Šilumos šoko baltymai ir imuniniai atsakai sergant glaukoma
Glaukoma yra pagrindinė negrįžtamo regėjimo praradimo priežastis, paveikianti dešimtis milijonų žmonių visame pasaulyje (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Paprastai glaukoma siejama su aukštu akispūdžiu, tačiau daugelis pacientų – ypač sergančiųjų normalaus slėgio glaukoma – patiria nervų pažeidimą, nepaisant normalaus slėgio. Tai paskatino mokslininkus ieškoti priežasčių ne tik slėgyje ir tirti imuninės sistemos vaidmenį. Ypač akių specialistai sutelkė dėmesį į šilumos šoko baltymus (ŠŠB), kurie yra su stresu susiję baltymai, padedantys išlaikyti gyvas nervų ląsteles. Tam tikromis sąlygomis šie ŠŠB patys gali tapti imuninės sistemos taikiniais, prisidėdami prie nervų pažeidimo (pmc.ncbi.nlm.nih.gov).
Įrodymai rodo, kad prieš ŠŠB reaguojančios T ląstelės (baltųjų kraujo kūnelių tipas) gali pažeisti regos nervą. Pavyzdžiui, pacientų tyrimai parodė neįprastai aukštą antikūnų (imuninių B ląstelių gaminamų baltymų) prieš ŠŠB lygį daugeliui glaukomos pacientų. Iš tiesų, daugelis tyrimų praneša, kad glaukomos pacientai dažnai turi padidėjusį serumo autoantikūnų prieš ŠŠB27 ir ŠŠB60 lygį, kurie yra du įprasti ŠŠB (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Laboratorijoje, pridėjus šių pacientų antikūnų prie tinklainės ląstelių, gali sukelti ląstelių mirtį (pmc.ncbi.nlm.nih.gov), o tai rodo, kad jie yra ne tik žymenys, bet ir gali būti žalingi. Akių skystyje (vandeniniame humore) glaukomos pacientai taip pat rodo unikalius autoantikūnų „pirštų atspaudus“, įskaitant neįprastai aukštą anti–ŠŠB27 lygį, palyginti su sveikais kontroliniais asmenimis (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Apibendrinant, šie žmogaus tyrimų rezultatai rodo autoimuninę tendenciją prieš ŠŠB sergant glaukoma.
Įrodymai iš gyvūnų modelių
Tyrimai su gyvūnais tvirtai patvirtina idėją, kad ŠŠB specifinės imuninės reakcijos gali sukelti į glaukomą panašų pažeidimą. Klasikiniuose eksperimentuose mokslininkai imunizavo sveikas žiurkes ŠŠB kilmės peptidais (pavyzdžiui, ŠŠB27 ar ŠŠB60 dalimis). Nuostabu, kad vėliau šioms žiurkėms išsivystė nervų pažeidimas, labai panašus į glaukomą (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Pavyzdžiui, Wax ir kolegos (2008) nustatė, kad žiurkėms, kurioms buvo duodami ŠŠB27 ar ŠŠB60 peptidai, žuvo daug tinklainės ganglioninių ląstelių (TGL) – neuronų, kurie sudaro regos nervą – ir jų aksonų, pagal modelį, kuris artimai imituoja žmogaus glaukomą (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Šis pažeidimas atsirado net ir tuo atveju, kai akispūdis išliko normalus. Kita grupė patvirtino, kad imunizavus žiurkes regos nervo ekstraktu (kuriame yra daug antigenų, įskaitant ŠŠB), taip pat sukėlė TGL mirtį ir regos nervo suplonėjimą (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Svarbu tai, kad šie modeliai taip pat parodė ankstesnius imuninius pokyčius: T ląstelės infiltravosi į tinklainę praėjus dienoms po imunizacijos, o palaikomosios ląstelės (mikroglijos) aktyvavosi gerokai anksčiau, nei neuronai pradėjo mirti (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Šie eksperimentai su gyvūnais pateikia tiesioginį įrodymą, kad ŠŠB sukelta imuninė reakcija gali sukelti į glaukomą panašią neurodegeneraciją.
