ΣΥΣΧΕΤΙΣΗ ΤΩΝ ΠΟΛΥΜΟΡΦΙΣΜΩΝ -403G/A ΚΑΙ 28C/G ΤΗΣ ΧΗΜΕΙΟΚΙΝΗΣ RANTES ΜΕ ΤΗΝ ΑΤΟΠΙΑ ΣΤΑ ΠΑΙΔΙΑ

Transcript

1 ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΙΑΤΡΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ «Ιατρική Ερευνητική Μεθοδολογία» ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΣΥΣΧΕΤΙΣΗ ΤΩΝ ΠΟΛΥΜΟΡΦΙΣΜΩΝ -403G/A ΚΑΙ 28C/G ΤΗΣ ΧΗΜΕΙΟΚΙΝΗΣ RANTES ΜΕ ΤΗΝ ΑΤΟΠΙΑ ΣΤΑ ΠΑΙΔΙΑ ΠΑΥΛΟΣ ΤΣΑΚΙΡΙΔΗΣ ΕΠΙΒΛΕΠΟΥΣΑ ΚΑΘΗΓΗΤΡΙΑ ΜΑΡΙΑ ΧΑΤΖΗΣΤΥΛΙΑΝΟΥ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗ ΟΚΤΩΒΡΙΟΣ 2008

2 ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΙΑΤΡΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ «Ιατρική Ερευνητική Μεθοδολογία» ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΣΥΣΧΕΤΙΣΗ ΤΩΝ ΠΟΛΥΜΟΡΦΙΣΜΩΝ -403G/A ΚΑΙ 28C/G ΤΗΣ ΧΗΜΕΙΟΚΙΝΗΣ RANTES ΜΕ ΤΗΝ ΑΤΟΠΙΑ ΣΤΑ ΠΑΙΔΙΑ ΠΑΥΛΟΣ ΤΣΑΚΙΡΙΔΗΣ ΕΠΙΒΛΕΠΟΥΣΑ ΚΑΘΗΓΗΤΡΙΑ ΜΑΡΙΑ ΧΑΤΖΗΣΤΥΛΙΑΝΟΥ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗ ΟΚΤΩΒΡΙΟΣ

3 Η ΤΡΙΜΕΛΗΣ ΕΞΕΤΑΣΤΙΚΗ ΕΠΙΤΡΟΠΗ Μαρία Χατζηστυλιανού, Μαρία Εμποριάδου, Αναπληρώτρια Καθηγήτρια Παιδιατρικής-Ανοσολογίας Ιατρικής Σχολής ΑΠΘ Β Πανεπιστημιακή Παιδιατρική Κλινική Αναπληρώτρια Καθηγήτρια Παιδιατρικής-Παιδοπνευμονολογίας Ιατρικής Σχολής ΑΠΘ Β Πανεπιστημιακή Παιδιατρική Κλινική Αικατερίνη Χαϊδοπούλου, Λέκτορας Παιδιατρικής-Παιδοπνευμονολογίας Ιατρικής Σχολής ΑΠΘ Δ Πανεπιστημιακή Παιδιατρική Κλινική 3

4 ΠΡΟΛΟΓΟΣ Με την ολοκλήρωση της παρούσας διπλωματικής εργασίας κλείνει ένας μεγάλος κύκλος σπουδών. Στο σημείο αυτό, αισθάνομαι την ανάγκη να εκφράσω τις θερμότερες ευχαριστίες μου, στην επιβλέπουσα της παρούσας διπλωματικής εργασίας, Αναπληρώτρια Καθηγήτρια Παιδιατρικής κ. Μαρία Χατζηστυλιανού, για την ανάθεση αυτής της διπλωματικής εργασίας, αλλά και για την συνεχή επίβλεψη και την πολύτιμη βοήθειά της σε όλα τα στάδια εκπόνησης και συγγραφής της. Θα ήθελα ταυτόχρονα να την ευχαριστήσω για την εμπιστοσύνη την οποία μου έδειξε καθώς και για την ευκαιρία που μου έδωσε να ασχοληθώ με ένα θέμα το οποίο συνδυάζει την κλινική ιατρική με τη σύγχρονη μοριακή τεχνολογία. Είναι ένας άνθρωπος που σέβομαι απεριόριστα. Επίσης θα ήθελα να ευχαριστήσω, τα μέλη της συμβουλευτικής επιτροπής κ. Μαρία Εμποριάδου, Αναπληρώτρια Καθηγήτρια Παιδιατρικής και κ. Κατερίνα Χαϊδοπούλου Λέκτορα Παιδιατρικής για την πολύτιμη βοήθειά τους. Καθοριστική ήταν και η βοήθεια της βιολόγου και υποψήφιας διδάκτωρος Στέλλας Παππά στο εργαστήριο, καθότι μέχρι την ανάληψη αυτής της διπλωματικής εργασίας είχα ελάχιστη επαφή με τις εργαστηριακές μεθόδους. Η αρωγή της ήταν πολύτιμη τόσο στην εκμάθηση των τεχνικών όσο και στην επεξεργασία των αποτελεσμάτων. Ταυτόχρονα θα ήθελα να ευχαριστήσω και την Παιδίατρο Αφροδίτη Σακελλαροπούλου για τη βοήθειά της στη στατιστική επεξεργασία των δεδομένων. Τέλος, θα ήθελα να ευχαριστήσω τη μητέρα μου για την οικονομική της στήριξη όλα αυτά τα χρόνια. 4

5 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΠΡΟΛΟΓΟΣ... 4 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ... 5 ΣΥΝΤΜΗΣΕΙΣ... 6 ΓΕΝΙΚΟ ΜΕΡΟΣ... 8 ΕΙΣΑΓΩΓΗ... 8 ΑΤΟΠΙΚΑ ΝΟΣΗΜΑΤΑ ΑΙΤΙΟΛΟΓΙΚΟΙ ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ Περιβαλλοντικοί παράγοντες Οικογενείς παράγοντες Το φύλο Γενετικοί παράγοντες ΠΑΘΟΦΥΣΙΟΛΟΓΙΑ ΑΤΟΠΙΚΩΝ ΝΟΣΗΜΑΤΩΝ Η δράση της ισταμίνης ΑΝΟΣΙΑΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΚΑΙ ΑΤΟΠΙΚΑ ΝΟΣΗΜΑΤΑ Τ-ρυθμιστικά κύτταρα Th1 κυτταροκίνες Th2 κυτταροκίνες Ο ρόλος των κυτταροκινών στη ρύθμιση της εκφράσεως των διαφόρων ισοτύπων των ανοσοσφαιρινών Ανοσοσφαιρίνη Ε (IgE) και σιτευτικά κύτταρα ΧΗΜΕΙΟΚΙΝΕΣ Βιολογικές δράσεις των χημειοκινών Υποδοχείς χημειοκινών Οι λειτουργίες των χημειοκινών in vivo Ρύθμιση της ενεργοποίησης των λευκοκυττάρων Προσκόλληση και μετανάστευση των λευκοκυττάρων Μετάδοση του σήματος των υποδοχέων Μεταγωγή του σήματος των χημειοκινών ΧΑΡΤΟΓΡΑΦΗΣΗ ΤΟΥ ΓΟΝΙΔΙΟΥ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΤΟΥ ΓΟΝΙΔΙΟΥ ΠΟΛΥΜΟΡΦΙΣΜΟΙ Τύποι των Πολυμορφισμών Σημασία των Πολυμορφισμών Βάσεις Δεδομένων ΜΕΘΟΔΟΙ ΤΥΠΟΠΟΙΗΣΗΣ SNPs Αλυσιδωτή αντίδραση της πολυμεράσης -PCR Πέψεις με ενδονουκλεάσες περιορισμού Ηλεκτροφόρηση σε πηκτή αγαρόζης ΕΙΔΙΚΟ ΜΕΡΟΣ ΣΚΟΠΟΣ ΑΣΘΕΝΕΙΣ ΚΑΙ ΜΕΘΟΔΟΙ ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΠΕΡΙΛΗΨΗ SUMMARY ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ

6 ΣΥΝΤΜΗΣΕΙΣ ADAM A Disintegrin And Metalloproteinase domain BCA-1 B-Cell-Attracting chemokine -1 BLR-1 Burkitt Lymphoma Receptor 1 DARC Duffy Antigen Receptor for Chemokines DC-CK-1 Dendritic Cell-derived chemokine-1 ELC EBI1-ligand chemokine GCP-2 Granulocyte Chemotactic Protein-2 GPCR G-Protein Coupled Receptor GROα Growth-Related Oncogene-α HCC-1 Hemofiltrate CC Chemokine-1 HDC Histidine Decarboxylase IL Interleukin INF-γ Interferon-γ IP-10 Interferon-γ-inducible Protein LARC Liver and Activation-Regulated Chemokine LTs Leukotrienes MCP-1 Monocyte Chemotactic Protein-1 MDC Macrophage-Derived Chemokine MIG Monokine Induced by interferon-γ MIP-1α Macrophage Inflammatory Protein-1α Nap-2 Neutrophil-activating protein-2 ORF Open Reading Frame PAF Platelet Activating Factor PARC Pulmonary and Activation-Regulated Chemokine PCR Polymerase Chain Reaction PF-4 Platelet Factor-4 PGs Prostaglandins PHF Paired Helical Filament RANTES Regulated on Activation, Normal T cell Expressed and Secreted SDF-1 Stromal cell-derived Factor-1 SLC Secondary Lymphoid tissue Chemokine SNP Single Nucleotide Polymorphism 6

7 STR TARC TECK TGF Short Tandem Repeat Thymus and Activation-Regulated Chemokine Thymus-Expressed Chemokine Transforming Growth Factor 7

8 ΓΕΝΙΚΟ ΜΕΡΟΣ ΕΙΣΑΓΩΓΗ Η κύρια λειτουργία του ανοσολογικού συστήματος είναι η προστασία του οργανισμού από ξένα αντιγόνα. Μια υπερβολική αντίδραση όμως των φυσιολογικών αμυντικών μηχανισμών οδηγεί στην καλούμενη «υπερευαισθησία». Η υπερευαισθησία λοιπόν είναι το βλαβερό αποτέλεσμα της ενεργοποίησης διαφόρων φυσιολογικών ανοσολογικών μηχανισμών. Το αμυντικό σύστημα εκτρέπεται και «επιτίθεται» εναντίον ακίνδυνων ουσιών που ονομάσθηκαν αλλεργιογόνα. Τα αλλεργιογόνα συνήθως είναι μικρά και εξόχως διαλυτά πρωτεϊνικά μόρια 1. Οι Αλλεργικές ή ατοπικές παθήσεις είναι μετά τις λοιμώξεις σχεδόν οι συχνότερες παθήσεις στην παιδική ηλικία. Ο Piquet to 1906 όρισε ως αλλεργία τη μεταβολή της αντίδρασης του οργανισμού. Για να εκδηλωθεί η αλλεργία θα πρέπει να προηγηθεί η ευαισθητοποίηση του οργανισμού προς την ίδια ή χημικώς συγγενή ουσία 1,2. Οι αντιδράσεις υπερευαισθησίας διακρίνονται ανάλογα με τον χρόνο εκδήλωσης της αλλεργίας σε άμεσου τύπου και επιβραδυνομένου. Έτσι, στην άμεση υπερευαισθησία η αντίδραση επισυμβαίνει ταχέως εντός δευτερολέπτων μέχρι και 2 ωρών από την έκθεση στο αλλεργιογόνο εξαιτίας της ύπαρξης αντισωμάτων στον ορό από προηγηθείσα ευαισθητοποίηση. Η επιβραδυνομένου τύπου αντιδράσεις επισυμβαίνουν εντός ωρών ή ακόμη και εντός ωρών από την έκθεση στο αλλεργιογόνο 1-3. Οι αντιδράσεις υπερευαισθησίας ταξινομούνται κατά Coombs και Gell σε 4 τύπους ανάλογα με την ανοσολογική αντίδραση 1-4. Τύπος Ι : αναφυλακτική αντίδραση ή αντίδραση υπερευαισθησίας αμέσου τύπου. Σ αυτόν τον τύπο συνδέεται το ειδικό αντιγόνο με το προσχηματισμένο αντίσωμα τύπου IgE το οποίο είναι ήδη προσκεκολλημένο στην επιφάνεια του σιτευτικού κυττάρου ή βασεοφίλου προκαλώντας απελευθέρωση των μεταβιβαστών της αμέσου υπερευαισθησίας όπως ισταμίνη, λευκοτριένια κ.α. που προκαλούν τις κλινικές εκδηλώσεις. Σ αυτόν 8

9 τον τύπο ανήκουν οι ατοπικές παθήσεις όπως αλλεργική ρινίτιδα, άσθμα, ατοπική δερματίτιδα, πυρετός εκ χόρτου, κνίδωση, τροφική αλλεργία κ.α. Τύπος ΙΙ: Κυτταροτοξική αντίδραση στην οποία η σύνδεση του αντισώματος τύπου IgG ή IgM με τα αντιγόνα που είναι προσκεκολλημένα στα διάφορα κύτταρα, πράγμα που οδηγεί στην ενεργοποίηση του συμπληρώματος και την λυτική καταστροφή του συνδεδεμένου με το αντιγόνο κύτταρο. Στον τύπο αυτό ανήκουν η αιμολυτική νόσος των νεογνών, η αυτοάνοση αιμολυτική αναιμία, η αιμολυτική αναιμία από διάφορες λοιμώξεις κ.α. Τύπος ΙΙΙ: Αντίδραση από εναπόθεση ανοσοσυμπλεγμάτων. Στον τύπο αυτό σχηματίζονται ανοσοσυμπλέγματα τα οποία αποτελούνται από ενδογενή αυτόχθονα αντιγόνα, όπως στοιχεία των κυττάρων του οργανισμού ή από εξωγενή αντιγόνα όπως μικρόβια, ιοί, μυκοβακτηρίδια και από τα αντίστοιχα αντισώματα. Τα μεγάλα ανοσοσυμπλέγματα δεσμεύονται από το ΔΕΣ ενώ τα μικρά μέσω της κυκλοφορίας μπορεί να εναποτεθούν στην βασική μεμβράνη των σπειραμάτων ή άλλων οργάνων στόχου. Η εναπόθεση των ανοσοσυμπλεγμάτων οδηγεί στην ενεργοποίηση του συμπληρώματος, στην παραγωγή αναφυλατοξίνης (C3a, C5a), στην χημειοταξία των πολυμορφοπυρήνων, στην φαγοκυττάρωση και την καταστροφή των ιστών. Στον τύπο αυτό περιλαμβάνονται η ορονοσία, οι αγγειίτιδες, η μεταστρεπτοκοκκική νεφρίτιδα, ενδοκαρδίτιδα κ.α. Τύπος IV: Αντίδραση υπερευαισθησίας επιβραδυνομένου τύπου. Στην αντίδραση αυτή τον κύριο ρόλο παίζουν τα ενεργοποιημένα Τ λεμφοκύτταρα και τα μακροφάγα τα οποία αμέσως μετά την είσοδο του αντιγόνου τα κύτταρα αυτά εκκρίνουν κυτταροκίνες οι οποίες βοηθούν στην συσσώρευση φλεγμονωδών κυττάρων στην περιοχή η οποία εκδηλώνεται με ερυθρότητα, οίδημα και διήθηση. Στην αντίδραση αυτή ανήκει η δερμοαντίδραση Mantoux, η δερματίτιδα εξ επαφής και οι αντιδράσεις κοκκιωματώδους τύπου. 9

10 ΑΤΟΠΙΚΑ ΝΟΣΗΜΑΤΑ Στην υπερευαισθησία τύπου Ι ανήκουν νοσήματα τα οποία ονομάζονται ατοπικά. Στα ατοπικά νοσήματα ανήκουν η ατοπική δερματίτιδα, η κνίδωση, η αλλεργική ρινίτιδα, η αλλεργική επιπεφυκίτιδα, το άσθμα και ο πυρετός εκ χόρτου, τα οποία προκαλούνται από την παραγωγή IgE αντισωμάτων 5. Αυτή είναι η κλασσική αντίδραση υπερευαισθησίας και συμβαίνει σε δευτερόλεπτα ή λεπτά από την επαφή με το αλλεργιογόνο. Η IgE ενεργοποιεί τα σιτευτικά κύτταρα τα οποία απελευθερώνουν αγγειοδραστικές αμίνες, λευκοτριένια και κυτταροκίνες όπως ακριβώς κάνουν και σε μία λοίμωξη. Οι IgE αλλεργικές αντιδράσεις είναι η συχνότερη αιτία πρόκλησης συμπτωμάτων στα κατά τα άλλα υγιή άτομα. ΑΙΤΙΟΛΟΓΙΚΟΙ ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ Στην αιτιολογία των ατοπικών νοσημάτων εμπλέκονται τόσο περιβαλλοντικοί παράγοντες όσο και το γενετικό υπόβαθρο. Παραμένει ακόμα ασαφές γιατί η αλλεργία και η επακόλουθη ανάπτυξη αλλεργικών νοσημάτων ιώνται σε μερικά παιδιά, ενώ σε κάποια άλλα όχι 6. Η αυξανόμενη συχνότητα εμφάνισης αλλεργικών νοσημάτων τα τελευταία χρόνια, ιδιαίτερα στις ανεπτυγμένες χώρες, υποδηλώνει τη δυναμική επιρροή των βελτιωμένων συνθηκών υγιεινής και του καλύτερου ελέγχου των μολυσματικών ασθενειών στην ανάπτυξη αλλεργιών και έμμεσα στο ατοπικό άσθμα 6. Περιβαλλοντικοί παράγοντες Ο κίνδυνος εμφάνισης άσθματος φαίνεται να είναι συνδυασμός διαφόρων παραγόντων του δυτικού τρόπου ζωής, όπως η διαβίωση σε εσωτερικό περιβάλλον, η διατροφή, η ατμοσφαιρική ρύπανση και το άγχος 7-9. Η διάρκεια και ο τύπος της έκθεσης σε διάφορους λοιμογόνους παράγοντες καθώς και ο χρόνος που λαμβάνει χώρα αυτή η έκθεση έχει αποδειχθεί ότι είτε προωθούν είτε καταστέλλουν την φλεγμονώδη διαδικασία και επηρεάζουν την εξέλιξη του άσθματος 7, Αλλαγές στο περιβάλλον και στους επικρατούντες λοιμογόνους παράγοντες αποτρέπει τη μετατόπιση των ειδικών αλλεργικών αντιδράσεων από Th2 σε Th1 10

11 φαινότυπο και μπορεί κάτι τέτοιο να είναι κρίσιμο για την αύξηση της επίπτωσης των ατοπικών διαταραχών 7,13. Εντούτοις, επιδημιολογικές παρατηρήσεις έχουν δείξει ότι και αυτοάνοσες διαταραχές οι οποίες υπόκεινται σε Th1 απόκριση έχουν επίσης αυξηθεί 14. Οικογενείς παράγοντες Η παρουσία πολλών ασθματικών ατόμων στην ίδια οικογένεια μπορεί να συνάγει είτε ότι οι συγγενείς αυτοί φέρουν κάποια κοινά γονίδια είτε ότι διαβιούν στο ίδιο περιβάλλον. Μια μελέτη με μονοζυγωτικούς διδύμους έδειξε μεγαλύτερα ποσοστά συμφωνίας απ ότι στα διζυγωτικά δίδυμα 15. Ένα ιστορικό άσθματος της μητέρας σχετίζεται με αυξημένο κίνδυνο εμφάνισης άσθματος. Είναι δυνατό ότι η μητρική επιρροή σε ένα αναπτυσσόμενο ανοσοποιητικό σύστημα δεν περιορίζεται μόνο στην εμβρυϊκή ζωή αλλά μπορεί επίσης να επηρεάσει και μετέπειτα μέσω του μητρικού γάλακτος και των περιβαλλοντικών συνθηκών Το φύλο Το άρρεν φύλο είναι ένας παράγοντας κινδύνου για το άσθμα μέχρι την εφηβεία. Η εξήγηση για αυτή τη διαφορά δεν είναι ξεκάθαρη. Τα αγόρια έχουν χαμηλότερες εκπνευστικές ροές σε δεδομένους πνευμονικούς όγκους σε σχέση με τα κορίτσια. Πιθανόν, στο πρώτο έτος της ζωής τόσο ανοσολογικοί όσο και πνευμονικοί παράγοντες είναι εξίσου σημαντικοί. Η επικράτηση της επίπτωσης του άσθματος στα αγόρια έναντι των κοριτσιών αλλάζει κατά τη διάρκεια της εφηβείας και σ αυτή την αντιστροφή φαίνεται να υπεισέρχονται ορμονικές μεταβολές συμπεριλαμβανομένης και της πρώιμης εμμηναρχής. Επίσης το μέγεθος των αεραγωγών αυξάνει με ταχύτερο ρυθμό στα αγόρια σε σχέση με τα κορίτσια 16,19,20. Η λεπτίνη είναι μία πεπτιδική ορμόνη η οποία παράγεται από τα λιποκύτταρα και φαίνεται πως δρα κυρίως μέσω ειδικών υποδοχέων στον υποθάλαμο. Τα επίπεδα της λεπτίνης στον ορό φαίνεται να έχουν μία θετική συσχέτιση με τον δείκτη μάζας σώματος (ΔΜΣ-BMI). Πολλές μελέτες έχουν δείξει και μία σχέση μεταξύ αυξημένου ΔΜΣ και άσθματος. Τα αυξημένα επίπεδα λεπτίνης στον ορό ασθματικών αγοριών 11

12 μπορεί εν μέρει να εξηγήσει την αυξημένη επίπτωση του παιδικού άσθματος στο αρσενικό φύλο 7,21. Επιπλέον τα αγόρια έχουν σοβαρότερη υπερευαισθησία των αεραγωγών και αυτός μπορεί να είναι ένας ακόμη παράγοντας που συμβάλλει στην υψηλότερη επίπτωση του παιδικού άσθματος στα αγόρια 7,22. Γενετικοί παράγοντες Το άσθμα είναι μία περίπλοκη γενετική διαταραχή με ποικιλότητα ως προς την φαινοτυπική έκφραση. Έχουν αναφερθεί πολυάριθμοι γονιδιακοί τόποι και υποψήφια γονίδια που φαίνεται πως σχετίζονται με το άσθμα ή με άλλους φαινότυπους που σχετίζονται με το άσθμα όπως ατοπία, αυξημένα επίπεδα IgE και βρογχική υπερευαισθησία. Οι κλινικές όμως επιπτώσεις των γενετικών πολυμορφισμών παραμένουν κατά ένα μεγάλο μέρος ακαθόριστες 7, Το 1999, οι Baldini και συν. έδειξαν μια σχέση μεταξύ ενός πολυμορφισμού του προαγωγέα του CD14 (CD14*C-159T) και αυξημένων επιπέδων διαλυτού CD14 στον ορό και ελαττωμένης ολικής IgE στον ορό. Διάφορες μελέτες υποστηρίζουν έναν προστατευτικό ρόλο για το CD14*C-159T στην αλλεργία, ενώ άλλοι έχουν αποτύχει να παρουσιάσουν μια συσχέτιση. Προτείνεται ότι αυτές οι αντικρουόμενες παρατηρήσεις μπορούν να προκύψουν από τις διαφορές στις περιβαλλοντικές συνθήκες που είναι ουσιαστικές για τη ρύθμιση της γονιδιακής έκφρασης του CD14 7,26. Η περιβαλλοντική δύναμη ερεθισμάτων προκαλεί τα επιγενή στοιχεία που έχουν επιπτώσεις στην έκφραση γονιδίων και τη φαινοτυπική έκβαση, και οι αλληλεπιδράσεις υπόκεινται στην αλλαγή με την πάροδο του χρόνου ανάλογα με το αναπτυξιακό κράτος και το ανοσοποιητικό περιβάλλον, κατά τέτοιο τρόπο ώστε ένας περιβαλλοντικός διακόπτης μπορεί να είναι ικανός της απόσπασης διαφορετικής και ακόμη και απέναντι από τους άνοσους φαινότυπους 7,26. Η σχετικότητα των συνδυασμών πολλαπλάσιων γενετικών και περιβαλλοντικών παραγόντων στο περιστατικό και τη φυσική ιστορία των αλλεργικών αναταραχών έχει συζητηθεί εκτενώς από τον von Mutius. Τα τελευταία χρόνια έχει επιτευχθεί η κλωνοποίηση δύο γονιδίων που έχουν σχετισθεί με αυξημένη ευαισθησία στην ανάπτυξη άσθματος, τα ADAM33 και PHF11 7, Το μοντέλο έκφρασης του ADAM33, σε συνδυασμό με τις γνωστές 12

13 λειτουργίες των μελών της οικογένειας ADAM υποστηρίζει ότι αυτό έχει κάποιο ρόλο περισσότερο στην αναδιαμόρφωση των αεροφόρων οδών παρά στην ανάπτυξη της αλλεργικής φλεγμονής 7,27,28. Όσον αφορά το PHF11, έχουν βρεθεί διάφορες παραλλαγές ως προς το μάτισμα (splicing) που εκφράζονται σε Τ και Β λεμφοκύτταρα σε διαφορετικά επίπεδα ενεργοποίησης. Μια από τις παραλλαγές PHF11 που δεν συνδέεται με τα επίπεδα της IgE στον ορό συνδέεται με υψηλές συγκεντρώσεις IgM στον ορό 29. ΠΑΘΟΦΥΣΙΟΛΟΓΙΑ ΑΤΟΠΙΚΩΝ ΝΟΣΗΜΑΤΩΝ Η αντίδραση υπερευαισθησίας τύπου Ι παίζει κεντρικό ρόλο στην παθογένεια των αλλεργικών ατοπικών παθήσεων (άσθμα, ρινίτις, αναφυλαξία, κνίδωση, έκζεμα), που η συχνότητα της ανέρχεται σε 12-20% του γενικού πληθυσμού. Συνιστά μια δυσμενή για τον ανθρώπινο οργανισμό έκφραση των λειτουργιών του αμυντικού του συστήματος, το οποίο εκτρέπεται και «επιτίθεται» εναντίον ακίνδυνων ουσιών (γύρεις, τρόφιμα, συστατικά της οικιακής σκόνης) που ονομάστηκαν αλλεργιογόνα 5. Προϋπόθεση της έκλυσης της ανοσοαντίδρασης τύπου Ι είναι η προηγούμενη έκθεση του ανοσιακού συστήματος στο αλλεργιογόνο, η οποία οδηγεί στην παραγωγή ειδικών γι αυτό IgE σε υψηλά επίπεδα στον ορό. Μετά την είσοδο του αλλεργιογόνου στον οργανισμό, αυτό προσλαμβάνεται από τα αντιγονοπαρουσιαστικά κύτταρα τα οποία ενεργοποιούν τα Th (βοηθητικά) λεμφοκύτταρα. Τα τελευταία με τη σειρά τους παράγουν διάφορες κυτταροκίνες, κυρίως IL-4, μέσω των οποίων διεγείρονται τα Β-λεμφοκύτταρα προς απρόσφορη παραγωγή και έκκριση IgE. Οι ειδικές IgE προσκολλώνται μέσω υποδοχέων υψηλής συγγένειας (FceRI) στην επιφάνεια των σιτευτικών κυττάρων των ιστών και των βασεόφιλων κυττάρων του αίματος και παραμένουν σε κατάσταση ετοιμότητας (φάση ευαισθητοποίησης). Όταν το αλλεργιογόνο επαναδιεισδύσει στον οργανισμό του αλλεργικού ατόμου, γεφυρώνει-συνδέει, 2 παρακείμενα προσχηματισμένα μόρια IgE και ενεργοποιεί μια σειρά από βιοχημικές μεταβολές στη μεμβράνη και στο κυτταρόπλασμα που τελικά οδηγούν στην απελευθέρωση ουσιών με έντονες βιολογικές δράσεις, των μεσολαβητών (εικόνα 1). Μερικές από τις μεσολαβητικές ουσίες βρίσκονται αποθηκευμένες σε κυτταροπλασματικά κοκκία (προσχηματισμένοι 13

14 μεσολαβητές), ενώ άλλες παράγονται μετά την πυροδότηση της αλλεργικής αντίδρασης (νεοσχηματιζόμενοι μεσολαβητές). Η δράση των μεσολαβητών στα όργανα-στόχους προκαλεί τα συμπτώματα της αλλεργικής νόσου. Οι μεσολαβητές αυτοί περιλαμβάνουν αγγειοκινητικές ουσίες (υπεύθυνες για την πρόκληση σύσπασης ή χάλασης των μικρών αιμοφόρων αγγείων καθώς και την αύξηση της διαβατότητας των τριχοειδών αγγείων), χημειοτακτικές ουσίες (οι οποίες προσελκύουν άλλα φλεγμονώδη κύτταρα στον τόπο της αντίδρασης), ένζυμα και πρωτεογλυκάνες που προκαλούν ιστικό τραύμα, αλλά συγχρόνως αποτελούν και σημαντικό μηχανισμό περιορισμού και αποκατάστασης της ιστικής βλάβης 30. Πιο συγκεκριμένα, οι βιοχημικές μεταβολές που συμβαίνουν στην μεμβράνη και στο κυτταρόπλασμα των σιτευτικών και βασεόφιλων κυττάρων, υπό την επίδραση του αλλεργιογόνου μέσω IgE μορίων αφορούν, αφ ενός μεν στη διέγερση της αδενυλοκυκλάσης προς μετατροπή του ATP σε c-amp, αφ ετέρου δε στη διέγερση των φωσφολιπασών της μεμβράνης (C και A2) προς απελευθέρωση αραχιδονικού οξέος 31. Η αύξηση του c- AMP συμβάλλει στην αποκοκκίωση των σιτευτικών και βασεόφιλων κυττάρων και στην εξωκυττάρια απελευθέρωση ισταμίνης, πρωτεογλυκανών, ενζύμων (προσχηματισμένοι μεσολαβητές). Η ελευθέρωση του αραχιδονικού οξέος οδηγεί με την οδό της κυκλοοξυγενάσης στην παραγωγή προσταγλανδινών (PGs) και με την οδό της λιποοξυγενάσης στην παραγωγή λευκοτριενίων (LTs), γνωστοί ως νεοσχηματιζόμενοι μεσολαβητές 32 (εικόνα 2, 3). 14

15 Εικόνα 1. Αντίδραση υπερευαισθησίας τύπου Ι ( A06F-BE64D4C4C305/0/allergicReaction.jpg) 15

16 Εικόνα 2. Πυροδότηση αλλεργικής αντίδρασης ( Εικόνα 3. Βιοχημικές μεταβολές που συμβαίνουν στην μεμβράνη και στο κυτταρόπλασμα των σιτευτικών και βασεόφιλων κυττάρων, υπό την επίδραση του αλλεργιογόνου μέσω IgE μορίων ( IgE%20receptor%20signaling.jpg) 16

17 Η απελευθέρωση των προαναφερθέντων μεσολαβητών αμέσου τύπου υπερευαισθησίας κυρίως ισταμίνης, PGD2, LTC4 και ενζύμων που παράγουν κινίνες παρατηρείται μέσα σε λίγα λεπτά στην πρώιμη φάση της αντίδρασης υπερευαισθησίας τύπου I και προκαλούν την κλασσική αλλεργική αντίδραση που χαρακτηρίζεται από 33 (εικόνα 4) : Α) Αύξηση διαβατότητας τριχοειδών, που μπορεί να εξηγήσει κνίδωση και αγγειοοίδημα (σχηματισμός πομφού-οιδήματος). Β) Αύξηση σύσπασης λείων μυϊκών ινών, που μπορεί να εξηγήσει κοιλιακά άλγη και βρογχόσπασμο. Γ) Αγγειοδιαστολή, που μπορεί να εξηγήσει τόσο την πτώση της πίεσης, όσο και τα διάφορα εξανθήματα. Δ) Αύξηση έκκρισης βλέννης, που δικαιολογεί ρινόρροια και βρογχόρροια. Ε) Αύξηση ερεθισμού αισθητικών ινών, που δημιουργεί τον κνησμό. Η άμεση αλλεργική αντίδραση που προκαλείται από την αποκοκκίωση των σιτευτικών κυττάρων, ακολουθείται από μια πιο εμμένουσα φλεγμονή, γνωστή ως «όψιμη αλλεργική αντίδραση», η οποία αναπτύσσεται μετά από 8-12 ώρες περίπου. Συνήθως, η επιβραδυνόμενη φάση δεν συμβαίνει χωρίς την πρώιμη φάση αν και υπάρχουν ενδείξεις ότι αυτό μπορεί να συμβεί. Η εγκατάσταση της όψιμης φάσης και η εκ νέου ενεργοποίηση των δραστικών κυττάρων της φλεγμονής προκαλείται από την απελευθέρωση ανασχηματιζομένων μεσολαβητών, όπως λευκοτριένια, κυτταροκίνες και χημειοκίνες από τα σιτευτικά κύτταρα. Έτσι η επανεμφάνιση ισταμίνης, κινινών, λευκοτριενών (LTB4), PAF, χημειοτακτικών παραγόντων (NCE, ECF) συνοδεύεται από μια τεράστια εισροή κυττάρων στον τόπο της αντίδρασης, κυρίως ηωσινόφιλα, ουδετερόφιλα, βασεόφιλα και λιγότερο μαστοκύτταρα. Η φάση αυτή μπορεί να διαρκέσει ώρες και να λυθεί ή να ακολουθηθεί από μια χρόνια φάση με άθροιση μακροφάγων και ινοβλαστών, με συνέπεια ιστική καταστροφή. Αυτή η φάση θα μπορούσε να εξηγήσει το παρατεινόμενο οίδημα και τη σκληρότητα του ιστού καθώς και τον παρατεινόμενο βρογχόσπασμο ή τη ρινική απόφραξη. Επομένως, η άμεση και όψιμη φάση της αλλεργικής φλεγμονής συνιστούν τις κλινικές εκδηλώσεις μιας συνεχιζόμενης φλεγμονώδους αντίδρασης των ιστών, που εκλύεται με τη χορήγηση του αλλεργιογόνου

18 Εικόνα 4. Κλασσική αλλεργική αντίδραση ( Η δράση της ισταμίνης Η ισταμίνη είναι η αμίνη που προκύπτει από αποκαρβοξυλίωση του αμινοξέος ιστιδίνη και η αντίδραση καταλύεται από το ένζυμο δεκαρβοξυλάση της L-ιστιδίνης (Εικόνα 5). Μετά τον σχηματισμό της είτε αποθηκεύεται είτε αδρανοποιείται Εικόνα 5. Το μόριο της ισταμίνης ( 3histamine.jpg) 18

19 γρήγορα. Είναι ένας σημαντικός αγγειοκινητικός διαμεσολαβητής και το μεγαλύτερο ποσό ισταμίνης του σώματος βρίσκεται στα κοκκία των σιτευτικών κυττάρων (στους περιφερικούς ιστούς) και των βασεόφιλων κυττάρων (στο αίμα). Επιπλέον βρίσκεται στο ΚΝΣ και στα εντεροχρωμαφινικά κύτταρα του στομάχου 37. Τα κοκκία ισταμίνης αποτελούν περίπου το 70% του βάρους ενός σιτευτικού κυττάρου. Τα σιτευτικά κύτταρα έχουν ειδικούς υποδοχείς για το Fc τμήμα των IgE αντισωμάτων τα οποία και συνδέονται με υψηλή συγγένεια και ειδικότητα. Η σύνδεση ενός μονομερούς IgE σε έναν υποδοχέα δεν προκαλεί καμία αλλαγή ούτε οδηγεί σε ενεργοποίηση και αποκοκκίωση του σιτευτικού κυττάρου. Αυτό συμβαίνει μόνο όταν ένα αλλεργιογόνο προκαλέσει τη διασύνδεση δύο παρακείμενων IgE πάνω στην κυτταρική επιφάνεια σιτευτικού 38. Εμπλέκεται στις τοπικές ανοσολογικές απαντήσεις και αποτελεί τον πρώτιστο προφλεγμονώδη μεσολαβητή της αλλεργικής φλεγμονής. Μπορούμε δηλαδή να πούμε πως μετά την αποκκοκίωση των σιτευτικών κυττάρων και των βασεοφίλων η συγκέντρωση της ισταμίνης στην περιοχή της φλεγμονής είναι πολύ μεγαλύτερη από τη συγκέντρωση των υπολοίπων μεσολαβητών που απελευθερώνονται 39. Επιπλέον η ισταμίνη διαδραματίζει σημαντικό ρόλο στη φυσιολογική λειτουργία του εντέρου ενώ στο ΚΝΣ έχει δράση νευροδιαβιβαστή 40. Η δράση της ισταμίνης συνίσταται: (α) Στην πρόκληση της υπερευαισθησίας όπως την αγγειοδιαστολή, το οίδημα, την αυξημένη διαπερατότητα των αγγείων και τη σύσπαση των λείων μυϊκών ινών (Rang και συν. 1995). Η αυξημένη διαπερατότητα των αγγείων επιτρέπει την εξοίδηση στοιχείων, διαμέσου των τριχοειδών, από την κυκλοφορία στους περιφερικούς ιστούς και έτσι προκαλείται η κλασσική ρινόρροια και τα υγρά μάτια στις αλλεργίες (Sompayrac, 1999). (β) Στην πρόκληση έκκρισης γαστρικού υγρού μέσω ενεργοποίησης των Η2 υποδοχέων. Με αυτό τον τρόπο εμπλέκεται και στο σχηματισμό του πεπτικού έλκους. (γ) Στην σύσπαση των λείων μυϊκών ινών του ειλεού, των βρόγχων, των βρογχιολίων, και της μήτρας μέσω ενεργοποίησης των Η1 υποδοχέων. Επίσης μπορεί να εμπλέκεται στον αυξημένο περισταλτισμό του εντέρου στις τροφικές αλλεργίες (Abbas και συν. 1994). Στους ασθματικούς ασθενείς βρέθηκε ότι η ισταμίνη αυξάνει τον τόνο των μυϊκών ινών του αεραγωγού και προκαλεί οίδημα του βλεννογόνου και αύξηση των εκκρίσεων περιορίζοντας έτσι τη ροή του αέρα. Αντίθετα, σε μη 19

20 ασθματικά άτομα, η ενεργότητα της ισταμίνης στο βρογχικό δέντρο είναι περιορισμένη (Goldie, 1990). (δ) Στο Καρδιαγγειακό Σύστημα επιδρά στους Η1 υποδοχείς, προκαλώντας αγγειοδιαστολή και τη σύνθεση και άλλων αγγειοδιασταλτικών ουσιών από τα ενδοθηλιακά κύτταρα, όπως είναι η προστακυκλίνη και το μονοξείδιο του αζώτου. Επίσης, επιδρώντας στους Η2 υποδοχείς αυξάνει τον καρδιακό ρυθμό και τον ΚΛΟΑ. (ε) Στην πρόκληση κνησμού στο δέρμα λόγω ερεθισμού των ελεύθερων νευρικών απολήξεων. (στ) Στον ρινικό βλεννογόνο όπου βρίσκονται σιτευτικά κύτταρα τα οποία μπορεί να έχουν στην επιφάνειά τους συνδεδεμένες IgE ανοσοσφαιρίνες. Με την αναπνοή, ο ρινικός βλενογόννος έρχεται σε επαφή με διάφορα αντιγόνα της ατμόσφαιρας, κάποια από τα οποία μπορούν να δράσουν ως αλλεργιογόνα. Η σύνδεση των αλλεργιογόνων με τις IgE του ρινικού βλενογόννου οδηγεί σε πταρμό (λόγω ερεθισμού νευρικών απολήξεων από την απελευθερωμένη ισταμίνη), υπερέκκριση βλέννης (λόγω ερεθισμού των βλεννογόνων αδένων) και ρινική συμφόρηση λόγω αγγειοδιαστολής και αύξησης της τριχοειδικής διαπερατότητας (Monroe και συν. 1997). ΑΝΟΣΙΑΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΚΑΙ ΑΤΟΠΙΚΑ ΝΟΣΗΜΑΤΑ Η αυξανόμενη συχνότητα εμφάνισης αλλεργικών νοσημάτων τα τελευταία χρόνια, ιδιαίτερα στις ανεπτυγμένες χώρες, υποδηλώνει τη δυναμική επιρροή των βελτιωμένων συνθηκών υγιεινής και του καλύτερου ελέγχου των μολυσματικών ασθενειών στην ανάπτυξη αλλεργιών και έμμεσα στο ατοπικό άσθμα 6. Έχει προταθεί ότι η ελαττωμένη μικροβιακή έκθεση σε μικρή ηλικία οδηγεί τα ειδικά αλλεργικά Τ-μνημονικά λεμφοκύτταρα σε μία πόλωση Th2 ανοσιακής απάντησης έναντι της Th1. Δεν είναι ξεκάθαρο το κατά πόσο οι λιγότερες μικροβιακές εκθέσεις αποτελούν το μοναδικό περιβαλλοντικό ερέθισμα για αυτό το ανοσιακό αποτέλεσμα. Πάντως η ενεργοποίηση των Th2 λεμφοκυττάρων και η έκκριση κυτταροκινών όπως οι ιντερλευκίνες IL-4, IL-5 και IL-13 είναι υπεύθυνες για τον καταρράκτη ενεργοποίησης των ηωσινοφίλων και την παραγωγή IgE που είναι απαραίτητα για την ανάπτυξη της αλλεργικής φλεγμονής 6,41-43 (εικ. 6, 7). 20

21 Εικόνα 6. Έκλυση ισταμίνης ( Τα Th1 και Th2 υποσύνολα αναπτύσσονται από τα ίδια πρόδρομα κύτταρα τα οποία είναι παρθένα (naive) CD4+ Τ-λεμφοκύτταρα και ο τύπος της διαφοροποίησης καθορίζεται από την παρουσία διαφόρων περιβαλλοντικών ερεθισμάτων. Η Εικόνα 7. Δράσεις της ισταμίνης ( διαφοροποίηση προς Th2 απόκριση έρχεται ως απάντηση σε διάφορα αλλεργιογόνα (ή έλμινθες) μέσω της ενεργοποίησης αντιγονοπαρουσιαστικών κυττάρων υπό την επίδραση της ιντερλευκίνης 4 (IL-4) 6,44,45. Τα ενεργοποιημένα Th2 λεμφοκύτταρα παράγουν IL-4, IL-13 και IL-5 που είναι υπεύθυνα για την παραγωγή IgE από τα Β- λεμφοκύτταρα, την ενεργοποίηση και στρατολόγηση ηωσινοφίλων και τέλος την 21

22 παραγωγή βλέννας. Αντίθετα, η διαφοροποίηση προς Th1 πραγματοποιείται υπό την επίδραση της IL-12 ως απάντηση σε βακτήρια. Στη συνέχεια τα διαφοροποιημένα Th1 κύτταρα εκκρίνουν ιντερφερόνη-γ 6,46. Αρχικά προτάθηκε η υπόθεση της υγιεινής ( hygiene hypothesis). Αυτή περιλαμβάνει ένα ανοσολογικό μοντέλο ανισσόροπης Th1/Th2 απόκρισης. Νεότερες μελέτες όμως δείχνουν ότι οι ανοσολογικοί μηχανισμοί που εμπλέκονται στην αλλεργία και το άσθμα είναι πιο περίπλοκοι και δεν μπορούν να εξηγηθούν μόνο με την αποτυχία της μετατόπισης από Th2 σε Th1 απάντηση 6. Στην πραγματικότητα, εάν συνέβαινε αυτό και ήταν τόσο απλό, τότε δεν θα έπρεπε να παρατηρείται η αυξανόμενη συχνότητα τόσο διαφόρων αυτοάνοσων νοσημάτων (που έχουν κυρίως Th1 απάντηση) όπως η πολλαπλή σκλήρυνση, ΣΔ τύπου Ι και φλεγμονώδεις νόσοι του εντέρου όσο και αλλεργικές παθήσεις (κυρίως Th2 απάντηση) 6,47. Ένα πρόσθετο στοιχείο κατά της διχοτομίας Th1/Th2 παρέχεται από μελέτες που καταδεικνύουν έναν γενικά μειωμένο λεμφοκυτταρικό πολλαπλασιασμό (προκαλούμενος από την επίδραση διαφόρων αλλεργιογόνων) καθώς ελαττωμένη παραγωγή Th1 και Th2 κυτταροκινών κατά τη γέννηση 6, Υπάρχουν ισχυρές ενδείξεις ότι τα περιφερικά ρυθμιστικά Τ-λεμφοκύτταρα (T-regulatory cells) διαδραματίζουν ένα κρίσιμο ρόλο στον έλεγχο των Τ-κυτταρικών απαντήσεων καταστέλλοντας τον λεμφοκυτταρικό πολλαπλασιασμό και την παραγωγή κυτταροκινών 6,45. Έχει επίσης προταθεί πως μια ανοσολογική καταστολή των Τ-ρυθμιστικών κυττάρων μπορεί να εμπλέκεται στην παρατηρούμενη στροφή προς Th2 απάντηση στους ατοπικούς ασθενείς 6,47,51,52. Αν και υπάρχουν τα επιδημιολογικά στοιχεία για να υποστηρίξουν τη λεγόμενη υπόθεση της υγιεινής, η ανοσολογική της βάση παραμένει αντιφατική. Οι λόγοι για τους οποίους παρατηρείται αυτή η ασυνέπεια στις ανοσολογικές μελέτες μπορούν εν μέρει να αποδοθούν στην περιορισμένη in vitro ανάλυση μελετών στον άνθρωπο. Η μελέτη της ανοσολογικής απάντησης στο περιφερικό αίμα δίνει περιορισμένες πληροφορίες για την περίπλοκη φύση του ανθρώπινου ανοσολογικού συστήματος. Άλλοι παράγοντες που θα μπορούσαν να συνεισφέρουν στα αντικρουόμενα αποτελέσματα περιλαμβάνουν κοόρτες με μικρού μεγέθους δείγματα, διαφορετικές ηλικιακές ομάδες και διαφορετικά χαρακτηριστικά αυξημένου κινδύνου αλλεργίας και αλλεργικών νοσημάτων και διαφορές στις εργαστηριακές τεχνικές. Για παράδειγμα, κάποιοι ερευνητές χρησιμοποιούν αλλεργιογόνα αντί για μιτογόνα ερεθίσματα και μετρούν το mrna αντί των πρωτεϊνών. Παρ όλες αυτές τις ανακολουθίες, έχουμε κερδίσει πολύτιμες πληροφορίες σχετικά με τις πρώιμες 22

23 ανοσολογικές απαντήσεις που εμπλέκονται στα ατοπικά νοσήματα. Φαίνεται πως τόσο γενετικοί παράγοντες όσο και περιβαλλοντικές επιδράσεις στην πρώιμη ζωή είναι κριτικής σημασίας στον καθορισμό του τύπου της ανοσιακής απάντησης που εμπλέκεται στην εκδήλωση αλλεργίας και άσθματος 6. Οι αλλεργικές αντιδράσεις συμβαίνουν όταν ένα ευαισθητοποιημένο άτομο επανεκτίθεται στην ίδια αβλαβή ουσία, το αλλεργιογόνο. Αυτές οι αντιδράσεις δεν συμβαίνουν όταν ένα αθώο άτομο πρωτοεκτίθεται στο αλλεργιογόνο διότι η αρχική ειδική απόκριση χρειάζεται χρόνο και συνήθως δεν προκαλεί κανένα σύμπτωμα. Όταν όμως το άτομο ευαισθητοποιηθεί και παραχθούν ειδικά αντισώματα ή Τ- κύτταρα που αντιδρούν με το αλλεργιογόνο, τότε οποιαδήποτε έκθεση στο αντιγόνο αυτό προκαλεί συμπτώματα. Η ανοσολογική απάντηση στο αλλεργιογόνο είναι παρόμοια με την απόκριση σε οποιοδήποτε άλλο αντιγόνο, αλλά αφού η ξένη ουσία είναι αβλαβής, η παθολογοανατομική βλάβη που παρατηρείται οφείλεται στην ίδια την ανοσολογική αντίδραση. Οι περισσότερες κοινές αλλεργίες προκαλούνται από την παραγωγή IgE αντισωμάτων. Αυτή είναι η κλασσική αντίδραση υπερευαισθησίας και συμβαίνει σε δευτερόλεπτα ή λεπτά από την επαφή με το αλλεργιογόνο. Η IgE ενεργοποιεί τα σιτευτικά κύτταρα τα οποία απελευθερώνουν αγγειοδραστικές αμίνες, λευκοτριένια και κυτταροκίνες όπως ακριβώς κάνουν και σε μία λοίμωξη. Οι IgE αλλεργικές αντιδράσεις είναι η συχνότερη αιτία πρόκλησης συμπτωμάτων στα κατά τα άλλα υγιή άτομα. Τα περισσότερα αλλεργιογόνα είναι σχετικά μικρά, εξόχως διαλυτά μόρια πρωτεϊνών τα οποία συνήθως εισπνέονται ως αποξηραμένα σωματίδια. Το αλλεργιογόνο διαχωρίζεται από το σωματίδιο επειδή διαχέεται εύκολα στον βλεννογόνο. Υπάρχουν άνθρωποι που αναπτύσσουν τόσο έντονες ανοσολογικές απαντήσεις μέσω της IgE που μπορεί είναι επικίνδυνες και για τη ζωή. Τ-ρυθμιστικά κύτταρα Η αποτυχία μιας ανοσολογικής εκτροπής από μία Th2 αλλεργική απάντηση σε μια Th1 ανοσολογική απάντηση έχει προταθεί ως ένας μηχανισμός υπεύθυνος για την ανάπτυξη αλλεργικών παθήσεων που σχετίζεται με την μειωμένη συχνότητα έκθεσης σε βακτήρια στην πρώιμη ζωή. Νεότερα στοιχεία δείχνουν ότι η απορρύθμιση του ανοσοποιητικού στις αλλεργίες και το άσθμα δεν μπορεί να εξηγηθεί ικανοποιητικά 23

24 απλά από τη διχοτομία Th1/Th2. Ένας άλλος μηχανισμός εμπλέκει τα Τ- ρυθμιστικά/κατασταλτικά κύτταρα. Έχει καταδειχθεί ότι τα μητρικά Τ-ρυθμιστικά κύτταρα δρουν έτσι ώστε να καταστέλλουν αυτοάνοσες απαντήσεις και δημιουργούν μία ανοσολογική ομοιόσταση στην εμβρυομητρική σχέση. Η παρουσία Τ- ρυθμιστικών κυττάρων μπορεί να εξηγήσει τον μικρότερο λεμφοκυτταρικό πολλαπλασιασμό και τη μικρότερη παραγωγή επαγωγικών κυτταροκινών που παρατηρούνται στο αίμα των ομφάλιων αγγείων και των νεογνών σε σύγκριση με το αίμα των ενηλίκων. Όπως προαναφέρθηκε, σε μερικές μελέτες βρέθηκε ελάττωση τόσο των Th1 όσο και των Th2 κυτταροκινών κατά τη γέννηση. Σ αυτές τις μελέτες βρέθηκε μια παρατηρούμενη αυξημένη παραγωγή Th2 κυτταροκινών σε παιδιά με ατοπία ή αλλεργικά νοσήματα. Επιπλέον, βρέθηκαν διάφοροι τύποι Τ-ρυθμιστικών κυττάρων τα περισσότερα εκ των οποίων αναγνωρίστηκαν λόγω της παραγωγής IL- 10 και TGF-b από αυτά 6,45 (εικ. 8). Εικόνα 8. Λειτουργία Τ-ρυθμιστικών κυττάρων ( Μια πρόσφατη μελέτη περιέγραψε ότι τα Τ-ρυθμιστικά κύτταρα απαντούν ευθέως σε προφλεγμονώδη βακτηριακά προϊόντα, και πιθανόν αυτός να είναι ένας μηχανισμός ο οποίος συμβάλει στον έλεγχο της φλεγμονής. Επιπλέον, ο ελαττωμένος αντιγονικός ερεθισμός, ως αποτέλεσμα των λιγότερων λοιμώξεων στην παιδική ηλικία, έχει συσχετιστεί με τα ελαττωμένα επίπεδα Τ-ρυθμιστικών κυτταροκινών (IL- 10 αλλά και TGF-b). Έχει προταθεί ότι μια ανοσολογική καταστολή των Τ- 24

25 ρυθμιστικών κυττάρων μπορεί να εμπλέκεται στην παρέκκλιση προς μια Th2 ανοσολογική απάντηση ανάμεσα στα ατοπικά άτομα 47,51,52. Th1 κυτταροκίνες Η σχέση μεταξύ Th1 απάντησης και ατοπικών νοσημάτων είναι περισσότερο αντιφατική. Οι ασυμφωνία μεταξύ μελετών μπορεί να αποδοθεί στις λεπτές διαφορές των εργαστηριακών μεθόδων ή στο σχεδιασμό της κάθε έρευνας. Εναλλακτικά, αυτές οι διαφορές μπορεί να σημαίνουν ότι οι ανοσολογικοί μηχανισμοί που εμπλέκονται στον καθορισμό μιας αλλεργίας είναι περισσότερο πολύπλοκοι από μια απλή διχοτομία Th1/Th2 6. Μερικές μελέτες δεν βρήκαν καμία συσχέτιση μεταξύ των επιπέδων ιντερφερόνης-γ κατά τη γέννηση και την ατοπική δερματίτιδα στην ηλικία των 3 ετών 27, του απόλυτου αριθμού των ηωσινοφίλων ή της ολικής IgE στην ηλικία του ενός έτους. Μία μελέτη με παιδιά με θετικό οικογενειακό ιστορικό όσων αφορά τις αλλεργίες, έδειξε ότι τα παιδιά αυτά έχουν ασθενέστερη απάντηση προς Th1 απάντηση (λιγότερη πολυκλωνική ιντερφερόνη-γ) συγκριτικά με παιδιά χωρίς οικογενειακό ιστορικό αλλεργικών εκδηλώσεων. Σ αυτή τη μελέτη, τα παιδιά με αλλεργία στην ηλικία των 6 ετών έτειναν στο να έχουν μία ασθενέστερη απάντηση στην ιντερφερόνη-γ στη νεογνική τους ηλικία. Παρομοίως, ανιχνεύσιμα επίπεδα ιντερφερόνης-γ στο αίμα του ομφάλιου λώρου έχουν σχετιστεί με μικρότερο σχετικό κίνδυνο εμφάνισης αλλεργιών και άσθματος στην ηλικία των 6 ετών καθώς και το κάπνισμα της μητέρας έχει σχετισθεί τόσο με ελαττωμένη ιντερφερόνη-γ κατά τη γέννηση όσο και με επακόλουθο συριγμό στην ηλικία των 6 ετών. Επιπρόσθετα, η μειωμένη ιντερφερόνη-γ στην ηλικία των 3 μηνών έχει συσχετισθεί με περιοδικά επεισόδια συρρίτουσας αναπνοής κατά την ηλικία του ενός έτους 48. Υπάρχει η θεμελιώδης αρχή σύμφωνα με την οποία η ιντερφερόνη-γ της Th1 απάντησης ασκεί κατασταλτική δράση στην Th2 ανοσολογική απάντηση και οι Th2 κυτταροκίνες ενεργοποιούν έναν καταρράκτη γεγονότων που είναι απαραίτητα για την ανάπτυξη φλεγμονής. Εν τούτοις, υπάρχουν πρόσφατες ενδείξεις ότι ιντερφερόνη-γ εκκρίνεται τόσο από CD4+ όσο και από CD8+ Τ-λεμφοκύτταρα και ότι αυτή μπορεί να δράσει παράλληλα με τις Th2 κυτταροκίνες (IL-13, IL-5 και IL-4) συντηρώντας έτσι την αλλεργική φλεγμονή. Οι Rowe και συν. αποτίμησαν 175 παιδιά υψηλού κινδύνου, συγκρίνοντας τα επίπεδα των αλλεργιογόνων και μιτογόνων 25

26 κυτταροκινών στο αίμα των ομφαλικών αγγείων με την εκδήλωση αλλεργίας όπως αυτήν καθορίζεται από δερματικά τεστ (skin prick test) στην ηλικία των δύο (2) ετών. Αυτοί έδειξαν ότι ανάμεσα στα υψηλού κινδύνου παιδιά, η ευαισθητοποίηση σε αλλεργιογόνα στην ηλικία των δύο ετών συνδέεται ισχυρά με πολυκλωνική απάντηση ιντερφερόνης-γ τόσο στη φυτοαιμαγλουταμίνη όσο και στην εντεροτοξίνη του σταφυλόκοκκου Β, και ότι η ιντερφερόνη-γ παράγεται κυρίως από CD8+ κύτταρα. Πέρα από αυτό, η ιντερφερόνη-γ στον ορό βρέθηκε να σχετίζεται με ύφεση της πνευμονικής λειτουργίας σε ασθματικούς ενήλικες. Όλα τα παραπάνω συνηγορούν στο ότι παρόλο που η ιντερφερόνη-γ παράγεται από Th1 κύτταρα και η IL-4 από Th2 και ότι αυτές δρουν κατασταλτικά η μία για την άλλη, ωστόσο η ιντερφερόνη-γ συμβάλει στην ανάπτυξη χρόνιας φλεγμονής. Th2 κυτταροκίνες Παρόλο τη μεταβλητότητα του μεγέθους του δείγματος, τις εργαστηριακές τεχνικές και την ηλικία ή τους παράγοντες κινδύνου, τα αποτελέσματα των διαχρονικών και σε δεδομένη χρονική στιγμή παραμετρικών μελετών έχουν καταδείξει σταθερά μια ισχυρή συσχέτιση μεταξύ της αυξημένης Th2 απάντησης και την εκδήλωση ατοπικών νοσημάτων 6. Διάφορες μελέτες έδειξαν ότι η ιντερλευκίνη-13 στο αίμα των ομφαλικών αγγείων ως απάντηση στη σκόνη και την φυτοαιμαγλουτινίνη έχουν συσχετισθεί με ατοπική δερματίτιδα στην ηλικία των 3 ετών 27. Σε μία ομάδα 175 παιδιών με υψηλό σχετικό κίνδυνο ανάπτυξης ατοπίας (βασισμένος στο θετικό οικογενειακό ιστορικό), η εντεροτοξίνη του σταφυλόκοκκου Β επηρέασε την IL-13 στο αίμα των ομφαλικών αγγείων και φάνηκε ότι αποτελεί τον ισχυρότερο ανεξάρτητο προγνωστικό δείκτη στη μετέπειτα ανάπτυξη αλλεργίας, βασισμένο στο θετικό δερματικό τεστ στην ηλικία των 2 ετών 28. Η συσχέτιση αυξημένης Th2 ανοσιακής απάντησης στα αλλεργιογόνα και τελικής εκδήλωσης με αλλεργικών ή ατοπικών φαινομένων φαίνεται να είναι περισσότερο σταθερή στο περιφερικό αίμα βρεφών (postnatal life) ή νηπίων παρά κατά τη γέννηση. Για παράδειγμα, σε μία μελέτη όπου οι ερευνητές μέτρησαν τα επίπεδα κυτταροκινών στο αίμα των ομφαλικών αγγείων έδειξαν μία σχέση μεταξύ χαμηλότερων συγκεντρώσεων IL-4 και ιντερφερόνης-γ κατά τη γέννηση και επεισόδια συριγμού κατά την ηλικία των έξι (6) ετών 50. Σε μία άλλη 26

27 έρευνα, καταδείχθηκε ότι παιδιά τα οποία είχαν θετικό δερματικό τεστ κατά την ηλικία των έξι ετών είχαν χαμηλότερα επίπεδα Th2 κυτταροκινών (IL-13 και IL-6) κατά τη γέννηση. Ωστόσο, ένα θετικό δερματικό τεστ στην οικιακή σκόνη στην ηλικία των 6 ετών σχετίζεται με αυξημένη απάντηση IL-13 στην οικιακή σκόνη από την ηλικία του ενός έτους. Επιπλέον η εκδήλωση κλινικών ατοπικών φαινομένων κατά την ηλικία των 6 ετών σχετίζονται με αυξημένες απαντήσεις mrna της IL-5 από την ηλικία του ενός έτους. Αυτή η μελέτη κατέδειξε ότι οι Th2 κυτταροκίνες, παρόλο που είναι χαμηλές κατά τη γέννηση, αυξάνονται σημαντικά κατά τον πρώτο χρόνο της ζωής και κατά τα δύο πρώτα χρόνια της ζωής. Η μελέτη έδειξε συσχέτιση μεταξύ αυξημένης IL-4 τον 18 ο μήνα και εκδήλωση ατοπικών φαινομένων στην ηλικία των 6 ετών. Σε μία ανάλυση μίας ομάδας παιδιών ηλικίας 2-3 ετών φάνηκε ότι η επαγωγή IL-13 λόγω της επίδρασης κάποιου αλλεργιογόνου σχετίζεται με ευαισθητοποίηση στο αλλεργιογόνο ή με συρρίτουσα αναπνοή. Οι απαντήσεις των Th2 κυτταροκινών έχουν καταδειχθεί στο περιφερικό αίμα ατοπικών ή ασθματικών ασθενών τόσο καλά όσο και σε θέσεις-στόχους ανάπτυξης αλλεργικής φλεγμονής όπως ο ασθματικός αεραγωγός Ο ρόλος των κυτταροκινών στη ρύθμιση της εκφράσεως των διαφόρων ισοτύπων των ανοσοσφαιρινών. Οι κυτταροκίνες μία προς μία επάγουν ή αναστέλλουν την παραγωγή συγκεκριμένων ισοτύπων. Οι περισσότερες από τις ανασταλτικές επιδράσεις είναι πιθανόν το αποτέλεσμα της άμεσης αλλαγής σε ένα διαφορετικό ισότυπο. Αυτά τα δεδομένα αντλούνται από πειράματα με κύτταρα ποντικών 1. Πίνακας 1. Ο ρόλος των κυτταροκινών στη ρύθμιση της εκφράσεως ισοτύπων Ig 1 κυτταροκίνες IgM IgG3 IgG1 IgA IgE IL-4 αναστέλλει αναστέλλει επάγει επάγει IL-5 Αυξάνει παραγωγή IFN-γ αναστέλλει επάγει αναστέλλει αναστέλλει TGF-β αναστέλλει αναστέλλει επάγει 27

28 Ανοσοσφαιρίνη Ε (IgE) και σιτευτικά κύτταρα Η ανοσοσφαιρίνη Ε (IgE) δεσμεύεται με υψηλή συγγένεια στα σιτευτικά κύτταρα. Τα σιτευτικά κύτταρα είναι μεγάλα κύτταρα που στο κυτταρόπλασμά τους έχουν κοκκία τα οποία περιέχουν αγγειοδραστικές αμίνες (ισταμίνη, όπως στον άνθρωπο και τα περισσότερα είδη, ή σεροτονίνη σε κάποια άλλα είδη). Τα σιτευτικά κύτταρα βρίσκονται κυρίως στους βλεννογόνους και όταν ενεργοποιηθούν αυξάνουν την αιματική ροή. Η ενεργοποίησή τους γίνεται μέσω Fc υποδοχέων ειδικών για την IgE και μάλιστα μόνο όταν αυτήν είναι συνδεδεμένη με κάποιο αντιγόνο 56. Για την παραγωγή IgE ανοσοσφαιρίνης από τα Β-λεμφοκύτταρα απαιτείται η παρουσία IL-4 η οποία παράγεται από T-βοηθητικά κύτταρα ενώ αντίθετα εμποδίζεται (η παραγωγή IgE) από την παρουσία INF-γ 57. Η άμεση συνέπεια της ενεργοποίησης των σιτευτικών κυττάρων είναι η αποκοκκίωσή τους και η απελευθέρωση των αγγειοδραστικών αμινών (ισταμίνη, σεροτονίνη) προκαλώντας αύξηση της αιματικής ροής αλλά και της αγγειακής διαπερατότητας με αποτέλεσμα την εισροή κυττάρων από την κυκλοφορία του αίματος και την ανάπτυξη φλεγμονής 58. Η ισταμίνη και η σεροτονίνη είναι βραχύβιοι μεσολαβητές. Ωστόσο η τοπική φλεγμονώδης αντίδραση παρατείνεται από την παραγωγή άλλων προφλεγμονωδών κυτταροκινών 56. Επιπλέον, οι μεσολαβητές που εκλύονται από την ενεργοποίηση των σιτευτικών κυττάρων (ισταμίνη, σεροτονίνη, λευκοτριένια) προκαλούν σύσπαση των λείων μυϊκών ινών. Με τον τρόπο αυτό ο οργανισμός αποβάλει τα βλαπτικά αντιγόνα από κοίλα όργανα. Έτσι ενεργοποίηση των σιτευτικών κυττάρων στο βλεννογόνο του γαστρεντερικού συστήματος προκαλεί έμετο ή διάρροια ενώ στο αναπνευστικό σύστημα προκαλεί βρογχόσπασμο και αυξημένη παραγωγή βλέννης κάνοντας το βήχα πιο έντονο

29 ΧΗΜΕΙΟΚΙΝΕΣ Η μετακίνηση των λευκοκυττάρων από το περιφερικό αίμα μέσα στους ιστούς ονομάζεται εξαγγείωση και είναι καίρια για την ανοσία στους ανώτερους οργανισμούς. Κατά τη διάρκεια της προηγούμενης δεκαετίας, η κατανόηση των μοριακών μηχανισμών που εμπλέκονται στην εξαγγείωση των λευκών αιμοσφαιρίων τόσο στην φυσιολογική ανοσολογική επιτήρηση όσο και στις προστατευτικές ανοσολογικές απαντήσεις δέχτηκε μια μεγάλη ώθηση από την ανακάλυψη των χημειοκινών 59. Οι χημειοκίνες είναι χαμηλού μοριακού βάρους κυτταροκίνες των οποίων η κύρια βιολογική δραστηριότητα φαίνεται να είναι ο χημειοτακτισμός. Είναι επομένως πολύ πιθανό να διαδραματίζουν ένα πολύ σημαντικό ρόλο στην κατευθυνόμενη μετακίνηση των λευκοκυττάρων από την κυκλοφορία του αίματος στους περιφερικούς ιστούς. Επιπλέον, τα μόρια αυτά εκκρίνονται και δρουν σχεδόν αποκλειστικά ως εξωκυττάριοι μεσολαβητές για το ανοσολογικό σύστημα. Ωστόσο, υπάρχουν και στοιχεία τα οποία δείχνουν ότι πολλά μέλη της οικογένειας των χημειοκινών έχουν και κάποιες άλλες βιολογικές δράσεις πέραν του ανοσολογικού συστήματος. Όλα τα εμπύρηνα κύτταρα και όλοι οι ιστοί οι οποίοι έχουν μελετηθεί μέχρι σήμερα είναι ικανοί να εκφράσουν κάποιες χημειοκίνες και φαίνεται πιθανό πως όταν διευκρινιστούν όλες οι βιολογικές τους λειτουργίες θα φανεί πως τα μόρια αυτά (ολόκληρης της οικογένειας των χημειοκινών) παίζουν το ρόλο των εξωκυττάριων μεσολαβητών στους διάφορους ιστούς και όλα τα συστήματα του οργανισμού Ο αιμοπεταλιακός παράγοντας 4 (Platelet Factor 4 PF4), το πρώτο μέλος της υπεροικογένειας των χημειοκινών, απομονώθηκε κατά τα μέσα της δεκαετίας του Εντούτοις, το ερευνητικό αυτό πεδίο άρχισε να αναπτύσσεται με ταχύτατο ρυθμό προς το τέλος της δεκαετίας του 1980 με την κλωνοποίηση της ιντερλευκίνης- 8 (IL-8) και του χημειοτακτικού πεπτιδίου των μονοκυττάρων-1 (monocyte chemotaxis peptide-1 MCP-1). Τόσο η IL-8 όσο και το MCP-1 αναγνωρίστηκαν από την ικανότητά τους να προκαλούν χημειοτακτισμό στα ουδετερόφιλα και τα μονοκύτταρα αντίστοιχα 62. Μετά την κλωνοποίηση και αλληλούχιση αυτών των μορίων, βρέθηκε μία ομολογία με τον PF4 και έτσι ο PF4 αποτέλεσε αρχικά τον κύριο εκπρόσωπο της υπεροικογένειας η οποία πήρε και το όνομά του. Στη συνέχεια 29

30 όμως, μετά και την ανακάλυψη πολλών τέτοιων μορίων, η υπεροικογένεια τελικά μετονομάστηκε σε χημειοκίνες, από του όρους χημειοτακτικές κυτταροκίνες 59,61. Αποστολή αυτών των μορίων όπως είπαμε είναι ο χημειοτακτισμός και βασίζεται σε μία χαρακτηριστική κυστεϊνική υπογραφή στο αμινοτελικό άκρο του πεπτιδίου. Με βάση αυτό το κυστεϊνικό μοτίβο, τα διάφορα μόρια μπορούν να υποδιαιρεθούν σε δύο κύριες και δύο δευτερεύουσες οικογένειες. Οι κύριες υποοικογένειες είναι οι CXC και CC οι οποίες μαζί συμπεριλαμβάνουν την πλειοψηφία των γνωστών χημειοκινών. Οι δύο δευτερεύουσες υποοικογένειες είναι οι C και CX 3 C. Οι CXC χημειοκίνες μπορούν να υποδιαιρεθούν περεταίρω σε ERLcontaining και non-erl-containing ανάλογα με την παρουσία ή όχι της αλληλουχίας ERL (γλουταμίνη-λευκίνη-αργινίνη) αμέσως πριν την κυστεϊνική υπογραφή (Πινάκες 2-5) Βιολογικές δράσεις των χημειοκινών Οι χημειοκίνες αρχικά χαρακτηρίστηκαν από τη βασική τους ιδιότητα να ασκούν χημειοτακτισμό αλλά πολύ γρήγορα διαπιστώθηκε ότι η χημειοταξία δεν αποτελεί το πλήρες εύρος της βιολογικής τους δράσης (δεν εξαντλεί όλη την έκταση των βιολογικών τους δράσεων). Φαίνεται πλέον πως οι χημειοκίνες, πέραν του να προσελκύουν λευκοκύτταρα, είναι ικανές να ρυθμίζουν και άλλες λειτουργίες των λευκών αιμοσφαιρίων και μπορεί να παίζουν σημαντικό ρόλο στην ανάπτυξη, την αγγειογένεση και την αιμοποίηση και όλα αυτά τα μόρια διαμορφώνουν τη δραστηριότητα και άλλων τύπων κυττάρων πέραν των ώριμων λευκών αιμοσφαιρίων. Μία από τις προκλήσεις σε αυτό το πεδίο αποτελεί ο προσδιορισμός των ειδικών κυττάρων-στόχων των διαφόρων χημειοκινών. Πολλά άρθρα αναφέρουν δράσεις των χημειοκινών πάνω σε κύτταρα που εκ των υστέρων βρέθηκε ότι αυτά δεν εκφράζουν τον αντίστοιχο υποδοχέα. Πρόσφατες μελέτες έχουν δείξει τη διαμόρφωση των εκφραζόμενων χημειοκινικών υποδοχέων σε μια σειρά από κύτταρα. Καθώς η ρύθμιση της έκφρασης των χημειοκινικών υποδοχέων είναι πιθανόν να διαδραματίζει ένα σημαντικό ρόλο στον ακριβή καθορισμό της ανοσολογικής απάντησης, φαίνεται ότι η ιδιαιτερότητα των κυττάρων στόχων διαφόρων χημειοκινών είναι δύσκολο να καθοριστεί επακριβώς. Η χρήση αντισωμάτων έναντι χημειοκινικών υποδοχέων διευκολύνει τον προσδιορισμό αυτών των υποδοχέων που εκφράζονται στους διάφορους υποπληθυσμούς των λευκών αιμοσφαιρίων

31 Πίνακας 2. Οι χημειοκίνες CC και οι υποδοχείς τους CC Χημειοκίνη Όνομα Υποδοχέας CCL1 I-309, TCA-3 CCR8 CCL2 MCP-1, MCAF CCR2 CCL3 MIP-1α CCR1, CCR5 CCL4 MIP-2β CCR1, CCR5 CCL5 RANTES CCR5 (CCR1, CCR3) CCL6 C10, MRP-2 CCR1 CCL7 MARC, MCP-3 CCR2 (CCR1, CCR3) CCL8 MCP-2 CCR1, CCR2B, CCR5 CCL9/CCL10 MRP-2, CCF18, MIP-1γ CCR1 CCL11 Εοταξίνη CCR2, CCR3, CCR5 CCL12 (MCP-5) (CCR3) CCL13 MCP-4, NCC-1, Ckβ10 CCR2, CCR3, CCR5 CCL14 HCC-1, MCIF, Ckβ1, NCC-2, CCR1 CCL15 CCL16 CCL Λευκοτακτίνη-1, MIP-5, HCC-2, NCC-3 LEC, NCC-4, LMC, Ckβ12 CCR1, CCR3 CCR1, CCR2, CCR5, CCR8 CCL17 TARC, dendrokine, ABCD-2 CCR4 CCL18 PARC, DC-CK1, AMAC-1, Ckβ7, MIP-4 CCL19 MIP-3β, ELC, Ckβ11 CCR7 CCL20 MIP-3α, LARC, Ckβ4 CCR6 CCL21 SLC, Ckβ9, TCA-4 CCR7 CCL22 MDC, (STCP-1) CCR4 CCL23 MPIF-1, MIP-3 CCR1 CCL24 Εοταξίνη-2, MPIF-2, Ckβ6 CCR3 CCL25 TECK, Ckβ15 CCR9 CCL26 Εοταξίνη-3, MIP-4α, IMAC CCR3 CCL27 CTACK, ILC CCR10 CCL28 MEC CCR3, CCR10 31

32 Πίνακας 3. Οι χημειοκίνες CXC και οι υποδοχείς τους CXC Χημειοκίνη Όνομα Υποδοχέας CXCL1 Gro-α, GRO1, NAP-3, KC CXCR2 (>CXCR1) CXCL2 Gro-β, GRO2, MIP-2α CXCR2 CXCL3 Gro-γ, GRO3, MIP-2β CXCR2 CXCL4 PF-4 CXCR3B CXCL5 ENA-78 CXCR2 CXCL6 GCP-2 CXCR1, CXCR2 CXCL7 NAP-2, CTAPIII, β-ta, PEP CXCR2 CXCL8 IL-8, NAP-1, MDNCF, GCP-1 CXCR1, CXCR2 CXCL9 MIG, CRG-10 CXCR3 CXCL10 IP-10, CRG-2 CXCR3 CXCL11 I-TAC, β-r1, IP-9 CXCR3 CXCL12 SDF-1, PBSF CXCR4 CXCL13 BCA-1, BLC CXCR5 CXCL14 BRAK CXCL15 Lungkine, WECHE CXCL16 SRPSOX CXCL17 DMC, VCC-1 Πίνακας 4. Οι χημειοκίνες C και οι υποδοχείς τους C Χημειοκίνη Όνομα Υποδοχέας XCL1 Λυμφοτακτίνη α, SCM-1α, ATAC XCR1 XCL2 Λυμφοτακτίνη Β, SCM-1β XCR1 Πίνακας 5. Η χημειοκίνη CX3C και ο υποδοχέας της CX3C Χημειοκίνη Όνομα Υποδοχέας CX3CL1 Φρακταλίνη, (νευροτακτίνη), ABCD-3 CX3CR1 32

33 Υποδοχείς χημειοκινών Όλες οι χημειοκίνες ασκούν τις δράσεις τους μέσω της σύνδεσης τους με κατάλληλους υποδοχείς πάνω στην κυτταρική επιφάνεια των κυττάρων στόχων οι οποίοι ανήκουν στην οικογένεια των G-πρωτεϊνών. Οι G-πρωτεΐνες είναι υποδοχείς που συνδέονται με μία πολυπεπτιδική αλυσίδα η οποία έχει επτά διαμεμβρανικές περιοχές και το μοντέλο αυτό παρατηρείται σε πολλούς αγωνιστές υποδοχείς σε διάφορα συστήματα όπως το καρδιαγγειακό (β-αδρενεργικοί υποδοχείς) και το ΚΝΣ (υποδοχείς για την όραση, την όσφρηση και τη γεύση) 66. Ένα χαρακτηριστικό και αξιοπρόσεκτο γνώρισμα των υποδοχέων των χημειοκινών είναι η χαλαρότητα που δείχνουν όσον αφορά την ειδικότητα στη σύνδεση τους. Έχουν ανακαλυφθεί λίγοι μόνο υποδοχείς που να προσδένουν έναν μόνο συνδέτη. Ωστόσο η ακεραιότητα της υποοικογένειας διατηρείται δεδομένου ότι αυτή η χαλαρότητα παρατηρείται γενικά μόνο για τα μέλη της ίδια υποοικογένειας. Για παράδειγμα, μόνο οι CXC χημειοκίνες προσδένονται σε CXC υποδοχείς και μόνο CC χημειοκίνες προσδένονται σε CC υποδοχείς. Μοναδική εξαίρεση σ αυτόν τον κανόνα αποτελεί ο DARC (Duffy Antigen Receptor for Chemokines), ένας φαινομενικά μη λειτουργικός υποδοχέας που εκφράζεται στα ερυθροκύτταρα και τα ενδοθηλιακά κύτταρα και μπορεί να συνδεθεί τόσο με CXC όσο και με CC χημειοκίνες. Επιπλέον, αποτελεί θέση πρόσδεσης και του παρασίτου Plasmodium vivax (που προκαλεί ελονοσία) 67. Διάφοροι υποδοχείς έχουν κλωνοποιηθεί μέχρι στιγμής. Ο CXCR1 δεσμεύει μόνο την IL-8 και το GCP-2 με υψηλή χημική συγγένεια 68. Ωστόσο και ο CXCR2 δεσμεύει την IL Ο CXCR3 δεσμεύει την mig (monokine induced by g- interferon), την IP-10 (Human interferon-inducible protein 10) και την ITAC 70, ενώ ο CXCR4, γνωστός και ως fusin, ο οποίος αποτελεί και συνυποδοχέα για την είσοδο του HIV στα λεμφοκύτταρα, είναι ένας υποδοχέας που εμφανίζει υψηλή συγγένεια για τον SDF-1 71 (stem cell-derived factor). Ο BLR-1 ανακαλύφθηκε ως υποδοχέας των Β-λεμφοκυττάρων, αποτελεί υποδοχέα για την BCA-1 (B-cell activating chemokine) και ήταν γνωστός και ως BCL 72 (B-cell ligand) πριν ονομαστεί CXCR5. Ακόμη περισσότεροι CC υποδοχείς έχουν κλωνοποιηθεί. Ο πρώτος από αυτούς, ο CCR1, είναι ένας υποδοχέας για την MIP-1a (macrophage inflammatory protein), τη RANTES 73 αλλά και άλλες χημειοκίνες όπως τις HCC-1 και CKb8. Τόσο η MIP- 1a όσο και η RANTES (γνωστή και σαν MIP-1b) συνδέονται με τον CCR5 74. H RANTES επιπλέον συνδέεται και με τον CCR3, μαζί με την εοταξίνη, την εοταξίνη 2 33

34 και τις MCP-2, 3 και 4 75,76. Ο CCR4 αποτελεί υποδοχέα για τις TARC (thymus activation-regulated chemokine) και MDC 77,78 (macrophage-derived chemokine). Δύο MCP-υποδοχείς, οι CCR2a και CCR2b διαφέρουν μόνο στις κυτταροπλασματικές ουρές τους 79. Ο CCR2b είναι ο περισσότερο μελετημένος από τους δύο και φαίνεται να δεσμεύει τουλάχιστον τις χημειοκίνες MCP-1, 2, 3, και 4. Ο CCR6 φαίνεται να αποτελεί υποδοχέα για την MIP-3a (ή LARC - Liver and activation-regulated chemokine). Οι MIP-3b και SLC προσδένονται στον CCR7 81 ενώ ο CCR8 αποτελεί ειδικό υποδοχέα για την Ι-309. Τρία πανομοιότυπα cdnas κωδικοποιούν τους χημειοκινικούς υποδοχείς CCR9, CCR10 και D6. Λειτουργικές μελέτες που πραγματοποιούνται επί του CCR10 δείχνουν ότι αυτός αποτελεί υποδοχέα για τις χημειοκίνες RANTES, MIP-1a, MCP-1 και MCP Προσφάτως ανακαλύφθηκε ένας υποδοχέας για την λυμφοτακτίνη και ονομάστηκε XCR1. Πρόσφατες εργασίες καθόρισαν έναν ορφανό GPCR (G proteincoupled receptor), γνωστό και ως V28, ο οποίος έχει υψηλή συγγένεια με την CX3C χημειοκίνη φρακταλκίνη Όπως συμβαίνει και με ποικίλους άλλους υποδοχείς κυτταροκινών, όπως για παράδειγμα τον TNF-a και την IFN-γ, έχουν βρεθεί ανοιχτά πλαίσια ανάγνωση (Open Reading Frames-ORFs) σε ιϊκά γονιδιώματα τα οποία κωδικοποιούν GPCRs, συμπεριλαμβανομένων και πολλών χημειοκινών. Εδώ συμπεριλαμβάνονται τουλάχιστον δύο ερπητοϊοί. Ο ερπητοϊός saimiri περιλαμβάνει ένα ORF που κωδικοποιεί ένα λειτουργικό υποδοχέα για τις CXC χημειοκίνες (όπως IL-8 και MGSA), ενώ το ORF US28 του ανθρώπινου κυτταρομεγαλοϊού κωδικοποιεί έναν υποδοχέα για τις CC χημειοκίνες RANTES, MIP-1a, MCP-1 και MIP-1b. Επιπροσθέτως, πολλά ακόμη ιϊκά ORFs με μεγάλη ομολογία σε GPCRs έχουν προσδιοριστεί αν και οι συνδέτες αυτών δεν έχουν ακόμη καθοριστεί 64. Οι λειτουργίες των χημειοκινών in vivo Παρόλο που οι in vitro μελέτες προτείνουν έναν κεντρικό ρόλο για τις χημειοκίνες όσον αφορά την γένεση των ανοσολογικών απαντήσεων, ωστόσο ο ακριβής ρόλος των χημειοκινών στην μετακίνηση και την ενεργοποίηση των λευκοκυττάρων δεν έχει γίνει επαρκώς κατανοητός. Όπως συμβαίνει και με άλλες εκκρινόμενες πρωτεΐνες, οι μελέτες σχετικά με τις λειτουργίες των χημειοκινών in vivo ταξινομούνται σε τρεις κύριες κατηγορίες: α) την απευθείας έγχυση των 34