z białka mieliny (SUMPP). Szczegółowa analiza krótkich, unikalnych peptydów pochodzących z białka mieliny (SUMPP) ujawniła, że w przypadku kilku SUMPP pacjenci ze stwardnieniem rozsianym mieli znacznie bardziej reaktywne IgE, podczas gdy w przypadku innych SUMPP nie było znaczącej różnicy między grupą pacjentów ze stwardnieniem rozsianym i grupą zdrowych osób. Autorzy sugerowali, iż obecność autoreaktywnych IgE wobec docelowych antygenów OUN (np. peptydów mielinowych) może mieć znaczenie diagnostyczne i patogenne w przypadku stwardnienia rozsianego [65].
Obecność autoprzeciwciał IgE w chorobie Gravesa-Basedowa stwierdzono po raz pierwszy 40 lat temu [66]. W wielu pracach wykazano podwyższenie stężenia IgE całkowitego w surowicy powyżej 170 IU/mL u pacjentów z chorobą Gravesa-Basedova [67-70]. Stwierdzono także obecność autoprzeciwciał TPO klasy IgE u 13 z 18 pacjentów z chorobą Gravesa-Basedowa i u 12 z 17 pacjentów z chorobą Hashimoto [71]. Wykazano także obecność autoprzeciwciał mięśniowych w oftalmopatii związanej z tarczycą [72]. Dowody na funkcjonalne znaczenie autoprzeciwciał IgE zostały przedstawione przez Raikowa i wsp., którzy wykazali, że zwiększone stężenie IgE w surowicy jest związane z etapami szybkiego rozwoju orbitopatii tarczycowej [73].
Stwierdzono także podwyższone stężenia IgE całkowitego pacjentów z autoimmunologicznym zapaleniem trzustki [74, 75]. Zasugerowano, że analiza całkowitej IgE w surowicy może być przydatna w różnicowaniu między autoimmunologicznym zapaleniem trzustki a rakiem trzustki [76]. Natomiast nie stwierdzono obecności specyficznych IgE w autoimmunologicznym zapaleniu trzustki.
Mechanizmy autoalergiczne w astmie zostały zaproponowane na mysich modelach astmy [77, 78]. Hipoteza dotycząca współistnienia procesu autoimmunologicznego w patogenezie astmy pojawiła się już dawno. Obserwacje kliniczne astmy, zwłaszcza nieatopowej i o ciężkim przebiegu, która słabo reaguje na standardową terapię, skłoniły badaczy, aby dokładniej poznać patofizjologię tego zapalenia. Wskazywano na obecność autoprzeciwciał IgE przeciwko receptorom dla β2-mimetyków, co odpowiadało za słabszą odpowiedź na leczenie. W kolejnych badaniach zidentyfikowano obecność autoprzeciwciał IgE skierowanym przeciwko autoantygenom umiejscowionym w drogach oddechowych [79-83]. Zwracano także uwagę na udział infekcji, zwłaszcza wirusowych, w zaostrzeniu przebiegu choroby. Znane są wyniki badań wskazujące, że w trakcie astmy dochodzi do uwolnienia autoantygenów, co może stać się tzw. sygnałem niebezpieczeństwa, który uruchomia proces autoagresji [84, 85]. Chociaż nie ma jednoznacznych dowodów na autoimmunologiczną hipotezę patogenezy astmy, biorąc jednak pod uwagę wszystkie wymienione czynniki, nie można jej zaprzeczyć.
Istnieją bardzo ograniczone dowody na autoreaktywność IgE w alergicznym zapaleniu nosa i spojówek. Przeciwciała IgE alergików, które wiążą się z naturalną i rekombinowaną profiliną brzozy, również wiążą się z ludzką profiliną [86]. Podobną reaktywność krzyżową wykazano dla ludzkiego kwaśnego białka rybosomalnego P2 u osób uczulonych na białko P2 Aspergillus fumigatus [87]. W przewlekłym zapaleniu błony śluzowej nosa i zatok przynosowych nie wykryto obecności autoreaktywnych IgE na antygeny nabłonkowe [88].
Autoimmunizacja za pośrednictwem autoprzeciwciał w klasie IgE, którą można nazwać autoalergią, wymaga jeszcze wielu badań. Obecnie uznaje się, że w patomechanizmie tocznia rumieniowatego układowego, pęcherzycy i pokrzywki przewlekłej spontanicznej, jak i indukowanej, uczestniczą autoprzeciwciała w klasie IgE. Natomiast w przypadku autoimmunologicznego zapalenia błony naczyniowej oka, reumatoidalnego zapalenia stawów, nadczynności tarczycy (choroba Gravesa-Basedowa, choroba Hashimoto), autoimmunologicznego zapalenia trzustki, a nawet astmy czy alergicznego zapalenia nosa i spojówek, udział autoprzeciwciał IgE jest o wiele mniej jednoznaczny. Aby być pewnym mechanizmu autoalergicznego, konieczne jest zidentyfikowanie zarówno autoprzeciwciał IgE, jak i ich celów, jak to zostało zrobione z białkiem transbłonowym BP180 i białkiem wewnątrzkomórkowym BP230 w pęcherzycy i IL-24 w pokrzywce przewlekłej spontanicznej. Zatem udział autoreaktywnych przeciwciał IgE w procesach autoimmunizacji wymaga jeszcze wielu badań.