Autoantikūnų profiliai pacientams
Glaukomos pacientų tyrimai parodė imunines „ženklus“, atitinkančius ŠŠB įsitraukimą. Daugelis pacientų (ypač sergančiųjų normalaus slėgio glaukoma) turi autoantikūnų prieš tinklainės ir regos nervo baltymus, įskaitant ŠŠB (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Pavyzdžiui, mokslininkai aptiko antikūnų prieš ŠŠB27 ir ŠŠB60 šių pacientų kraujyje (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Pomortemininėse analizėse, glaukomos pacientų donorų tinklainės parodė antikūnų prisijungimą prie ŠŠB27 ir ŠŠB60 (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Laboratoriniai tyrimai rodo, kad šie antikūnai gali būti žalingi: kai anti-ŠŠB27 antikūnai iš pacientų taikomi gyvoms tinklainės ląstelėms, ląstelės patiria apoptozę (savižudybę) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Net glaukomos pacientų akies skystyje yra skirtingi antikūnų modeliai – vienas tyrimas nustatė ypač aukštą anti–ŠŠB27 lygį pacientams, palyginti su kontrolinėmis grupėmis (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Apibendrinant, pacientų duomenys rodo nuoseklų imuninės reakcijos prieš ŠŠB peptidus glaukomos atveju profilį.
Molekulinė mimikrija ir kiti mechanizmai
Vienas pagrindinis klausimas yra kodėl imuninė sistema taikosi į ŠŠB sergant glaukoma. Svarbi sąvoka yra molekulinė mimikrija. Bakterijų ir žmogaus ŠŠB turi labai panašias dalis, nes ŠŠB yra labai konservuoti evoliuciškai. Pavyzdžiui, T ląstelės, parengtos kovoti su bakterijų ŠŠB, gali „klaidingai“ atakuoti panašų ŠŠB mūsų pačių ląstelėse. Kaip aiškina Tsai ir kt., T ląstelės, išugdytos prieš svetimą (pvz., mikrobinį) ŠŠB, gali kryžmiškai reaguoti su paties organizmo ŠŠB ir sukelti autoimuninį pažeidimą (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Atsižvelgiant į tai, mokslininkai nustatė, kad glaukomos pacientų T ląstelės reaguoja į žmogaus ŠŠB, galbūt atspindėdamos praeities mikrobinį poveikį. Kai kurie pelių tyrimai netgi rodo, kad normalios žarnyno mikrobų gali „paruošti“ ŠŠB-specifines T ląsteles, kurios vėliau patenka į akį ir atakuoja tinklainės ganglionines ląsteles, ekspresuojančias ŠŠB27 (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Trumpai tariant, panašumas tarp mikrobų ir šeimininko ŠŠB gali išmokyti imuninę sistemą atakuoti šeimininko ŠŠB (molekulinė mimikrija), sukeldamas glaukomos pažeidimus.
Kitas mechanizmas apima glijos ląsteles (palaikomąsias akies imunines ląsteles) regos nervo diske. Tinklainės ganglioninės ląstelės esant stresui – pavyzdžiui, dėl amžiaus ar akispūdžio – išskiria daugiau šilumos šoko baltymų. Šie ŠŠB veikia kaip „pavojaus signalai“ (su pažeidimais susiję molekuliniai modeliai) imuninei sistemai (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Atsakydamos, rezidentinės mikroglijos (akies vietinės imuninės ląstelės) aktyvuojasi. Aktyvuotos mikroglijos išskiria uždegiminius citokinus (pvz., TNF-α, IL-6) ir komplemento baltymus (pmc.ncbi.nlm.nih.gov), kurie gali pakenkti neuronams. Gyvūnų modeliuose, imunizacija ŠŠB peptidais sukėlė mikroglijų aktyvumo padidėjimą: mikroglijos pradėjo ekspresuoti veiksnius, kurie skatina ląstelių mirtį TGL (pavyzdžiui, didindamos mirties receptorių kelius) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Reinehr ir kt. (2022) taip pat parodė, kad ŠŠB27 imunizacija sukelia komplemento aktyvaciją ir mikroglijų atsaką tinklainėje (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Glaukomos pacientams regos nervo diske dažnai pastebimos aktyvuotos glijos ląstelės ir komplemento nusėdimas. Kartu šie atradimai rodo, kad su ŠŠB susijusios imuninės reakcijos gali „išprovokuoti“ regos nervo disko gliją pradėti uždegiminį ataką, pagreitinant TGL praradimą.
