Нейтрофилы, их ловушки, курение и рак

Нейтрофилы — самые многочисленные клетки иммунной системы. Они являют частью врожденного иммунитета. И первыми из циркуляции приходят на выручку воспаленным миркобами тканям.
 
У них три основных функции:
— фагоцитоз (и потом относительно быстрая смерть);
— воспаление и секреция антимикробных молекул;
— Neutrophil Extracellular Traps (ловушки нейтрофилов, NETS);
 
Ловушки нейтрофилов — от остатки нейтрофилов (ДНК и ферменты) на эндотелии, которые работают как «капканы» для микробов. Ферменты, характерные для этих ловушек, это нейтрофил эластаза (NE) и небезызвестная коллагеназа MMP-9.
 
NE и MMP-9 взаимодействуют с ламинином (гликопротеин эстраклеточной матрицы), приводя к так возникновению эпитопов (антигенов, на которые среагирует иммунная система).
 
Эпитопы посредством интегринов (молекул адгезии) активируют спящие клетки рака.
 
Курение и липополисахариды (классический паттерн, по которым врожденный иммунитет опознает бактерии) приводили к оживлению дремлющих раковых клеток.
нейтрофилы
 
NETs (ловушки нейтрофилов) — ферменты нейтрофилов (MMP9, NE) — взаимодействие ферментов с ламинином эстраклеточного матрикса — эпитопы и запускающие каскад оживления спящего рака интегрины.
 
Простыми словами курение и бактериальные инфекции могут активировать неактивные метастазы рака.
Наука давно знала, что курение не самое лучшее занятие для онко-больных в стадии ремиссии. Теперь чуть больше понимания почему.
 
Поделиться:

Программирование иммунных клеток на уничтожение опухолей

Больше 40 лет иммунологи пытаются запрограммировать иммунные клетки на уничтожение опухолей.
Следующие вещи просто легкое напоминание о том, о каких технологиях не стоит забывать.
 
Checkpoint blockade
Воспаление не может продолжаться вечно. У тканей есть лиганды, которые связываются с рецепторами цитотоксичных клеток (T killers, технически верное обозначение CD8+, активируются специфично пептидному антигену).
PD-1L в тканях;
CTLA-4 во вторичных лимфоорганах;
И TIGIT в тканях, но уже для NK (natural killer) клеток (часть врожденного иммунитета, менее специфичные).
Опухоли и вирусы могут целенаправленно повышать экспрессию PD-1L и TIGIT, что деактивировать иммунный ответ организма.
Блокада деактивирующих лигандов моноклональными антителами позволила, например, некоторые виды меланомы из приговора перевести в заболевания с высоким процентом излечений.
Подобные препараты усиливают функцию цитотоксичных клеток иммунитета, поэтому они чреваты аутоиммунными заболеваниями, различными воспалениями и даже витилиго.
 
Neoantigen receptor
У каждого из нас есть свой MHC/HLA паспорт. Иммунная система, упрощенно говоря, постоянно сканирует организм на предмет «свой/чужой». И в случае непрошенных гостей — довольно агрессивно от них избавляется.
С этим связана проблема трансплантологии — у нас более 5000 вариантов HLA-паспорта и чужие ткани будут атакованы.
Из позитивного — различие HLA-паспортов приводит к тому, что у нас нет передаваемых опухолей. Как у каких-нибудь тасманийских дьяволов, которые обожают кусать друг друга за лицо, и передаваемый рак лица для них — серьезная проблема.
Берется ваша здоровая ткань и раковая ткань. Раковая опухоль в любом случае будет отличаться рядом патологических (driver mutation) и нейтральных (passenger) мутаций.
У опухоли находят MHC/HLA-белки, которых нет у здоровой ткани и программируют Т-клетки пить жильцов с определенным «иммунологическим паспортом».
 
Chimeric antigen receptor (на картинке)
Химерический рецептор ангигена позвляет Т-клеткам связываться с конкурентным антигеном (антиген — что угодно, любая молекула живая/неживая).
Пока это чаще всего был белок CD19, который выражали пораженные раком B-клетки.
Но CAR-Т клетки можно запрограммировать не только на определенную пептидную сигнатуру, но и на специфичный углевод и в теории на любой антиген.
 
