2016 SID Annual Meeting: zagadnienia kliniczno-molekularne autoimmunizacyjnych dermatoz pęcherzowych
Autor: Aleksandra Lang
Data: 31.05.2016
Źródło: Justyna Gornowicz-Porowska, Marian Dmochowski, Paweł Bartkiewicz, Monika Bowszyc-Dmochowska;Pracownia Autoimmunizacyjnych Dermatoz Pęcherzowych, Pracownia Histopatologii i Immunopatologii Skóry, Katedra i Klinika Dermatologii, UM w Poznaniu/AL
W dniach 11-14 maja 2016 na corocznym 75. zjeździe the Society for Investigative Dermatology, odbywającym się tym razem w Scottsdale w Arizonie, przedstawiono m.in. wyniki najświeższych prac eksperymentalnych w zakresie autoimmunizacyjnych dermatoz pęcherzowych (ADP) oraz możliwości wykorzystania zaawansowanych innowacyjnych technik badawczych.
Stosując pasywny mysi model pęcherzycy zwykłej (PV), analizowano (1), w jaki sposób krążące we krwi IgG przechodzą do tkanek obwodowych. W tym celu podawano dożylnie anty-DSG3 IgG i przy użyciu cytometrii przepływowej badano ich ilościową depozycję w keratynocytach. Zauważono, że krążące we krwi IgG osiągają naskórek nawet w warunkach homeostazy. Zapewne transport IgG odbywa się przez komórki śródbłonka naczyń krwionośnych (BECs) za pośrednictwem kaweoli w sposób niezależny od receptorów Fcg. Blokując mediowaną przez kaweole endocytozę przy użyciu inhibitorów c-AbI (np. imatynib) ujawniono, że dochodzi do ochrony endocytozy IgG przez ludzkie skórne BECs i zniesienia przeznaczyniowego transportu IgG. Zatem wydaje się, że homeostatyczny przeznaczyniowy transport IgG do tkanki docelowej jest kluczowym elementem rozwoju mediowanej przez przeciwciała choroby autoimmunizacyjnej i inhibitory c-AbI mogą być stosowane do blokowania tego procesu (1).
Znane są dane wskazujące epidemiologiczny związek choroby Parkinsona (PD) z rozwojem pemfigoidu pęcherzowego (BP). Wiadomo, że białko kolagen typu XVII (Col XVII; BP180) występuje w odpowiednich izoformach, zarówno w skórze, jak i w ośrodkowym układzie nerwowym (OUN). Badania (2) wykazały, że u 1/3 pacjentów PD, ale bez BP, są wykrywalne immunoblotem przeciwciała anty-Col XVII. Przeciwciała te u pacjentów PD rozpoznają region w obrębie domeny sec180 Col XVII, która różni się od domeny patogennej dla BP - NC16A. W celu scharakteryzowania autoprzeciwciał użyto drugorzędowych przeciwciał specyficznych wobec podklas, ukazując reaktywność IgG1. Ujawniono, że surowica PD reaguje z TH+ neuronami w obrębie istoty czarnej mózgu szczurów, co może być zniesione przez absorpcję z rekombinowanym sec180, jednakże nie wykazano reaktywności z BMZ ludzkiej skóry. Dane wspierają zatem hipotezę, że pierwotna autoimmunizacja jest skierowana przeciwko neuronalnej izoformie Col XVII w PD wobec epitopu sec180, który w izoformie skórnej przybiera formę ukrytą, i może ona wtórnie rozwinąć się na skórę w wyniku rozprzestrzeniania się epitopów (2).
Wiadomo, że połączenia ścisłe (tight junction, TJ) warunkują homeostazę tkankową. Istnieje pojedyncza warstwa TJ w naskórku, gdzie utrzymanie barierowej homeostazy przez TJ jest kluczowe do właściwego uformowania warstwy rogowej. Mechanizm dzięki któremu keratynocyty przechodzą ciągły obrót komórki (cell turnover) bez narażania integralności bariery skórnej warunkowanej przez TJ jest nieznany. Uwidoczniono (3) w 3D organizację naskórkowych TJ przez barwienie pełnego przekroju (whole-mount staining) skóry ucha myszy dla białka ZO-1 (tight junction scaffolding protein) zauważając, że wielokąty TJ były rozrzucone w pojedynczą warstwę „plastra miodu” TJ. Obrazowanie na żywo in vivo ujawniło, że nowe wielokąty TJ pojawiają się sporadycznie na podstawnej stronie każdej komórki prezentującej/niosącej TJ, skutkując specyficznym uformowaniem swojego kształtu. Szczytowe/wierzchołkowe strony wielokąta TJ zanikają, wypychając w ten sposób komórki od wewnątrz na zewnątrz bariery TJ. Technika przenikania z zastosowaniem toksyny złuszczającej trawiącej DSG1 ujawnia, że DSG1 załączone do podstawnej strony wielokąta TJ uciekały przed trawieniem, potwierdzając funkcję okluzyjną podstawnej strony wielokąta TJ. Izolowane komórki prezentujące/niosące TJ mają wieloboczne ukształtowanie przestrzenne (tetrakaidecahedron zaproponowany przez lorda Kelvina) uprzednio obserwowane w korneocytach. Takie ukształtowanie komórek umożliwia czasowo-przestrzenną aranżację przemieszczania się komórek przez TJ z utrzymaniam homeostazy barierowej TJ i przestrzennych powiązań pomiędzy komórkami. Te obserwacje dają światło na dotychczas ukrytą architekturę komórkową kluczową dla rozwoju bariery naskórkowej (3).
Wiadomo, że desmosomy są makromolekularnym kompleksem odpowiedzialnym za utrzymanie adhezji pomiędzy keratynocytami naskórka. Jednakże wciąż nie wyjaśniono szczegółowej lokalizacji poszczególnych białek w obrębie tego kompleksu, a także powiązania ultrastruktury desmosomu z procesem adhezji. Powyższe kwestie badano (4) przy użyciu mikroskopowej metody superrozdzielczej (super-resolution direct stochastic optical reconstruction microscopy, dSTORM). Stosując przeciwciała wobec domen zmapowano układ molekularny białek w desmosomie i zmierzono długość desmosomów. Takie analizy zostały przeprowadzone dla DSG3, plakoglobiny i desmoplakiny w hodowlach pierwotnych ludzkich keratynocytów. Zauważono, że zmiany w układzie molekularnym desmoplakiny, ale nie plakoglobiny, korelują ze wzmocnioną funkcją adhezyjną. Ujawniono organizację białek desmosomalnych in vitro i in vivo udowadniając przydatność obrazowania superrodzielczego do badań strukturalnych w komórkach adhezyjnych (4).
Porównywano (5) przydatność do celów diagnostycznych oraz poznawczych trzech technik mikroskopowych o różnych źródłach światła stosowanych do oceny bezpośredniej immunofluorescencji (DIF), będącej obecnie badaniem definiującym przy pracownianym rozpoznaniu ADP. Analizowano niezależnie i jednocześnie DIF (złogi IgA, IgG, IgG1, IgG4 i C3) pacjentów z podnaskórkowymi ADP przy użyciu mikroskopu z lampą rtęciową, mikroskopu z diodą LED emitującą światło niebieskie oraz skanującego mikroskopu konfokalnego. Wykazano, że jakość obrazowania wszystkich trzech technik była porównywalna, przy czym nie wykryto dodatkowych złogów immunoreaktantów przy pomocy którejś z nich. Uwzględniając efektywność kosztową wydaje się, że stosowanie mikroskopii LED jest najoptymalniejsze dla rutynowej diagnostyki podnaskórkowych ADP przy pomocy DIF (5).
Piśmiennictwo:
1. Ono S, Egawa G, Honda T, Kabashima K. c-AbI regulates homeostatic transvascular IgG transport in the skin. J Invest Dermatol 2016,136 (5S), S1. (abstract 002)
2. Randall G, Connel N, Narayanan N, Messingham KA, Fairley JA. Collagen XVII autoantibodies in Parkinsons disease sera react with tyrosine hydroxylase positive neurons, but not epidermal basement membrane zone. J Invest Dermatol 2016,136 (5S), S1. (abstract 056)
3. Yokouchi M, Atsugi T, Kajimura M, Suematsu M, Furuse M, Amagai M, Kubo A. Cell shape determines the regulatory mechanisms for maintaining tight junction barrier homeostasis in epidermal turnover. J Invest Dermatol 2016,136 (5S), S1. (abstract 344)
4. Mattheyses AL, Stanley SN, Bartle EI, Atkinson CE, Kowalczyk AP. Nanoscale molecular organization of the desmosomes as revealed by super-resolution microscopy. J Invest Dermatol 2016,136 (5S), S1. (abstract 429)
5. Dmochowski M, Gornowicz-Porowska J, Raptis-Bolwach M, Świrkowicz A, Bowszyc-Dmochowska M. Blue light-emitting diode technology-operated microscopy is superior to laser scanning confocal microscopy and short arc mercury lamp-operated microscopy for routine diagnostics of subepidermal autoimmune blistering dermatoses with direct immunofluorescence J Invest Dermatol 2016,136 (5S), S1. (abstract 045)
Znane są dane wskazujące epidemiologiczny związek choroby Parkinsona (PD) z rozwojem pemfigoidu pęcherzowego (BP). Wiadomo, że białko kolagen typu XVII (Col XVII; BP180) występuje w odpowiednich izoformach, zarówno w skórze, jak i w ośrodkowym układzie nerwowym (OUN). Badania (2) wykazały, że u 1/3 pacjentów PD, ale bez BP, są wykrywalne immunoblotem przeciwciała anty-Col XVII. Przeciwciała te u pacjentów PD rozpoznają region w obrębie domeny sec180 Col XVII, która różni się od domeny patogennej dla BP - NC16A. W celu scharakteryzowania autoprzeciwciał użyto drugorzędowych przeciwciał specyficznych wobec podklas, ukazując reaktywność IgG1. Ujawniono, że surowica PD reaguje z TH+ neuronami w obrębie istoty czarnej mózgu szczurów, co może być zniesione przez absorpcję z rekombinowanym sec180, jednakże nie wykazano reaktywności z BMZ ludzkiej skóry. Dane wspierają zatem hipotezę, że pierwotna autoimmunizacja jest skierowana przeciwko neuronalnej izoformie Col XVII w PD wobec epitopu sec180, który w izoformie skórnej przybiera formę ukrytą, i może ona wtórnie rozwinąć się na skórę w wyniku rozprzestrzeniania się epitopów (2).
Wiadomo, że połączenia ścisłe (tight junction, TJ) warunkują homeostazę tkankową. Istnieje pojedyncza warstwa TJ w naskórku, gdzie utrzymanie barierowej homeostazy przez TJ jest kluczowe do właściwego uformowania warstwy rogowej. Mechanizm dzięki któremu keratynocyty przechodzą ciągły obrót komórki (cell turnover) bez narażania integralności bariery skórnej warunkowanej przez TJ jest nieznany. Uwidoczniono (3) w 3D organizację naskórkowych TJ przez barwienie pełnego przekroju (whole-mount staining) skóry ucha myszy dla białka ZO-1 (tight junction scaffolding protein) zauważając, że wielokąty TJ były rozrzucone w pojedynczą warstwę „plastra miodu” TJ. Obrazowanie na żywo in vivo ujawniło, że nowe wielokąty TJ pojawiają się sporadycznie na podstawnej stronie każdej komórki prezentującej/niosącej TJ, skutkując specyficznym uformowaniem swojego kształtu. Szczytowe/wierzchołkowe strony wielokąta TJ zanikają, wypychając w ten sposób komórki od wewnątrz na zewnątrz bariery TJ. Technika przenikania z zastosowaniem toksyny złuszczającej trawiącej DSG1 ujawnia, że DSG1 załączone do podstawnej strony wielokąta TJ uciekały przed trawieniem, potwierdzając funkcję okluzyjną podstawnej strony wielokąta TJ. Izolowane komórki prezentujące/niosące TJ mają wieloboczne ukształtowanie przestrzenne (tetrakaidecahedron zaproponowany przez lorda Kelvina) uprzednio obserwowane w korneocytach. Takie ukształtowanie komórek umożliwia czasowo-przestrzenną aranżację przemieszczania się komórek przez TJ z utrzymaniam homeostazy barierowej TJ i przestrzennych powiązań pomiędzy komórkami. Te obserwacje dają światło na dotychczas ukrytą architekturę komórkową kluczową dla rozwoju bariery naskórkowej (3).
Wiadomo, że desmosomy są makromolekularnym kompleksem odpowiedzialnym za utrzymanie adhezji pomiędzy keratynocytami naskórka. Jednakże wciąż nie wyjaśniono szczegółowej lokalizacji poszczególnych białek w obrębie tego kompleksu, a także powiązania ultrastruktury desmosomu z procesem adhezji. Powyższe kwestie badano (4) przy użyciu mikroskopowej metody superrozdzielczej (super-resolution direct stochastic optical reconstruction microscopy, dSTORM). Stosując przeciwciała wobec domen zmapowano układ molekularny białek w desmosomie i zmierzono długość desmosomów. Takie analizy zostały przeprowadzone dla DSG3, plakoglobiny i desmoplakiny w hodowlach pierwotnych ludzkich keratynocytów. Zauważono, że zmiany w układzie molekularnym desmoplakiny, ale nie plakoglobiny, korelują ze wzmocnioną funkcją adhezyjną. Ujawniono organizację białek desmosomalnych in vitro i in vivo udowadniając przydatność obrazowania superrodzielczego do badań strukturalnych w komórkach adhezyjnych (4).
Porównywano (5) przydatność do celów diagnostycznych oraz poznawczych trzech technik mikroskopowych o różnych źródłach światła stosowanych do oceny bezpośredniej immunofluorescencji (DIF), będącej obecnie badaniem definiującym przy pracownianym rozpoznaniu ADP. Analizowano niezależnie i jednocześnie DIF (złogi IgA, IgG, IgG1, IgG4 i C3) pacjentów z podnaskórkowymi ADP przy użyciu mikroskopu z lampą rtęciową, mikroskopu z diodą LED emitującą światło niebieskie oraz skanującego mikroskopu konfokalnego. Wykazano, że jakość obrazowania wszystkich trzech technik była porównywalna, przy czym nie wykryto dodatkowych złogów immunoreaktantów przy pomocy którejś z nich. Uwzględniając efektywność kosztową wydaje się, że stosowanie mikroskopii LED jest najoptymalniejsze dla rutynowej diagnostyki podnaskórkowych ADP przy pomocy DIF (5).
Piśmiennictwo:
1. Ono S, Egawa G, Honda T, Kabashima K. c-AbI regulates homeostatic transvascular IgG transport in the skin. J Invest Dermatol 2016,136 (5S), S1. (abstract 002)
2. Randall G, Connel N, Narayanan N, Messingham KA, Fairley JA. Collagen XVII autoantibodies in Parkinsons disease sera react with tyrosine hydroxylase positive neurons, but not epidermal basement membrane zone. J Invest Dermatol 2016,136 (5S), S1. (abstract 056)
3. Yokouchi M, Atsugi T, Kajimura M, Suematsu M, Furuse M, Amagai M, Kubo A. Cell shape determines the regulatory mechanisms for maintaining tight junction barrier homeostasis in epidermal turnover. J Invest Dermatol 2016,136 (5S), S1. (abstract 344)
4. Mattheyses AL, Stanley SN, Bartle EI, Atkinson CE, Kowalczyk AP. Nanoscale molecular organization of the desmosomes as revealed by super-resolution microscopy. J Invest Dermatol 2016,136 (5S), S1. (abstract 429)
5. Dmochowski M, Gornowicz-Porowska J, Raptis-Bolwach M, Świrkowicz A, Bowszyc-Dmochowska M. Blue light-emitting diode technology-operated microscopy is superior to laser scanning confocal microscopy and short arc mercury lamp-operated microscopy for routine diagnostics of subepidermal autoimmune blistering dermatoses with direct immunofluorescence J Invest Dermatol 2016,136 (5S), S1. (abstract 045)