Antigeno specifinė imunoterapija: tolerancijos indukcija
Jei ŠŠB sukeltas autoimunitetas prisideda prie glaukomos, logiška gydymo strategija yra permokyti imuninę sistemą toleruoti šiuos antigenus. Užuot plačiai slopinę imunitetą (kas gali turėti šalutinių poveikių), mokslininkai tiria antigeno specifinės tolerancijos metodus. Viena idėja yra duoti pacientams mažas, kontroliuojamas su liga susijusio antigeno (šiuo atveju, ŠŠB peptidų) dozes taip, kad būtų signalizuojama „neatakauti“. Tai panašu į alergijos injekcijas ar eksperimentines terapijas kitoms autoimuninėms ligoms (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Pavyzdžiui, kai kuriuose 1 tipo diabeto klinikiniuose tyrimuose buvo išbandytas ŠŠB60 kilmės peptidas (DiaPep277), siekiant skatinti toleranciją. Šiose strategijose ŠŠB peptidai dažnai modifikuojami arba pristatomi su specialiais nešikliais, siekiant išvengti alerginės reakcijos ir paskatinti imuninę sistemą tapti reguliuojančia, o ne uždegimine.
Pagrindinis tikslas yra sukelti arba išplėsti reguliacines T ląsteles (Treg) – imunines ląsteles, kurios slopina autoimunitetą. Paprastai jaunos T ląstelės, kurios „savus“ antigenus mato draugiškoje aplinkoje, gali tapti Treg ir padėti kontroliuoti autoreaktyvias ląsteles. Santamaria ir kolegos pabrėžia, kad sėkmingos tolerancijos terapijos dažnai veikia per „naujų indukuojamų reguliacinių T ląstelių tipų generavimą“ (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Praktiškai tai galėtų reikšti tolerizuojančių ŠŠB peptidų injekciją kartu su imunomoduliuojančiais signalais (pvz., tam tikrais antikūnais ar nanodalelėmis), kurie pakreipia atsaką link Treg. Yra net idėjų genetiškai modifikuoti paties paciento imunines ląsteles: pavyzdžiui, laboratorijoje išplėsti jų ŠŠB-specifines Treg ir suleisti jas atgal.
„Antigeno specifinė imunoterapija“ apima daugybę tokių metodų. Viena koncepcija yra prijungti ŠŠB peptidus prie inertinių nešiklių (pvz., raudonųjų kraujo kūnelių ar nanodalelių), kurie pateikia antigeną be kostimuliacinių signalų, skatindami toleranciją (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Kitas – duoti glaukomos susijusių antigenų (ŠŠB peptidų ir kitų akių baltymų) „kokteilį“ labai kontroliuojamomis sąlygomis, tikintis atkurti imuninę pusiausvyrą. Klinikiniai tyrimai kitoms neurodegeneracinėms ar autoimuninėms ligoms (pvz., išsėtinei sklerozei, diabetui) išbandė panašias peptidines vakcinas (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Nors nė viena dar nėra patvirtinta glaukomos gydymui, principas aktyviai tiriamas.
Saugumo problemos ir stebėjimas
Bet kokia imuninė terapija turi būti vertinama atsargiai. Imuninės sistemos stimuliavimas ar keitimas kelia riziką. Didelis susirūpinimas kelia anafilaksija (sunki alerginė reakcija). Peptidų terapijos istorija rodo, kad jei pacientas jau turi stiprią imuninę atmintį prieš antigeną, to antigeno injekcija gali sukelti pavojingą alergiją. Graužikų autoimuninių ligų modeliuose, sisteminis savųjų peptidų injekcija po ligos pradžios kartais sukėlė mirtiną anafilaksiją (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Pavyzdžiui, eksperimentinės išsėtinės sklerozės (EAE) tyrimuose, laukinio tipo peptidai, skirti vėlyvoje ligos stadijoje, sukėlė mirtį (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Mokslininkams teko sukurti „pakeistus peptidinius ligandus“, kurie pašalina antikūnų prisijungimo vietas, kad to būtų išvengta (kaip Leech ir kt., 2007 m. (pmc.ncbi.nlm.nih.gov))). Panašios atsargumo priemonės būtų taikomos bandant ŠŠB peptidų terapiją glaukomos atveju. Taip pat egzistuoja bendra infekcijos ar kitokio imuninio slopinimo rizika, jei reguliacinės ląstelės per daug aktyvuojamos. Bet kokiam naujam gydymui reikėtų atidaus stebėjimo.
Norėdami stebėti, ar imunomoduliacija veikia, mokslininkai stebėtų imuninio atsako biomarkerių lygį. Galimi biomarkerai apima autoantikūnų prieš ŠŠB lygį kraujyje ar akies skystyje, reguliacinių ir efektorinių T ląstelių santykį bei citokinų lygį. Pavyzdžiui, sėkminga tolerizuojanti terapija gali sumažinti žalingų anti-ŠŠB antikūnų titrus ir padidinti priešuždegiminius žymenis, tokius kaip IL-10. Gyvūnų autoimuninės glaukomos tyrimuose mokslininkai nustatė molekulinius ligos žymenis: komplemento komponentai (C1q), uždegiminiai citokinai (IL-18) ir chemokinai (CXCL10) yra padidėję akyje po imuninio užpuolimo (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Jei terapija veiksminga, šie rodikliai turėtų grįžti į normalų lygį. Kliniškai, gydytojai galėtų matuoti kai kuriuos iš jų vandeniniame humore ar kraujyje. Regos nervo vaizdavimas ar elektrofiziologija taip pat galėtų būti naudojami netiesiogiai įvertinti imuninį aktyvumą (pavyzdžiui, aktyvuotos mikroglijos kartais gali būti vizualizuojamos naudojant specialius dažus). Trumpai tariant, sėkmingos imuninės terapijos turėtų parodyti pokyčius tiek imuniniuose žymenimis, tiek tinklainės/nervų sveikatoje laikui bėgant.
Išvada
Apibendrinant, vis daugiau įrodymų sieja T ląstelių reaktyvumą į ŠŠB peptidus su nervų pažeidimu, pastebimu kai kuriose glaukomos formose. Gyvūnų modeliai rodo, kad imunizacija ŠŠB27 ar ŠŠB60 pati savaime gali sukelti į glaukomą panašią degeneraciją (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov), o daugelis glaukomos pacientų turi antikūnų ir T ląstelių atsakų prieš tuos pačius baltymus (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Labiausiai tikėtini mechanizmai yra molekulinė mimikrija (klaidingos kryžminės reakcijos) ir įgimtų imuninių ląstelių aktyvavimas regos nervo diske (glija, reaguojanti į ŠŠB „streso signalus“ (pmc.ncbi.nlm.nih.gov))). Norėdami tai atremti, naujos antigeno specifinės terapijos siekia permokyti imuninę sistemą – pavyzdžiui, skiriant ŠŠB peptidus tolerogenine forma, siekiant sustiprinti reguliacines T ląsteles (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov)). Šios strategijos yra perspektyvios, tačiau vis dar eksperimentinės; saugumas (ypač alergija) ir kruopštus imuninių žymenų stebėjimas yra kritiškai svarbūs. Jei jos bus sėkmingos, tokie metodai galėtų tapti svarbia priemone sulėtinti ar užkirsti kelią glaukominiam pažeidimui pacientams, kurių liga turi autoimuninį komponentą, papildydami akispūdį mažinančius gydymo būdus.