Поделиться:

Helicobacter pylori. Натуропатическая эрадикация

Helicobacter pylori — известная бактерия, плотно ассоциированная с гастритом и язвенной болезнью.

Helicobacter pylori, Evil Mastermind or Ally? Part 1;

Helicobacter pylori, Evil Mastermind or Ally? Part 2;

Helicobacter pylori, Evil Mastermind or Ally? Part 3

У Джона Бриссона с fixyourgut.com есть отличная мини-серия статей о проблеме. Это условно-патогенная бактерия, роль которой можно интерпретировать по-разному. Однако выйдя из под контроля бактерия может способствовать гастриту, язвенной болезни, может ухудшать симптомы ГЭРБ, может провоцировать аллергические и аутоиммунные реакции.

Helicobacter pylori. Тестирование

Проба во время эндоскопии:
«-» наличие положительной пробы (то есть самой бактерии) не говорит о патологии, Helicobacter pylori может быть частью микрофлоры;
«-» дороговизна, нужно заплатить как за эндоскопию, так и за пробу;
«-» сама процедура не всегда приятна, особенно в руках эндоскописта, который любит тщательно (минут 15) рассматривать вас изнутри.

Иммуноглобулины в крови (IgG; IgM, IgA):
Не так давно я касался части основ гуморального иммунитета (там можно прочитать про иммуноглобулины, их виды и функции).
Врачи в целом рекомендуют смотреть IgM и IgG, и игнорировать IgA.
«+» цена/доступность (второе значит много где есть);
«-» иммунного ответа при наличии бактерии может  и не быть (особенно вначале и особенно учитывая путь активации B-клеток и любовь Helicobacter pylori прятаться в стенках желудка, и иммунный ответ будет затухать постепенно — есть простор для некорректной диагностики

Определений антигенов бактерий в кале
«+» цена/доступность
«-» гадить в баночки лично мне по эстетическим причинам не очень приятно;
«-» в виду скорости прохождения по кишечнику, возможна мисдиагностика (в желудке нет, а в кале антигены есть), поэтому этот тест советуют проводить через месяц после лечения

13С-уреазный дыхательный тест
Дышим в одну пакет/контейнер, затем выпиваем жидкость с 13С изотопом углерода и дышим еще раз через полчаса. Если есть Helicobacter pylori, то (опуская подробности, которые вы легко нагуглите) во второй дыхательной пробе будет углекислый газ с нашими изотопами углерода.
«-» Меньшая доступность. Не во всех лабораториях этот тест есть. Хотя для лабораторий он не такой уж сложный.
«+» Точность. И отсутствие недостатков предыдущих методов.

Helicobacter pylori. Эрадикация без антибиотиков и ингибиторов протонной помпы

В обычном вариант гастроэнтеролог пропишет вам трипло- или квадротерапию, включающая в себя ингибиторы протонной помпы и несколько видов антибиотиков.

Антибиотики имеют свойство абсорбироваться как правило системно и убивать наши митохондрии (которые до сих пор немного похожи на бактерии). Ингибиторы протонной помпы приводят к тошноте (очень часто) и общему дискомфорту. Повышение pH желудка или снижение кислотности чревато большим риском инфекций. И у препаратов есть серьезные краткосрочные и долгосрочные минусы.

Натуропатический (почти) протокол эрадикации Helicobacter pylori

За идею взят протокол Successful Eradication of Helicobacter pylori With Over-the-counter Products. Продолжительность — месяц. Масло орегано можно принимать 2 недели. В остальном достаточно следовать инструкции на упаковке.

Mastic Gum / Хиосская смола мастичного дерева (500 мг 3 раза в день) или 1 грамм на ночь через несколько часов после еды
Замена ингибиторам протонной помпы. Тысячелетнее средство, о котором писал еще Гиппократ. Кроме снижения дискомфорта демонстирует антибактериальную активность с H. pylori. Более скрупулезные японцы исследовали какой именно фенол уничтожает Helicobacter pylori.

Helicobacter pylori

Минусы: надо принимать вне еды, как мне показалось. В целом хиосская мастика отлично влияла и на мой ГЭРБ, но я заметил, что ее лучше принимать вне еды. Однажды я съел ее с другим лекарством и вишней или земляникой (не помню) — пару часов рвало. Или просто я взял доступную марку (уже нет на iHerb), она не так хороша.

