Dr Katarzyna Kasperkiewicz z Katedry Mikrobiologii Uniwersytetu Śląskiego zbadała wpływ jednego z białek występujących w organizmie człowieka na przebieg młodzieńczego idiopatycznego zapalenia stawów. Dzięki otrzymanym wynikom lekarze będą mogli wykonywać badania, które pozwolą prognozować przebieg choroby u dzieci i młodzieży oraz lepiej zaplanować leczenie młodych pacjentów.
Dr Katarzyna Kasperkiewicz z Katedry Mikrobiologii Uniwersytetu Śląskiego zbadała znaczenie lektyny wiążącej mannan w młodzieńczym idiopatycznym zapaleniu stawów związanym z zakażeniami Yersinia
Fot. Michał Łepecki/ Archiwum NCN
Młodzieńcze idiopatyczne zapalenie stawów (MIZS) to choroba autoimmunologiczna, która diagnozowana jest u dzieci i młodzieży do 16 roku życia. Lekarze nie znają dokładnej przyczyny występowania tego typu zaburzeń, jednak przypuszcza się, że wpływ na jej rozwój mogą mieć m.in. zakażenia wywołane przez bakterie, takie jak: Yersinia, Campylobacter czy Chlamydia, a także infekcje wirusowe wieku dziecięcego. – Jest to choroba autoimmunologiczna, niezwykle trudna do zdiagnozowania. U młodych ludzi chorujących na MIZS dochodzi do zesztywnień i zniekształceń stawów, niekiedy także do zaburzeń rozwojowych – najczęściej dotyczących wagi i wzrostu lub osłabienia kości. Niestety proces diagnozowania tej choroby jest długotrwały i wymagający przeprowadzenia wielu specjalistycznych i kosztownych badań diagnostycznych – wyjaśnia dr Katarzyna Kasperkiewicz. Choroba ma charakter przewlekły, występują okresy zaostrzeń i remisji, dlatego niezwykle istotne jest monitorowanie jej przebiegu.
Młodzieńcze idiopatyczne zapalenie stawów (MIZS) to choroba autoimmunologiczna, która diagnozowana jest u dzieci i młodzieży do 16 roku życia
Fot. pixabay.com
Jedną z domniemanych przyczyn występowania MIZS jest przebyta infekcja wywołana przez bakterie Yersinia enterocolitica, najczęściej należące do serotypu O:3. To właśnie one stały się przedmiotem naukowych zainteresowań dr Katarzyny Kasperkiewicz. Jak wyjaśnia naukowiec, bakterie te, uważane za czynniki artretogenne, mogą wywoływać różnego typu schorzenia reumatyczne. W ścianie komórkowej mikroorganizmów występuje endotoksyna – lipopolisacharyd (LPS) klasyfikowany jako główny czynnik ich patogenności. Mimo że w zaatakowanych stawach osób chorujących na MIZS nie stwierdza się obecności żywych bakterii Yersinia, w płynie stawowym oraz surowicy zaobserwowano kompleksy immunologiczne LPS Yersinia z przeciwciałami różnych klas, które utrzymywały się nawet kilka lat po przebyciu infekcji. Krążące kompleksy w organizmie chorego mogą pobudzać układ odpornościowy, aby doprowadzić do ich eliminacji. Z czasem może jednak dojść do zaburzenia, w wyniku którego układ immunologiczny w pewnym sensie „myli” struktury fizjologiczne występujące w stawach z kompleksami LPS i zaczyna atakować własne tkanki, powodując pojawienie się autoagresji. Jej konsekwencją są liczne stany zapalne i zmiany zwyrodnieniowe w obrębie stawów, w wielu przypadkach mogące prowadzić do trwałego kalectwa chorych.
Dzięki przeprowadzonym badaniom będzie można wskazać skuteczny scenariusz leczenia dzieci i młodzieży, u których zdiagnozowano MIZS
Fot. pixabay.com
– Wśród dzieci przebadanych przez mój zespół znaleźli się pacjenci mający w surowicy przeciwciała specyficzne dla Yersinia enterocolitica O:3. Stąd wniosek, że osoby te musiały już kiedyś przejść infekcję wywołaną tymi mikroorganizmami, która najprawdopodobniej zapoczątkowała proces autoagresji. U jednych pacjentów choroba przebiega łagodniej, u innych ostrzej, dlatego celem mojego projektu naukowego było zbadanie czynników mogących mieć wpływ na różne „chorobowe” scenariusze – tłumaczy mikrobiolog.
Aby ocenić przebieg MIZS u młodych pacjentów, dr Katarzyna Kasperkiewicz wybrała do analizy jeden z czynników, mianowicie występującą w organizmie lektynę wiążącą mannan (MBL) – białko będące elementem wrodzonej odporności człowieka. Ma ono zdolność wiązania struktur zbudowanych z cukrów, takich jak mannoza czy glukoza. – Ciekawe jest to, że natura wyposażyła nas również w taki mechanizm obronny. Najwyższe stężenie białka MBL występuje w ludzkim organizmie między 6 a 18 miesiącem życia. Jest to moment, w którym zaczyna już spadać poziom przeciwciał otrzymywanych od matki poprzez łożysko, a układ immunologiczny nie zdążył jeszcze w pełni dojrzeć. Ludzie mają w surowicy różne stężenie tego białka. Ci z nas, u których jest go mniej, mogą chorować częściej, ciężej i dłużej – mówi autorka badań. Oddziaływanie immunologiczne polega na rozpoznawaniu i dopasowywaniu się tych struktur w przestrzeni do kompetentnych komórek układu immunologicznego. – Działanie wrodzonego systemu odpornościowego przypomina trochę puzzle 3D. Efektywność działania układu immunologicznego zależy od wzajemnego dopasowania lektyny do struktur cukrowych występujących na powierzchni bakterii (LPS). Komórka bakteryjna związana z lektyną, stając się bardziej „widoczna”, uruchamia natychmiast tzw. układ dopełniacza, a więc kaskadę kolejnych białek dołączających do przestrzennej struktury. Dzięki temu bakterie mogą być łatwo wyeliminowane z organizmu człowieka – wyjaśnia mikrobiolog.
Badania dr Katarzyny Kasperkiewicz wykazały, że komórki Yersinia enterocolitica posiadają na swej powierzchni cukrowe struktury, dzięki czemu mogą być rozpoznawane przez lektynę wiążącą mannan. Okazało się, że kompleks tego białka z lipopolisacharydem Yersinia może mieć wpływ na przebieg MIZS.
Przeprowadzone badania wykazały też, że lektyna wiążąca mannan rozpoznaje nie tylko lipopolisacharyd występujący naturalnie na powierzchni bakterii czy LPS w postaci oczyszczonej (w roztworze lub związany ze sztuczną powierzchnią), lecz także endotoksynę przetworzoną przez komórki układu odpornościowego (wyeksponowaną przez te komórki po fagocytozie drobnoustrojów). – Udowodniliśmy ponadto, wykorzystując model zwierzęcy, że niektóre lipopolisacharydy Yersinia mogą nasilać uszkodzenia stawów i związane z nimi objawy. Dodatkowo, wskazaliśmy skuteczny marker pozwalający prognozować przebieg choroby u dzieci, u których zdiagnozowano MIZS. Uzyskane wyniki stanowią więc „kamień milowy” w zrozumieniu patogenezy tego schorzenia związanego z zakażeniem Yersinia i jednocześnie otwierają nowy kierunek badań terapii leczniczych choroby – komentuje naukowiec. Dzięki przeprowadzonym badaniom można wskazać skuteczny scenariusz leczenia młodego pacjenta. Nawet jeśli choroba znajduje się w stanie remisji i nie wywołuje żadnych objawów, dzieci z niższym surowiczym stężeniem lektyny wiążącej mannan muszą być stale monitorowane przez lekarzy. – Być może jeszcze długo nie odkryjemy przyczyn występowania MIZS, ale dzięki naszym badaniom zyskujemy narzędzie zwiększające szanse na skuteczną pomoc małym pacjentom– podsumowuje naukowiec z Uniwersytetu Śląskiego.
Projekt pt. „Badania znaczenia lektyny wiążącej mannan w młodzieńczym idiopatycznym zapaleniu stawów związanym z zakażeniami Yersinia”, którego autorką jest dr Katarzyna Kasperkiewicz, został dofinansowany przez Narodowe Centrum Nauki w ramach konkursu OPUS 1. Realizując badania, naukowiec nawiązała współpracę z prof. Mikaelem Skurnikiem (Department of Bacteriology and Immunology, The Haartman Institute, University of Helsinki), z dr hab. prof. IBM PAN Anną Świerzko i dr. hab. prof. IBM PAN Maciejem Cedzyńskim (Instytut Biologii Medycznej Polskiej Akademii Nauk w Łodzi), a także z prof. nadzw. dr. hab. n. med. Zbigniewem Żubrem, ordynatorem Oddziału Dzieci Starszych z Pododdziałem Neurologicznym, Reumatologicznym (Szpital dziecięcy im. Św. Ludwika w Krakowie).
Autor: Małgorzata Kłoskowicz
Dr Katarzyna Kasperkiewicz jest absolwentką Śląskiego Uniwersytetu Medycznego w Katowicach. Tytuł doktora nauk biologicznych otrzymała na Wydziale Biologii i Ochrony Środowiska Uniwersytetu Śląskiego, gdzie prowadziła pracę badawczą z zakresu immunochemii antygenów powierzchniowych pałeczek Yersinia enterocolitica. Obecnie jest zatrudniona w Katedrze Mikrobiologii WBiOŚ UŚ na stanowisku adiunkta naukowo-dydaktycznego. Realizując wyznaczone cele naukowe, ściśle współpracuje z Instytutem Biologii Medycznej PAN w Łodzi oraz Katedrą Bakteriologii i Immunologii w Instytucie Haartmana, Uniwersytetem w Helsinkach, a także Katedrą Immunologii i Biologii Komórki w Instytucie Research Center Borstel w Niemczech.
Fot. Michał Łepecki/ Archiwum NCN