Иммунохимия клейковины Triticeae важна при нескольких воспалительных заболеваниях. Ее можно подразделить на врожденные реакции (прямая стимуляция иммунной системы), опосредованную презентацию II класса ( HLA DQ ), опосредованную стимуляцию клеток-киллеров I класса и распознавание антител . Реакции на белки глютена и полипептидные области различаются в зависимости от типа чувствительности к глютену. Реакция также зависит от генетического состава генов антигенов лейкоцитов человека . При энтеропатии, чувствительной к глютену, существует четыре типа распознавания: врожденный иммунитет (форма праймирования клеточного иммунитета), HLA-DQ и распознавание антителами глиадина и трансглутаминазы . При идиопатической чувствительности к глютену было разрешено только распознавание антителами глиадина. При аллергии на пшеницу пути ответа опосредованы IgE против других белков пшеницы и других форм глиадина.
Врожденный иммунитет к глютену относится к иммунному ответу , который работает независимо от рецептора Т-клеток или распознавания антителами «врожденного» пептида. Этот пептид действует непосредственно на клетки, такие как моноциты, стимулируя их рост и дифференциацию. [1] Врожденный иммунитет к глютену осложняется очевидной ролью глютена в обходе нормальной защиты хозяина и механизмов исключения пептидов в кишечнике. Хотя это и не является по-настоящему врожденным, эти действия позволяют глиадину проникать в области, где обитают многие лимфоциты. Обходя эти фильтры, глиадин изменяет нормальное поведение как пищеварительных клеток, называемых энтероцитами или эпителиальными клетками, так и лимфоцитов. Это увеличивает потенциал возникновения чувствительности (см. Основные состояния). Одним из возможных объяснений того, почему некоторые люди становятся чувствительными, является то, что эти люди могут не вырабатывать адекватные пептидазы в некоторых областях кишечника, что позволяет этим пептидам выживать. Другим объяснением для некоторых может быть то, что пищевые химикаты или лекарства ослабляют защиту. Это может быть в случае аллергии на ω5-глиадин с чувствительностью к салицилатам. Нет четких обоснований, основанных ни на генетике, ни на долгосрочных исследованиях восприимчивых людей, почему эти ограничения кишечных пептидов могли бы измениться.
Попав внутрь, α-9 глиадин 31–55 проявляет способность активировать недифференцированные иммунные клетки, которые затем размножаются и также вырабатывают воспалительные цитокины , в частности интерлейкин 15 (ИЛ-15). Это вызывает ряд нисходящих реакций, которые являются провоспалительными. Другой пептид, который может иметь врожденное поведение, — это пептиды, связывающие рецептор «CXCR3», рецептор существует на энтероцитах, мембранных клетках щеточной каймы. Пептид вытесняет иммунный фактор и сигнализирует о нарушении мембранного уплотнения, плотных соединений между клетками.
Глютен несет врожденный ответный пептид (IRP), обнаруженный на α-9 глиадине, в положениях 31–43 и на α-3, 4, 5, 8 и 11 глиадинах. IRP находится в области длиной 25 аминокислот, которая устойчива к панкреатическим протеазам . 25-мер также устойчив к пептидазам мембраны щеточной каймы тонкого кишечника у целиакии. [3] IRP индуцировал быструю экспрессию интерлейкина 15 (IL15) и других факторов. [4] Таким образом, IRP активирует иммунную систему. [1] [5] Исследования показывают, что, в то время как у нормальных людей пептид обрезается с течением времени, чтобы произвести неактивный пептид, у целиакии 19-мер может потерять остаток с одного или другого конца, после длительной инкубации 50% остаются нетронутыми.
Выделение IL15 является основным фактором при целиакии, поскольку было обнаружено, что IL15 привлекает интраэпителиальные лимфоциты (IEL), которые характеризуют целиакию 1 и 2 степени по Маршу. [6] Лимфоциты, привлекаемые IL-15, состоят из маркеров, обогащенных естественными клетками-киллерами по сравнению с нормальными хелперными Т-клетками . Одна из гипотез заключается в том, что IL-15 вызывает высоковоспалительный ответ Th1, который активирует Т-хелперные клетки (DQ2 ограниченный глиадин-специфический), которые затем организуют деструктивный ответ, но причина, по которой воспалительные клетки развиваются до глиадин-специфических хелперных клеток, неизвестна. [7] Ответ IRP отличается от типичных ответов, которые стимулируют высвобождение IL15, таких как вирусная инфекция . Кроме того, другие цитокины, такие как IL12 и IL2 , которые обычно связаны со стимуляцией Т-хелперных клеток, не участвуют. В этих двух случаях врожденная пептидная активация Т-клеток при целиакии является странной. ИЛ-15, по-видимому, вызывает увеличение MICA и NKG2D , что может усилить гибель клеток щеточной каемки. [1]
Кроме того, врожденный иммунитет к пептиду IRP участвует в целиакии , герпетиформном дерматите и, возможно, ювенильном диабете . IRP нацелен на моноциты и увеличивает выработку IL-15 по независимому от HLA-DQ пути, последующее исследование показало, что и этот регион, и «33mer» могут создавать один и тот же ответ в клетках как от леченных целиакий, так и от нецелиакий. Однако, в отличие от нецелиакий, леченные целиакийные клетки производят маркер заболевания нитрит . [8] Это указывает на другую аномалию у людей с целиакией, которая позволяет стимуляции выходить за рамки нормального здорового состояния. После обширного исследования не было никакой известной генетической ассоциации для этого, которая, по-видимому, выделяется в настоящее время, и подразумевает другие факторы окружающей среды в дефекте.
Некоторые альфа-глиадин обладают другими свойствами прямого действия . Другие пептиды глиадина, один в богатом глутамином регионе, а другой пептид, «QVLQQSTYQLLQELCCQHLW», связывают хемоаттрактантный рецептор, CXCR3 . Глиадин связывается, блокирует и вытесняет фактор, I-TAC, который связывает этот рецептор. [2] В процессе он привлекает больше рецепторов CXCR3, увеличивает экспрессию MyD88 и зонулина . [1] [9] Фактор, который он вытесняет, I-TAC, является аттрактантом Т-клеток. Этот пептид также может быть вовлечен в повышенный риск развития диабета 1 типа , поскольку продукция зонулина также является фактором. [10] Это включение зонулина в конечном итоге приводит к деградации плотных соединений, позволяя крупным растворенным веществам, таким как протеолитически устойчивые фрагменты глиадина, проникать за мембранные клетки щеточной каемки.
В одном исследовании изучалось влияние ω-5 глиадина, основной причины WD-EIA , и была обнаружена повышенная проницаемость кишечных клеток. [11] Другие исследования показывают, что реактивность IgE к ω-5 глиадину значительно увеличивается при дезамидировании или сшивании с трансглутаминазой. [12]
Ограничения HLA класса I для глиадина недостаточно хорошо охарактеризованы. Была исследована презентация HLA-A2 . Антигены HLA-A могут опосредовать апоптоз при аутоиммунном заболевании, и было задокументировано наличие HLA A*0201 в гаплотипах HLA-DQ8 . [13] Сайты класса I были обнаружены на карбоксильном конце глиадина в положениях 123–131, 144–152 и 172–180. Участие реакций класса I может быть незначительным, поскольку антитела к трансглутаминазе коррелируют с патогенезом, а распознавание внеклеточного матрикса и трансглутаминазы клеточной поверхности может объяснить разрушение при целиакии. Этот процесс включает антителозависимую клеточную цитотоксичность . Что касается рецептора FOS, эвфемистически называемого «рецептором смерти», энтероциты, по-видимому, сверхэкспрессируют рецептор при поражениях целиакией, есть предположение, что презентация класса I глиадина, tTG или других пептидов, которая запускает сигнализацию. Роль рецептора класса I в клеточно-опосредованной программируемой смерти клеток (энтероцитов) неизвестна.
Эти белки называются полипептидами класса MHC I, связанными с последовательностью A и B. Обнаруженные путем анализа гомологии последовательностей, эти белки находятся на поверхности энтероцитов тонкого кишечника, как полагают, играют роль в заболевании. Исследования на сегодняшний день не выявили мутаций, которые могли бы увеличить риск MICA.
Белки HLA-DQ представляют полипептидные области белков размером около 9 аминокислот и больше (от 10 до 14 остатков, участвующих в связывании, что характерно для глиадина) с Т-лимфоцитами. [16] Белки глиадина могут адсорбироваться АПК . После переваривания в лизозомах АПК пептиды глиадина могут быть повторно использованы на поверхности клетки, связанной с DQ, или они могут быть связаны и представлены непосредственно с поверхности клетки. [17] Основным источником воспалительного глютена является пищевой глютен. Оптимальная реактивность глиадина возникает, когда белок частично переваривается лизоцимом тонкого кишечника и трипсином в протеолитические гидролизаты. Эти полипептиды глютена затем могут проникать за эпителиальный слой клеток (мембрану), где АПК и Т-клетки находятся в собственной пластинке . (См.: Основные состояния.)
APC, несущий на поверхности пептид DQ-глиадина, может связываться с Т-клетками, имеющими антителоподобный рецептор Т-клеток, специфически распознаваемый DQ2.5 с глиадином. Таким образом, комплекс (APC-DQ-глиадин) стимулирует деление специфичных для глиадина Т-клеток. Эти клетки заставляют В-клетки , распознающие глиадин, размножаться. В-клетки созревают в плазматические клетки, продуцирующие антитела к глиадину . Это не вызывает целиакию и является неизвестным фактором при идиопатическом заболевании . Считается, что энтеропатия возникает, когда тканевая трансглутаминаза (tTG) неразрывно связывается с пептидами глиадина , которые попадают в собственную пластинку кишечных ворсинок. Полученная структура может быть представлена APC (с тем же глиадином, распознающим изоформы DQ) Т-клеткам, и В-клетки могут продуцировать антитела к трансглутаминазе . По-видимому, это приводит к разрушению ворсинок. Высвобождение глиадина трансглутаминазой не уменьшает болезнь. Когда tTG-глиадин подвергается гидролизу, результатом становится дезамидированный глиадин. Дезамидированные пептиды глиадина более воспалительны по сравнению с натуральными пептидами. Дезамидированный глиадин также содержится в продуктах, в которые добавлен глютен, таких как пшеничный хлеб, пищевые пасты.
Основными белками глютена, которые участвуют в целиакии, являются изоформы α-глиадина. Альфа-глиадин состоит из повторяющихся мотивов, которые при переваривании могут быть представлены молекулами HLA-DQ. DQ2.5 распознает несколько мотивов в белках глютена, и поэтому HLA-DQ может распознавать много мотивов на каждом глиадине (см. Понимание гаплотипов DQ и изоформ DQ справа) [18] Однако было обнаружено, что ряд различных белков из трибы злаковых Triticeae несут мотивы, представленные HLA DQ2.5 и DQ8. У пшеницы большое количество этих белков, поскольку ее геном содержит хромосомы, полученные из двух видов козьей травы и примитивного вида пшеницы . [19] [20] Положение этих мотивов у разных видов, штаммов и изоформ может различаться из-за вставок и делеций в последовательности. Существует большое количество вариантов пшеницы и большое количество глиадинов в каждом варианте, и, таким образом, много потенциальных сайтов. Эти белки, однажды идентифицированные и секвенированные, могут быть исследованы с помощью поиска гомологии последовательностей.
Распознавание глиадина HLA-DQ имеет решающее значение для патогенеза энтеропатии, чувствительной к глютену, оно также, по-видимому, участвует в идиопатической чувствительности к глютену (см. Понимание гаплотипов DQ и изоформ DQ справа). HLA-DQ2 в первую очередь представляет глиадины с изоформой HLA-DQ DQ2.5 (DQ α5-β2). Гомозиготы DQA1*0202:DQB1*0201 (DQ α2-β2) также, по-видимому, способны представлять патогенные пептиды глиадина, но меньший набор с более низкой аффинностью связывания.
Многие из этих мотивов глиадина являются субстратами для тканевой трансглутаминазы и, следовательно, могут быть модифицированы путем дезамидирования в кишечнике для создания большего количества воспалительных пептидов. Наиболее важное распознавание, по-видимому, направлено на α-/β-глиадины. Пример повторения мотива во многих белках, α-2 глиадин (57–68) и (62–75) также обнаружен в α-4, α-9 глиадине. [22] Многие глиадины содержат «мотив α-20», который обнаружен в пшенице и других родах Triticeae . (см. также: мотивы глиадина «α-20» ). Альфа-2 секалин , клейкий белок ржи, состоит из двух аминоконцевых перекрывающихся участков Т-клеток в положениях (8–19) и (13–23). [22]
Хотя при целиакии можно обнаружить реакции Т-клеток на многие проламины, один конкретный глиадин, α2-глиадин, по-видимому, находится в центре внимания Т-клеток. [23] Эти реакции зависели от предшествующего лечения тканевой трансглутаминазой. Α2-глиадин отличается от других α-глиадинов, в частности, тем, что он содержит вставку из 14 аминокислот. [24] Эта конкретная вставка создает шесть участков Т-клеток, тогда как в наиболее похожих глиадинах имеется два или меньше участков. Участки принадлежат к трем группам эпитопов «α-I», «α-II» и «α-III» [25] Вставка также создает большую область α-глиадина, которая устойчива к желудочно-кишечным протеазам. Наименьший перевар трипсина и химотрипсина для этой области — 33-мер . [1] В этой конкретной области имеется три сайта тканевой трансглутаминазы, два сайта, которые лежат в пределах вставки из 14 аминокислот, область максимальной стимуляции обнаружена с более чем 80% снижением ответа на нативную, недезаминированную последовательность в этом положении. [26] Из-за плотности сайтов Т-клеток на «33mer» сродство к дезамидированному глиадину настоятельно указывает на то, что его можно лучше всего рассматривать как один сайт Т-клеток с гораздо более высоким сродством. [1] Этот сайт сам по себе может удовлетворять всем требованиям адаптивного иммунитета Т-хелперных клеток с участием HLA-DQ2.5 при некоторых формах целиакии.
Хотя гамма-глиадин не так важен для опосредованного DQ2.5 заболевания, как α-2 глиадин, существует ряд идентифицированных мотивов. Идентифицированные гамма-эпитопы — это DQ2-"γ-I", -"γ-II" (γ30), -"γ-III", -"γ-IV", -"γ-VI" и -"γ-VII" [27] [28] Некоторые из этих эпитопов распознаются у детей, у которых нет реактивности Т-клеток по отношению к α-2 глиадину. [29] На γ-5 глиадине был обнаружен фрагмент протеолитической резистентности из 26 остатков, позиции 26–51, который имеет несколько трансглутаминазных и Т-клеточных эпитопов. Этот сайт имеет пять перекрывающихся Т-клеточных сайтов DQ2-"γ-II", -"γ-III", -"γ-IV" и "γ-glia 2". [30] Компьютерный анализ 156 проламинов и глютелинов выявил гораздо больше устойчивых фрагментов; один из них, γ-глиадин, содержащий 4 эпитопа, имел длину 68 аминокислот.
Глютелины Triticeae, представленные DQ2, являются некоторыми целиакиями. В пшенице низкомолекулярные глютенины часто имеют структурное сходство с проламинами схожих видов Triticeae. Были идентифицированы два мотива: K1-подобный (46–60), pGH3-подобный (41–59) и GF1 (33–51). Высокомолекулярный глютенин также был идентифицирован как потенциально токсичный белок [31]. Некоторые из HMW глютенинов усиливают ответ при обработке трансглутаминазой, что указывает на то, что сайты могут быть похожи на сайты альфа-глиадина и гамма-глиадина Т-клеток. [32]
DQ2.2 может представлять меньшее количество сайтов с более низким сродством по сравнению с DQ2.5. Некоторые из этих сайтов находятся на γ-глиадине, глиадине, наиболее похожем на проламины других родов Triticeae , глиадине, который, по-видимому, похож на предковый. Антиген-презентирующие клетки, несущие DQ2.2, могут представлять сайты альфа-глиадина, например, область альфа-II «33mer», и поэтому «33mer» может играть роль в особях, несущих DQ2.2, но связывающая способность существенно ниже. [28]
HLA-DQ8 обуславливает восприимчивость к целиакии, но в некоторой степени схоже с DQ2.5. [33] Гомозиготы DQ8, DQ2.5/DQ8 и DQ8/DQ2.2 выше, чем ожидалось, исходя из уровней в общей популяции (см.: Понимание гаплотипов DQ и изоформ DQ). [15] HLA-DQ8, как правило, не так вовлечен в самые тяжелые осложнения и не распознает «33mer» α-2 глиадина в той же степени, что и DQ2.5. Существует меньшее количество пептидов глиадина (проламина), представленных HLA-DQ8. Было проведено несколько исследований адаптивного иммунного ответа для лиц с DQ8/DQ2−. DQ8, по-видимому, в большей степени полагается на адаптивный иммунитет к карбоксильной половине альфа-глиадинов. [34] Кроме того, он, по-видимому, реагирует с гамма-глиадином в степени, сопоставимой с DQ2.5. [35] Реакция Т-клеток на высокомолекулярный глютенин может быть более важной при целиакии, опосредованной DQ8, чем при целиакии, опосредованной DQ2.5. [31]
Распознавание глютена антителами является сложным. Прямое связывание с глютеном, например, антителами к глиадину, имеет неоднозначный патогенез при целиакии. Сшивание глиадина с тканевой трансглутаминазой приводит к образованию антител к трансглутаминазе, но это опосредовано распознаванием глиадина Т-клетками. Аллергическое распознавание глиадина тучными клетками, эозинофилами в присутствии IgE имеет заметные прямые последствия, такие как анафилаксия, вызванная физической нагрузкой .
Антитела против глиадина, подобные тем, что обнаруживаются при целиакии, связываются с α-2 глиадином (57–73). [36] Этот сайт находится в пределах реактивного Т-клеточного «33-мера», представленного DQ2.5. Было высказано предположение, что пшеница играет роль в ювенильном диабете , поскольку антитела к неклейкому семенному запасу glb-1 (глобулин) участвуют в перекрестно-реактивных аутоантигенных антителах, которые разрушают островковые клетки поджелудочной железы. [37] Антитела против глиадина были обнаружены к синапсину I [38] Антитела к омега-глиадину и субъединице глютенина HMW чаще всего обнаруживаются у людей с анафилаксией, вызванной физической нагрузкой, и аллергией Бейкера и представляют собой мощный класс аллергенов глютена. Неклейкие белки пшеницы также являются аллергенами, к ним относятся: LTP ( альбумин / глобулин ), тиоредоксин -hB и пероксидаза пшеничной муки . [39] [40] [41] [42] Было обнаружено, что особый пептид из 5 остатков, мотив Gln-Gln-Gln-Pro-Pro, является основным аллергеном пшеницы. [43]
Новые иммуногенные мотивы появляются в литературе почти ежемесячно, и появляются новые последовательности белков глиадина и Triticeae , содержащие эти мотивы. Ограниченный пептид HLA DQ2.5 «IIQPQQPAQ» дал приблизительно 50 совпадений идентичных последовательностей в поиске NCBI-Blast, это один из нескольких десятков известных мотивов [22] , тогда как была исследована лишь небольшая часть вариантов глютена Triticeae. По этой причине иммунохимию лучше всего обсуждать на уровне Triticeae , поскольку ясно, что особые иммунологические свойства белков, по-видимому, имеют базальное сродство к этому таксону, проявляясь в пшенице в результате ее трех различных геномов. Некоторые современные исследования утверждают, что удаление токсичности глиадинов из пшеницы является правдоподобным [44] , но, как показано выше, проблема является монументальной. Существует много белков глютена, три генома со многими генами каждый для альфа, гамма и омега глиадинов. Для каждого мотива присутствует множество геномных локусов, и существует множество мотивов, некоторые из которых до сих пор не известны.
Существуют различные штаммы Triticeae для различных промышленных применений: твердая пшеница для макаронных изделий и пищевых паст, два типа ячменя для пива, хлебная пшеница, используемая в разных регионах с разными условиями выращивания. Замена этих мотивов не является правдоподобной задачей, поскольку загрязнение 0,02% пшеницы в безглютеновой диете считается патогенным и потребует замены мотивов во всех известных региональных разновидностях — потенциально тысячи генетических модификаций. [44] Класс I и реакции антител находятся ниже распознавания класса II и имеют небольшую лечебную ценность при изменении. Врожденный ответный пептид может быть серебряной пулей, если предположить, что на белок приходится только один из них и только несколько локусов генома с белком. Нерешенные вопросы, имеющие отношение к полному пониманию иммунных реакций на глютен, следующие: Почему скорость поздней чувствительности к глютену быстро растет? Действительно ли это проблема пшеницы или что-то, что происходит с пшеницей или с теми, кто ест пшеницу (например, инфекционные заболевания являются триггером)? Некоторые люди восприимчивы генетически (раннее начало), но многие случаи с поздним началом могут иметь другие триггеры, поскольку нет ничего, что генетически разделяло бы 30–40% людей, которые могут иметь чувствительность к Triticeae, от ~1%, которые в течение жизни будут иметь некоторую степень этого заболевания.
Другой способ сделать пшеницу менее иммуногенной — вставить протеолитические сайты в более длинные мотивы (25-мерные и 33-мерные), что способствует более полному перевариванию.
{{cite journal}}
: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ){{cite journal}}
: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ){{cite journal}}
: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )