Biotechnologia.pl
łączymy wszystkie strony biobiznesu
Celiakia – czy musimy rezygnować z glutenu?
Redakcja _, 08.09.2016 , Tagi: celiakia, dieta bezglutenowa
Celiakia – czy musimy rezygnować z glutenu?
Wraz z rozwojem diagnostyki medycznej wzrasta wykrywalność m. in. chorób o podłożu genetycznym, a także obciążeń rodzinnych związanych z genomem. Obecnie wiele osób decyduje się na testy w kierunku choroby trzewnej (celiakia), część z nich wprowadza dietę bezglutenową. Niestety nie u wszystkich wiąże się to z ustąpieniem objawów choroby, grożąc rozwojem Enteropatycznego Chłoniaka T-komórkowego (ECTL). Z drugiej strony produkty Gluten Free stają się coraz bardziej modne i trendy, jednakże całkowita eliminacja glutenu jest niezmiernie trudna i wymaga ogromnej wiedzy, konsultacji z dietetykiem oraz wsparcia ze strony bliskich osób. Czy eliminacja glutenu jest jedyną drogą do pozbycia się objawów choroby?

 

Niewiele osób wie, że w ostatnim czasie prowadzone są liczne badania zarówno w fazie przedklinicznej, jak i klinicznej nad metodami, dzięki którym nie trzeba całkowicie rezygnować z głęboko zakorzenionych w Polsce wyrobów zbożowych.

Choroba Trzewna (Celiakia) jest związana z przewodem pokarmowym – powoduje uszkodzenie komórek i skrócenie kosmków jelita cienkiego. Wywoływana jest przez gluten – białko występujące naturalnie w zbożach (pszenica, jęczmień, żyto). Niestety spożycie nawet śladowej ilości glutenu (50mg/dobę) powoduje objawy choroby, dlatego trzeba uważać nie tylko na produkty zbożowe jak chleb, makarony, ciasta, ale także na stosowane leki oraz środki kosmetyczne ponieważ mogą zawierać w składzie Gluten[1,3].

Celiakia może być bardzo poważną chorobą i przebiegać pod postacią przewlekłych problemów z trawieniem w konsekwencji powodując niedobór ważnych witamin i mikroelementów. 

Poza celiakią podobne objawy daje także nietolerancja glutenu oraz nadwrażliwość na pszenicę, powodując bóle brzucha i zmęczenie, jednak w odróżnieniu od celiakii nie uszkadzając jelita cienkiego[1,3,4].

Wspomniany gluten ze względu na dużą zawartość reszt proliny i glutaminy jest oporny na działanie ludzkich endopeptydaz. Podczas pasażu jelitowego powstają więc oligopeptydy, które po przejściu przez błonę komórkową komórek jelita w podnabłonkowej błonie podstawnej ulegają reakcji deaminacji przez enzym Transglutaminazę 2 (TG2) – substratem reakcji jest glutamina [1,3]. Produkty tej reakcji uzyskują zwiększone powinowactwo do miejsc wiążących antygen na cząsteczkach HLA-DQ2 oraz DQ8 znajdujących się na komórkach prezentujących antygen. HLA-DQ2 i DQ8 preferencyjnie wiążą ujemnie naładowane cząsteczki, których pierwotnie oligopeptydy glutenu nie zawierają, jednakże dzięki działaniu enzymu TG2 powstaje kwas glutaminowy, w ten sposób uzyskując wysoką immunogenność [1,3,4].

Dodatkowo prolina powoduje powstanie struktury lewoskrętnej helisy, która umacnia wiązanie oligopeptydów z HLA-DQ2 i DQ8[3]. Wymienione cząsteczki HLA Głównego Układu Zgodności tkankowej typu II (MHC II) są więc odpowiedzialne za predyspozycję genetyczną do rozwoju choroby i stały się narzędziem w kierunku diagnostyki celiakii.

Cechą charakterystyczną choroby – wykorzystywaną w diagnostyce – jest także produkcja przez limfocyty B specyficznych przeciwciał anty-TG2 (klasa IgA), które są zdeponowane m. in. w brodawkach skóry i odpowiedzialne za opryszczkowe zapalenie skóry występujące jako jeden z objawów choroby [1].

Następnym ogniwem patogenezy choroby jest prezentacja antygenów - pochodzących z oligopeptydów glutenu (gliadyn) - limfocytom Th (CD4+), które przechodzą w stan aktywacji i namnażania następnie poprzez IL-21 oraz INF-γ stymulując proliferację Jelitowych Limfocytów Śródnabłónkowych (IEL), w których skład wchodzą limfocyty Tc (CD8+), TCRαβ, TCRγδ oraz NK – indukując przy tym apoptozę oraz możliwość złośliwej transformacji w Enteropatycznego Chłoniaka T-komórkowego (EATL)[1,3,4]

Także Interleukina-15 (IL-15) ma swój udział w przebiegu choroby trzewnej, ponieważ jest wydzielana m. in. przez nabłonek jelitowy w odpowiedzi na stres, stan zapalny oraz peptydy gliadyny powodując ekspresję nieklasycznych cząsteczek MHC klasy Ib (MICA) wiążącego receptor charakterystyczny dla komórek NK (NKG2D) zlokalizowany na IEL [1,2,10]. W wyniku tej reakcji następuje stymulacja proliferacji limfocytów Tc (CD8), indukując przy tym apoptozę nabłonka jelitowego oraz wywołując możliwość złośliwej transformacji.

W wyniku opisanych reakcji utrzymujący się stan zapalny powoduje zmianę przepuszczalności oraz destrukcję nabłonka jelita cienkiego czego skutkiem są dolegliwości żołądkowo-jelitowe, a także zespół złego wchłaniania i niedobory niezbędnych witamin i minerałów.

W związku z coraz szerszym wykorzystywaniem glutenu w produktach spożywczych, rozrastającym się odsetkiem osób chorych oraz zagrażającymi, ciężkimi powikłaniami obecnie prowadzi się badania nad nowymi metodami terapii, skierowanymi na neutralizację małych dawek glutenu, na które są narażone nawet osoby na diecie bezglutenowej.

Pierwszym i zarazem oczywistym w XXI wieku sposobem jest poddanie zbóż modyfikacji genetycznej, aby ich ziarna nie zawierały immunogennych epitopów. Jest to bardzo trudne do osiągnięcia za względu na dużo zawartość powyższych w glutenie, dodatkowo rozproszonych w różnych loci w genomie. Zatem wyciszenie lub delecja tych genów staje się bardzo skomplikowana.

Zboża w toku ewolucji z formy diploidalnej (geny AA; BB; DD) przekształciły się w tetraploidy (Durum wheat) i heksaploidy (Triticum aestivum). Najbardziej immunogenne jest białko γ-gliadina zlokalizowane na chromosomie 6D, którego brak w niektórych formach tetraploidalnych tłumaczy się mniejszą immunogennością tego typu ziaren zbóż [3,4].

Innym sposobem jest stosowanie endopeptydaz działających w świetle. Jak wyżej wspomniano głównym czynnikiem powodującym toksyczność glutenu jest fakt, iż jest białkiem bogatym w reszty proliny i glutaminy, pomiędzy którymi występuje wiązanie odporne na działanie ludzkich enzymów trawiennych.

W wyniku tych obserwacji odpowiednie wydaje się zastosowanie enzymów hydrolizujących wiązanie pomiędzy glutaminą i proliną. W tym celu do badań wykorzystano produkowane przez mikroorganizmy endopeptydazy: prolilową (PEP) i glutaminową [9]. Aby zniwelować podatność tych endopeptydaz na degradację w kwaśnym środowisku żołądka oraz umożliwić dostarczenie aktywnej formy w odpowiednio wysokim stężeniu do jelit zastosowano odpowiednie stabilizatory oraz kwasoodporną osłonkę [3,9]. Badania kliniczne I i II fazy z zastosowaniem preparatu złożonego z tych enzymów wykazały znaczną skuteczność mierzoną za pomocą stosunku wysokości do szerokości krypt w kosmku jelitowym w porównaniu z placebo. Wykazano także znaczący wzrost liczby limfocytów CD3+ podczas stosowania placebo[3,4].

Jednocześnie podjęto próbę zmniejszenia immunogenności glutenu w czasie obróbki spożywczej ziaren zbóż. Wybór padł na bakterie kwasu mlekowego, które są stosowane w procesie fermentacji żywności. Badania okazały się sukcesem nie tylko ze względu na redukcję immunotoksyczności peptydów, lecz także ze względu na zachowanie unikatowych właściwości wypiekowych ziaren [3,4].

Postawiono także hipotezę, że zmiany przepuszczalności nabłonka jelit są wczesnym zjawiskiem w patogenezie choroby trzewnej. Winą za powyższe zjawisko obarczono ludzkie białko, zonulinę (podobne do białka ZOT produkowanego przez vibrio cholerae), które jest uwalniane w odpowiedzi na aktywację receptora chemokin CXCR3 przez gliadynę. Wzrost przepuszczalności powoduje także  kinaza Rho (ROCK). Niestety wbrew przepuszczeniom w obu przypadkach nie wykazano znaczącego wpływu na immunotoksyczność glutenu[3].

Aby zneutralizować obciążenie genetyczne związane z wystąpieniem celiakii postanowiono zablokować miejsca wiążące antygen na HLA-DQ2 oraz -DQ8. Aby tego dokonać zastosowano substytucję alaniny w pozycji 3, 8 i 10 na peptydzie α2-gliadynie.

Jak donoszą wyniki badań uzyskano zniesienie immunogenności w testach. Nadal jednak pozostają komplikacje dotyczące szybkiej degradacji zastosowanego peptydu oraz zakłócenia funkcji immunologicznej cząsteczki HLA w innych tkankach [3].

Opisywana transglutaminaza 2 jest enzymem allosterycznym (regulowana przez guaninę, Ca2+ oraz potencjał redox) katalizującym tworzenie wiązań pomiędzy glutaminą, a lizyną [1,3]. Wewnątrzkomórkowo występuje w nieaktywnej formie ulegając aktywacji dopiero po wydzieleniu poza komórkę. W warunkach fizjologicznych ulega szybkiej inaktywacji, jednak podczas zapalenia pozostaje długo w formie aktywnej. TG2 jest głównym czynnikiem generującym immunogenność glutenu poprzez jego deaminację oraz tworzenie silnych wiązań z macierzą zewnątrzkomórkową, powodując utrzymanie glutenu w tkance [1,3]. Z inhibitorami TG2 wiąże się więc ogromne nadzieje dla leczenia celiakii jednakże występują trudności w przeprowadzeniu badań ze względu na brak modelu mysiego. Badania prowadzone na uproszczonych modelach hodowli komórkowych oraz tkankach pobranych podczas biopsji pacjentów wykazały brak wzrostu aktywacji limfocytów T po zastosowaniu inhibitora TG2[3].

Wzorem leczenia niektórych alergii zdecydowano się następnie na przeprowadzenie badań, których celem było odczulanie, aby przywrócić tolerancję glutenu. Do tego celu zastosowano specjalnie opracowane szczepionki. Podczas badań na grupie pacjentów zdarzały się żołądkowo-jelitowe dolegliwości związane z glutenem. U pacjentów wykazano także obecność IFN-y produkowanego przez limfocyty T. Ponadto nadal pozostają kwestie skuteczności i bezpieczeństwa długotrwałego stosowania szczepionek peptydowych [3].

Celem zapobiegania dolegliwościom związanym z celiakią jest zastosowanie sztucznych polimerów wiążących toksyczne gliadyny w jelicie cienkim. Jednym z takich polimerów (wymagających jednakże dodatkowych badań) jest poli(metakrylan hydroksyetylu-co-styrenosulfonian) [P (HEMAco-SS)]. Wykazano, że przeciwdziała tworzeniu toksycznych peptydów z glutenu pszennego oraz jęczmienia w badaniach in vitro. Niestety polimerowe środki wiążące toksyny ze względu na ograniczone wiązanie mogą być użyte tylko jako leczenie wspomagające obok diety bezglutenowej[3].

Pozostaje jeszcze kwestia zastosowania leczenia przeciwzapalnego stosowanego powszechnie w chorobach autoimmunologicznych, aby ograniczyć stan zapalny. Ze względu na działanie ogólnoustrojowe są zarezerwowane dla opornej na leczenie dietą celiakii[3].

Dodatek glikokortykosterydów do diety bezglutenowej działa hamująco na proliferację zarówno limfocytów B, jak i T. Wykazano, że redukuje apoptozę komórek, ale jednocześnie także hamuje regenerację nabłonka [3].

Pozytywny wpływ hamujący uzyskano również po zastosowaniu inhibitora INF-y oraz TNFα, które są wytwarzane przez limfocyty T nadwrażliwe na gluten i powodują aktywację metaloproteinaz (MMP) powodując tym samym uszkodzenie błony śluzowej jelita, atrofię kosmków oraz wzrost przepuszczalności nabłonka jelit [3].

Wstępne wyniki dotyczące blokowania IL-15, której ogromny wpływ został opisany w akapicie dotyczącym patofizjologii choroby, są także obiecujące, wymagają jednak dalszych badań klinicznych na populacji ludzkiej [2,3].

W ostatnim czasie zaobserwowano wzrost ekspresji integryny α4β7 oraz MadCAM-1 u pacjentów z celiakią dotychczas nieleczonych. Blokowanie wspomnianych integryn może być potencjalnym celem terapii w chorobie trzewnej ze względu na ich udział w migracji limfocytów do miejsca zapalenia [3].

Niezwykle ciekawą kwestią jest także udział oraz modulacja Jelitowych Komórek Macierzystych (ISC) oraz krążących Hematopoetycznych Komórek Macierzystych (HSC) w przebiegu choroby trzewnej [11].

W badaniach na populacji osób chorych, w pierwszym tygodniu wprowadzenia diety bezglutenowej obserwowano wzrost HSC, co wskazuje na udział tych komórek w naprawie uszkodzonego nabłonka, następnie obserwowano spadek stężenia HSC, jednocześnie obniżoną aktywność ISC i zaburzoną regenerację u osób z aktywną chorobą [5].

W ostatnich latach u pacjentów, u których zastosowano autogeniczny lub allogeniczny przeszczep szpiku kostnego z powodu nowotworów układu krwiotwórczego zaobserwowano jednocześnie ustąpienie objawów związanych ze współistniejącą chorobą trzewną mimo odstawienia diety bezglutenowej [7,8]. Prawdopodobnie jest to skutek re-modelowania lub „zresetowania” układu odpornościowego powodując wytworzenie tolerancji na gluten [6].

Metoda ta znacznie poprawia jakość życia pacjentów oraz zapobiega rozwojowi celiakii opornej na leczenie, a w konsekwencji rozwoju EATL. Niestety po pewnym czasie – zwłaszcza u pacjentów po autogenicznym przeszczepie – obserwowano nawrót objawów choroby [8]. Dołączając do tego ryzyko powikłań, a nawet śmierci związane z przeszczepem – nie jest to metoda polecana jako leczenie pierwszego rzutu u tych chorych. Z pomocą przychodzą Mezenchymalne Komórki Macierzyste (MSC), które mogą różnicować się w kierunku komórek mezodermy, ale także endodermalnych, w tym komórek jelitowych. Ze względu na brak cząsteczek MHC klasy II oraz niski poziom MHC klasy I wydają się idealne do zastosowania w transplantacji. Niestety brak modelu zwierzęcego powoduje, że na chwilę obecną możemy jedynie postawić hipotezę odnośnie mechanizmu działania u pacjentów z chorobą trzewną [6,11].

Podsumowując opisany wachlarz prowadzonych badań dotyczących leczenia celiakii, można pokusić się o stwierdzenie, że jesteśmy coraz bliżej opracowania efektywnej metody leczenia poprawiającej jakość życia pacjentów z celiakią oraz nadwrażliwością na gluten, nie eliminując przy tym całkowicie wyrobów zbożowych ze swojej diety. Niestety minie jeszcze sporo czasu zanim część powyższych metod będzie powszechnie dostępna i zaakceptowana do leczenia równolegle z dietą bezglutenową.

Łukasz Głowacki 

Źródła

1. Sonia S. Kupfer and Bana Jabri „Celiac Disease Pathophysiology” Gastrointest Endosc Clin N Am. 2012 October ; 22(4): . doi:10.1016/j.giec.2012.07.003.

 

2. V. Abadie, B. Jabri „IL-15: a central regulator of celiac disease immunopathology” Immunol Rev. 2014 July ; 260(1): 221–234. doi:10.1111/imr.12191.

 

3.Govind K. Makharia „Current and emerging therapy for celiac disease” Front Med (Lausanne). 2014; 1: 6. Published online 2014 Mar 24. doi:  10.3389/fmed.2014.00006

 

4. Frits Koning „Adverse Effects of Wheat Gluten” Ann Nutr Metab 2015;67(suppl 2):8–14

 

5. Anna Chiara Piscaglia, Sergio Rutella, Lucrezia Laterza, Valentina Cesario, Mariachiara Campanale, Immacolata Alessia Cazzato, Gianluca Ianiro, Federico Barbaro, Luca Di Maurizio, Giuseppina Bonanno, Tonia Cenci, Giovanni Cammarota, Luigi Maria Larocca, Antonio Gasbarrini „Circulating hematopoietic stem cells and putative intestinal stem cells in coeliac disease” Piscaglia et al. J Transl Med (2015) 13:220 DOI 10.1186/s12967-015-0591-0

 

6. Anna Chiara Piscaglia „Intestinal stem cells and celiac disease” World J Stem Cells 2014 April 26; 6(2): 213-229 doi:10.4252/wjsc.v6.i2.213

 

7. Rachele Ciccocioppo, Maria Ester Bernardo, Maria Luisa Russo, Alessandro Vanoli, Carla Franco, Myriam Martinetti, Laura Catenacci, Giovanna Giorgiani, Marco Zecca, Antonio Piralla, Fausto Baldanti, Franco Locatelli, Gino Roberto Corazza „Allogeneic Hematopoietic Stem Cell Transplantation May Restore Gluten Tolerance in Patients With Celiac Disease” JPGN 2013;56: 422–427

 

8. Abdulbaqi Al-toma, Otto J. Visser, Hyacintha M. van Roessel, B. Mary E. von Blomberg, Wieke H. M. Verbeek, Petra E. T. Scholten, Gert J. Ossenkoppele, Peter C. Huijgens and Chris J. J. Mulder „Autologous hematopoietic stem cell transplantation in refractory celiac disease with aberrant T cells” 2007 109: 2243-2249 doi:10.1182/blood-2006-08-042820

 

9. Lu Shan, M. Bethune, CH. Khosla, J. Gass, „Endopeptydaza prolilowa (PEP) i endoproteaza glutaminowa w leczeniu celiakii” PL/EP 1740197 16.10.2013

 

10. A. López-Vázquez, L. Mozo, R. Alonso-Arias,  B. Suárez-Álvarez, J. R. Vidal-Castiñeira, E. Arranz, U. Volta, C. Bousoño, M. López-Hoyos, L. Rodrigo, C. López-Larrea „Autoantibodies against MHC class I polypeptide-related sequence A are associated with increased risk of concomitant autoimmune diseases in celiac patients” BMC Medicine 2014, 12:34 http://www.biomedcentral.com/1741-7015/12/34

 

11. Ciccocioppo R, Cangemi GC, Roselli EA, Kruzliak P. „Are stem cells a potential therapeutic tool in coeliac disease?” Cell Mol Life Sci. 2015 Apr;72(7):1317-29. doi: 10.1007/s00018-014-1797-7. Epub 2014 Dec 16.

KOMENTARZE
news

<Listopad 2019>

pnwtśrczptsbnd
28
30
31
1
2
3
4
7
MEDmeetsTECH
2019-11-07 do 2019-11-07
9
40. Kongres i Targi LNE
2019-11-09 do 2019-11-10
10
11
15
16
17
22
23
24
27
28
Warsaw FOODHATON 2019
2019-11-28 do 2019-11-28
29
30
1
Newsletter