Вторая проблема — поставщик. На iHerb Jarrow Formulas, Mastic Gum, 500 mg, 120 Veggie Caps давно нет (я пробовал не их). Малоизвестные фирмы (даже если заявлен стандарт GMP) вызывают сомнения (как моя банка). В идеале бы просить купить у путешествующих в Грецию.

Масло орегано / Oregano Oil (следуйте инструкции)

Масло орегано — мощное антибактериальное средство. Это серьезный продукт. Но в отличии от антибиотиков он не будет где попало вредить нашим митохондриям.

Лидер рынка: North American Herb & Spice Co., Oreganol P-73. В принципе возьмите себе на заметку это компанию. Капсулы капли — как вам удобно.

D-Limonene

Экстракт цедры цитрусовых способен уничтожать Helicobacter pylori. Также он нейтрализует кислоту желудка и помогает при ГЭРБ.

Jarrow Formulas, d-Limonene, 120 Softgels

Висмута трикалия дицитрат в мире bismuth subcitrate (замена корню солодки, который ниже, одно либо другое).

Единственный аптечный препарат в протоколе. Способствует эрадикации несколькими способами. Самостоятельно применять не стоит. Обволакивает желудок, что может помочь людям с гастритом/язвой.

Конкретные препараты не советую. Легко найдете по МНН в аптеке.

Licorice root / корень солодки

Лакрица дешевле, а может быть даже и лучше висмута. Выполняет похожие функции. Обволакивает желудок. Повышает активность кортизола. Что хорошо или плохо в зависимости от контекста (или стадии адреналиновой усталости).

Now Foods, Licorice Root, 450 mg, 100 Capsules

Пробиотики и пребиотики

Пробиотики — бактерии. Пребиотики — олигосахариды, которыми питаются бактерии. Микробиота зависит во многом от диеты. Но поддержать микробиоту на период эрадикации или после — лишним не будет. Выбор пребиотиков оставляю за вами — это спорная тема, требующая индивидуального подхода.

Растворимые и нерастворимые пищевые волокна / Soluble & Insoluble Fibers

Также поддерживаем наш кишечник и микробиоту.

 Jarrow Formulas, Gentle Fibers, Soluble & Insoluble Fibers, Powder, 16.5 oz (468 g)

P.S. Я по косвенным признакам подразумевал у себя бактерию. Но оказался «чист». Протокол эрадикации разработал под себя. Не хочу, чтобы пропадал. А чтобы мне не стыдно было его выкладывать — месяц пропью его сам. В случае сложностей напишу.

Еще раз:

Хиосская мастика;
Масло орегано;
D-лимонен;
Висмута трикалия дицитрат или корень лакрицы; (везде свои + и -), зависит от вас;
Возможно пробиотики;
Желательно пребиотики;
Желательно растворимые и нерастворимые волокна (клечатку).

Протокол на месяц. Масло орегано можно 2 недели, так как очень мощное антибактериальное средство.

Поделиться:

B-клетки, антитела, реакции герминативных центров

B-клетки – основа гуморальной части адаптивного иммунитета. Я хочу продолжить тему базовой информации об иммунной системе, а в конце расскажу про небольшую революцию в понимании работы B-клеток. Предыдущую заметку рекомендую почитать, так как текст этой подразумевает знание предыдущего материала. В будущем я буду довольно глубоко зарываться в иммунологию и генетику. Хочу, чтобы на моем сайте была минимальная база, на которую я всегда смогу дать ссылку любопытному читателю. Поэтому помимо привычных статей у меня будут такие общеобразовательные вещи.

Примерный план:

  • B-клетки и функции антител;
  • Строение и классы антител;
  • Активация B-клеток CD4+ клетками;
  • Реакции герминативных центров;
  • Относительно недавние открытие в области гуморального иммунитета;

B-клетки и антитела

B-клетки – это клетки адаптивной иммунной системы. Их основная особенность – способность секретировать антитела.

Антиген – всё, что угодно. Любая молекула, которая может связаться с антителами.

Антитело – белковая молекула, выполняющая ряд важных функций. Особенность антител в том, что их может быть 10˄10 — 10˄11 различных разновидностей. Антитела могут связываться практическим с любым антигеном. В отличие, допустим, от T-клеток, для активации которых нужны пептиды, презентованные на MHC-белках;

Функции антител:

Нейтрализация. Антитело может связаться с патогенным компонентом (допустим, вирусом), не давая ему связываться с клеточными целями;

Опсонизация. Фагоциты могут не видеть часть патогенов. В том числе антитела обволакивают антигены, делая их доступными для фагоцитоза;

Фиксация комплиментов. Комплименты в свою очередь способствуют воспалению, опсонизируют патогены или с помощью C9 MAC (membrane attack complex) разрушают клеточную стенку бактерий (лизис), тем самым их уничтожая.

Цитотоксичность, опосредованная антителами.  NK-клетки и цитотоксичные Т-клетки могут присоединяться к антителам, выпуская смертоносные гранулы в зараженные (в идеале) клетки.

Строение антитела

Антитело состоит из двух Heavy Chains и двух Light Chains.

Fc часть неизменяема, с ней связываются другие клетки, комплименты итд.

Fab часть содержит у N-терминалов гипервариативные регионы. V(D)J рекомбинация гена, контролирующего 3 петли (loops) у каждого из гипервариабельных регионов обеспечивает все многообразие антител.

Антигены связываются с Antigen binding site.

Углубляться не будем, чтобы не забыть про основную тему.

Классы антител (иммуноглобулинов)

IgM – это базовый иммуноглобулин. Визуально его отличает J-chain, соединяющая 5 антител в одно. Изначально B-клетки секретируют именно IgM и только последующие события позволяют менять этот изотип на другой.

IgG — рабочая лошадка антител, самый распространенный иммуноглобулин. Обладает большинством функций, которые мы ассоциируем с антителами. В том числе наследование антител от матери детям.

IgA – также обладает J-chain, в данном случае устойчивой к протеазам. Что определяет место действия этого Ig – желудочно-кишечный тракт.

IgE – активирует эозинофилы, важно для реакции на паразитов, также участвует в аллергических проблемах.

IgD – менее важный и менее понимаемый Ig. Играет роль в том числе в работе легких.

B-клетки. Активация CD4+ клеткок в лимфоузлах

B-клетки и T-клетки происходят из hematopoietic stem cell (гематопоэтические стволовые клетки или гемоцитобласты). Но их судьба разделяется после common lymphoid progenitor, общего предка всех лимфоцитов. B-клетки большую часть «взросления» проходят в костном мозге, а Т-клетки в тимусе. Возмужавшие, но все еще незрелые (immature) клетки обоих типов затем отправляются во вторичные лимфоидные органы, в первую очередь в лимфатические узлы.

B-клетки населяют фолликулярную часть лимфоузлов, в том время как Т-клетки населяют межфолликулярное пространство, где (как помните) активируются дендритными клетками.

Сближают клетки хемокины Т-клеток и CCR7 рецепторы B-клеток, знакомый нам по активации дендритных клеток.

B-клетки также являются антиген-презентующими клетками (вместе с DC и МФ). Они интернализируют патоген, расщепляют его белки на пептиды в лизосомах, затем представляют пептидные фрагменты патогена на MHC II белках. Раз речь идет об MHC II, то и активировать B-клетки будут CD4+ (T helper) лимфоциты.

Пока у нас B-клетки, презентующими пептид на MHC II белках и с активированным CCR7 рецептором, позволяющим воспринимать хемокины Т-клеток и мигрировать в межфоликулярное пространство.

Затем нам нужна Т-клетка с рецептором (TCR, T cell receptor), аффинитивным представленному пептиду.

В данном случае также работает принцип «двойного рукопожатия» и мембранный лиганд CD40L Т-клеток должен соединиться с CD40 белком B-клеток.

После этого обе клетки мигрируют в герминативные центры (germinal center), где произойдет реакция герминативных центров (germinal center reaction).

Germinal center reactions

Активированная Т-клетка (назовем ее для простаты фолликулярная Т-клетка, fTh) от обычной будет отличаться:

  • Белком CD40L;
  • CXCR5 (он же BLR1, он же CD185)

CXCR5 рецептор позволяет B-клетке и Т-клетке вместе мигрировать в герминативный центр, где и происходит самое интересное.

Действующие лица реакции герминативных центров:

  • B-клетки;
  • Фолликулярные Т-клетки;
  • Фолликулярные дендритные клетки.

B-клетки:

  • Проходят реакцию массивную клональную экспансию;
  • Которая сопровождается соматической гипермутацией (в 10^5 – 10^6 бодрее, чем мутации ДНК) частей ДНК, отвечающих за антигены;
  • Соматическая гипермутация приводит к affinity maturation, резкому росту аффинитивности антигенов патогену;
  • Антитела за счет генной рекомбинации (разрезке и склейке) проходят isotype switching, антитела/иммуноглобулины меняют базовый изотип IgM на какой-то другой из вышеописанных.

Фолликулярные T-клетки:

  • CD40L как раз и позволяет B-клеткам инициировать процедуру смены изотипа иммуноглобулина;
  • Также проходят клональную экспансию, но в значительно меньше количестве, чуть дальше вы поймете, почему

Фолликулярные дендритные клетки:

Презентуют антиген B-клеткам; Во время клональной экспансии и соматической гипермутации B-клеток аффинитивность патогену будет меняться не только в большую, но и в меньшую сторону. Фолликулярные дендритные клетки с помощьюх химических сигналов добиваются того, что в живых остаются только B-клетки с рецепторами/антителами высоко-аффинитивными патогену. B-клетки с низкой и нормальной аффинитивностью погибают. Так и происходит affinity maturation.

Результаты germinal center reaction:

  • Долгоживующие плазма-клетки (long-lived plasma cells), секретирующие антитела, высоко аффинитивные патогену;
  • Memory B-cells, клетки гуморальной памяти; они неактивные, но при контакте с патогеном «оживают» и начинают секретировать антитела;
  • Isotype switching (смену изотипа иммуноглобулина) c IgM на IgG и другие типы.

B-клетки

Под конец позволю себе немного лирики про разнообразие B-клеток в герминативных центрах

Иногда в науке бывают лже-аксиомы. Какие-то вещи принимаются по умолчанию, хотя никогда толком не обсуждались и не доказывались. Всегда считалось, что в germinal center reaction участвует 1 (ну изредка 2) разных клона B-клеток (в смысле презентующих разные пептидные части патогена).

Visualizing Antibody Affinity Maturation in Germinal Centers – в этой по-настоящему крутой статье авторы задались подобным вопросом, используя интересные технологии клеточной визуализации и смогли продемонстрировать однозначный результат, опровергающий лже-аксиому.

Если вы внимательно посмотрите картинки, а еще лучше если почитаете текст, то увидите, что в герминативном центре десятки разные клонов B-клеток. Это говорит о том, что наша иммунная система нападает не просто на какую-то отдельную «пептидную сигнатуру», а атакует вражеские белки «с разных сторон».

B-клетки и итоги

Так как выше скорее экспресс-вводная по функции B-клеток и реакции герминативных центров, то уместны не выводы, а напоминание того, что нужно знать применительно к гуморальному иммунитету и этой заметке:

  • Ключевая функция B-клетки;
  • Что такое антигены;
  • Что такое антитела;
  • Функции антител:
    • Опсонизация;
    • Нейтрализация;
    • Фиксация комплиментов;
    • Цитотоксичность, опосредованная антителами;
  • Структуру антитела:
    • Fab / Fc; что связывается с антигенами, с чем связываются другие иммунные клетки;
    • Heavy chains, Light Chains;
    • Antigen binding site;
    • Гипервариативный домен антител; V(D)J рекомбинация;
  • Классы антител: IgG, IgM, IgA, IgE, IgD и их основные особенности;
  • В самом примитивном виде структуру лимфатического узла (где какие клетки);
  • Антиген-презентующая функция B-клеток;
  • CCR7 и миграция в межфолликулярное пространство;
  • Активация Т-клеток (MHCII + TCR; CD40 + CD40L);
  • Отличия активированной (фолликулярной) Т-клетки от обычной:
    • CD40L;
    • CXCR5;
  • За счет чего (CXCR5) клетки потом мигируют в герминативный центр;
  • Клетки герминативных центров и их функции;
  • Основные процессы внутри герминативных центров (соматическая гипермутация, affinity maturation, isotype switching);
  • Итоги реакции герминативных центров (плазма-клетки, memory B cells, isotype switching);
  • Количество видов B-клеток в герминативных центрах: устоявшееся мнение и последние исследования.
Поделиться:

Шизофрения как аутоиммунное заболевание. И много лирики про генетику

Шизофрения – «королева» психиатрии, где есть расхожая фраза о том, что разбираться в шизофрении значит разбираться в психиатрии. С другой стороны, есть генетика, в которой на базовом уровне уже давно необходимо разбираться не только каждому врачу, но и озадаченному своим здоровьем человеку. Хочется поженить две эти темы.

Шизофрения будет в конце. Выводы тоже.

Менделевское наследование и неоднозначность интерпретации результата

Генотипирование становится более доступным, к нему чаще прибегают врачи. Вопрос корректной интерпретации при этом остается. Менделевское наследование мы понимаем хорошо, но даже там все неоднозначно. Речь пока пойдет о том, когда 1 ген определяет черту.

Давайте вспомним, недавно тут обсуждаемую неперсистентность лактазы.

Отрицательный тест не означает неперсистентность лактазы и проблемы с молочкой. -13910T (вариация enhancer части LCT гена) – это далеко не единственная мутация, подарившая людям восприимчивость молочной продукции во взрослой жизни. А в вашей лаборатории «у дома» с большой вероятностью будет генотипирование только по -13910T. Также наличие этой полезной для переработки молочной продукции мутации не означает отсутствие проблем с молочной продукцией. Есть те же DPP4 ферменты, например.

В этом плане генотипирование черт с менделевским наследованием – дорогой способ подтверждения уже известных черт наблюдаемого фенотипа. Но результаты надо уметь интерпретировать и сопоставлять с пациентом.

Пенетрация. Будет ли ген выражен или не будет выражен. Допустим, Серповидноклеточная анемия – зависит от мутации в одном гене. Но у этой мутации неполная пенетрация, 60%. То при наличие патологической мутации sickle cell anemia будет только в 3 случаях из 5. Наши гены находятся не в изоляции, принято считать, что различные генетические аспекты могут играть роль вкл/выкл даже при наличии патогенной мутации.

Экспрессия. Когда черта проявляется частично под действием генетического окружения и среды. Синдром Жильбера. У носителей (как я) повышенный билирубин. Но у меня он почти в норме или в норме, в самых трудных моментах уходя за 30, при острых кишечных инфекциях (допустим, ротавирус) за 40, а у других носителей билирубин редко опускается ниже 40.

Короткие выводы:

  • Даже при менделевском типе наследования генотипирование накладывает определенные требования к умению врача интерпретировать результат и правильно доносить результаты до пациента;
  • Всегда надо помнить про пенетрацию и экпрессивность;

Common traits (распространенные черты) запутывают картину еще сильнее

Менделевские черты относительно редки и как правило очень значимо влияют на здоровье. На common traits обычно влияет пул генов и среда.

Теперь давайте возьмем распространенную болезнь. Это заболевания/черты, которые встречаются часто, но обладают low effect size, то есть гораздо слабее медлевских черт влияют на патогенез.

Посмотрите на болезнь Крона как пример. На текущий момент идентифицировано более 140 генов (а точнее loci), влияющих на болезнь Крона [1].

Когда обычный человек проходит генотипирование или даже секвенирование ДНК, то может получить информацию о риске х2/х4 развития той или иной болезнь. Шизофрения имеет распространенность 1% и абсолютный риск для среднестатистического индивида – 1%. Много ли будет значить риск х2 при отсутствии каких бы то ни было признаков и семейной истории психических расстройств?

Дело в том, что пул loci, которые будут влиять на предположительный риск развития заболевания определяет сама исследовательская компания. Поэтому этот риск может быть оценен по-разному.

И не стоит забывать про missing heritability. Возьмем рост белого человека как пример. 80% роста европейского человека определяются генетически (у азиатов 60%). При этом известными нам генетическими вариациями мы можем объяснить только 30% наследуемости. Остальные 50%, которые принято считать генетическими, но невозможно объяснить существующими вариациями и называются missing heritability.

В итоге получаем, что оценка генетических рисков распространенных заболеваний находится в младенческом состоянии и любые результаты вне клинической картины конкретного пациента значат очень мало.

GWAS как свет в конце туннеля

Genome-Wide Association Studies – это способ поиска патогенных мутаций. Методика молодая, существует с 2007 года.

В исследованиях сравнивают 2 когорты: здоровых и больных людей. Затем статистическими методами определяют «значимость» той или иной мутации для конкретного заболевания.

По итогу GWAS анализа мы получаем Manhattan Plot, который назван так в честь того, что самые статистические вероятные кандидаты возвышаются как небоскребы Манхэттена.

Как пример шизофрения.

шизофрения

Как видите, работа по поиску патологических вариаций занимает года. И если мы посмотрим на мутацию, которую нашли в 6 хромосоме, то статистически это всего лишь +0,25% риска заболевания. Несколько лет и вместо 1% мы можем диагностировать 1,25%. Стоило ли оно того?

Шизофрения как аутоиммунное заболевание

Такие находки дают нам бесценные инсайты о понимании патофизиологии той или иной болезни. Возьмем в пример PCSK9 ген 1-ой хромосомы, роль которого обнаружили похожим способом. Этот ген кодирует одноименный фермент, крайне важный для метаболизма холестерина. И вариации в этом гене были обнаружены у людей, обладающим от природы очень низким холестерином. На основе этой находки появились клинические испытания лекарств, снижающих холестерин (не статины, на всякий случай). И хотя большинство этих разработок не дойдут до полки – GWAS в правильных руках даёт нам возможность искать инсайты о причинах болезней.

Психопатологию многие по недомыслию называют «почти наукой», а клинических психологов «почти врачами».  Да, с одной стороны мы диагностируем пул клинических признаков, которые наблюдаем в течение продолжительного времени. И на основе симптоматики, довольно примитивно понимая патофизиологию, начинаем лечение. Но такова история всей медицины. Зачастую со странными причинно-следственными связями, вроде лечения сифилиса ртутью. Хорея Гентингтона вполне реальна, но до идентификации unstable repeats в HTT гене (об этом подробнее в будущей статье про эпигенетику) могла быть причислена к таким же судо-диагнозам.

MHC ген. MHC/HLA «паспорта» людей

Шизофрения была связана с мутациями в MHC гене 6-й хромосомы. MHC он же HLA ген кодирует MHC белки, которые презентуют пептидные «сигнатуры» патогенов Т-клеткам и актируют их. Подробнее в недавней заметке.

У людей может быть более 5000 вариантов MHC/HLA «паспорта», где только HLA-B часть отвечает более чем за 2500 вариантов.

Наша иммунная система постоянно сканирует организм на предмет свой-чужой. И наша иммунная система обладает рядом защитных механизмов иммунной толерантности, делая так, что в норме Т-клетки не атакуют сам организм (клональное уничтожение само-реактивных клеток в тимусе) и B-клетки не вырабатывают антигены на себя (дополнительная рекомбинация в костном мозге).

И различие MHC/HLA «паспортов» — причина отторжения пересаженных тканей. Иммунная система видит «чужой» HLA-«паспорт» и начинает обезвреживать незваную ткань. По этой же причине почти невозможно пересадить раковую опухоль от человека к человеку, оставляя такую экзотику как передаваемые опухоли лица каким-нибудь более гомогенным в плане MHC/HLA тасманийским дьяволам.

В общем, если мы видим мутацию в MHC гене, то она скорее всего будет связана с функцией иммунной системы. Мне кажется факт того, что шизофрения может быть связана с дефектами иммунной системы уже безумно интересно.

Забегая вперед скажу, что шизофрения связана с дисфункцией комплиментарных белков C4. Хочу вкратце напомнить, что такое комплиментарная система.

Иммунные комплименты

Комплименты – это белки врожденной иммунной системы, дополняющие иммунный ответ тремя функциями:

  • Способствуют дальнейшему росту воспаления;
  • [Некоторые комплименты] опсонизируют (обоволакивают) патогены, делая их более доступными для фагоцитоза профильными иммунными клетами;
  • Лизис (растворения в своей среде путем разрушения клеточных стен бактерий), за который отвечает C9 MAC (membrane attack complex).

Картинка кажется перегруженной, но зато она охватывает все ключевые моменты.

Все начинается с:

  • Контакта с микробами (альтернативный путь активации);
  • Контакта с антителом (классический путь);
  • Контакта с лектинами (агглютинины, связываются с определенными сахарами (допустим, маннозой), характерными для бактерий, в каком-то смысле естественные антитела.

При активации происходит Complement Cleavage (расщепление/разделение комплимента на части), основной путь:

  • C3 расщепляется:
    • C3a (способствует воспалению);
    • C3b (опсонизация микробов);
      • C3B расщепляет С5:
        • С5a (воспаление);
        • C5B активирует C9;
          • C9 и с рядом других комплиментарных белков формируют Membrane Attack Complex, которые делает дыры в микробах, чем их напрямую убивает (лизис).

Комплиментарный каскад – важная часть функции врожденной иммунной системы. Давайте уже подойдем к вопросу причем тут шизофрения.

Шизофрения, синаптический прунинг и C4 белки

Синаптический прунинг – это выборочная «обрезка» синаптических связей нейронов, которая происходит с раннего детства до конца пубертатного периода. С возрастом количество нейронов не увеличивается. Но меняются синаптические связи, происходит миелинация аксонов и растут нервные волокна. По сути синаптический прунинг отражает процесс обучения человека (да и любого млекопитающего). Какие-то связи устанавливаются, какие-то крепнут, какие-то уничтожаются.

C4 белки комплиментарной системы связаны с синаптическим прунингом. Сильно упрощая картину я бы сказал, что C4 связаны с «пометкой» синапсов для уничтожения. С4 активирует C3, C3 ковалентно присоединяется к «целям» иммунной системы, которые в последствии уничтожаются фагоцитами. Также C3 «метки» необходимы для уничтожения синапсов микроглиями, важными клетками ЦНС, у которых есть рецепторы комплиментарных молекул [4,5].

C4 наиболее представлен в префронтальной коре и гиппокампе.

Из сотен полиморфизмов с шизофренией сильнее всего был ассоциированы 7751 различных вариаций MHC локуса [3]. Исследование впечатляет своими масштабами. Анализировались данные 28 799 пациентов с шизофренией и 36 986 контрольных пациентов, 40 когорт в 22 странах [3].

Шизофрения (да и аутизм) отличается чрезмерно активным сипаптическим прунингом, большей выраженностью C4 белков.

Это, на мой взгляд, и позволяет говорить, что шизофрения – аутоиммунное заболевание. Комплиментарная система помечает для удаления гораздо больше, чем это бы следовало, в итоге мешая корректному прунингу (то есть научению) и приводя к странным гомологическим связям нейронов и как следствие к некорректной работе функции отражения окружающей действительности.

Плюс этой находки в том, что уже сейчас мы можем создавать моноклональные антитела почти для чего угодно. Очевидно, что это не всегда так просто работает, может быть ряд сложностей. Но генетика (и конкретно GWAS) помогла нам найти этот важный инсайт о болезни, который может быть отправной точной нового подхода к лечению этого тяжелого недуга.

Выводы:

  • Даже такая тривиальная вещь как генотипирование SNP требует базового понимания генетики;
  • Никто не стоит забывать не только про самого пациента, но еще и про пенетрацию и экспрессивность;
  • Оценка риска распространенных болезней (common diseases) пока находится в незрелой фазе. Болезни часто определяются сотнями loci и факторами среды, причем лаборатории сами определяют какие мутации они включают в пул, какие нет;
  • GWAS – методика, которая сравнивать здоровую и больную когорты, и статистическими методами находить патогенные мутации, в которые исследователи в будущем могут «зарыться»;
  • Шизофрения связана с множественными полиморфизмами MHC гена на 6 хромосоме, который играет очень важную роль в работе иммунной системы;
  • Шизофрения связана с гиперактивной функцией комплиментарных белков C4, которые участвуют в синаптическом прунинге, активируя уничтожение тех или иных синапсов.

Источники:

  1. Finding Genes for Common Diseases Using GWAS;
  2. Schizophrenia’s Genetic “Skyline” Rising;
  3. Schizophrenia risk from complex variation of complement component 4;
  4. The Classical Complement Cascade Mediates CNS Synapse Elimination;
  5. Microglia Sculpt Postnatal Neural Circuits in an Activity and Complement-Dependent Manner;
  6. Genetics of Schizophrenia: Overview of Methods, Findings and Limitations
Поделиться: