Rodzaje autoprzeciwciał w chorobach reumatycznych i metody ich

diagnostyka laboratoryjna Journal of Laboratory Diagnostics Diagn Lab 2015; 51(3): 235-250

Praca poglądowa • Review Article

Rodzaje autoprzeciwciał w chorobach reumatycznych i metody ich oznaczeń Different types of autoantibodies in rheumatic diseases and methods of their determination Alicja Grim1, Katarzyna Komosińska-Vassev2, Paweł Olczyk3 Śląskie Centrum Reumatologii, Rehabilitacji i Zapobiegania Niepełnosprawności im. gen. Jerzego Ziętka w Ustroniu Sp. z o. o. Katedra i Zakład Chemii Klinicznej i Diagnostyki Laboratoryjnej, Wydział Farmaceutyczny z Oddziałem Medycyny Laboratoryjnej w Sosnowcu, Śląski Uniwersytet Medyczny w Katowicach 3 Zakład Farmacji Aptecznej, Wydział Farmaceutyczny z Oddziałem Medycyny Laboratoryjnej w Sosnowcu, Śląski Uniwersytet Medyczny w Katowicach 1

2

Streszczenie Choroby reumatyczne, to grupa chorób przewlekłych o zróżnicowanej, często niewyjaśnionej etiologii o podłożu autoimmunizacyjnym. Są konsekwencją odpowiedzi immunologicznej skierowanej przeciwko własnym antygenom w procesie autoimmunizacji. Powstające autoprzeciwciała łączą się z autoantygenem prowadząc do uszkodzenia komórek i tkanek organizmu. Choroby te cechuje występowanie autoprzeciwciał z charakterystyczny profilem reaktywności antygenowej, pomocnym dla postawienia właściwego rozpoznania. Stwierdzono korelację występowania niektórych autoprzeciwciał, tak zwanych markerowych z określonym obrazem klinicznym. Przeciwciała te mają dużą wartość diagnostyczną i prognostyczną. Należy podkreślić, że stwierdzenie samej obecności przeciwciała w badanej surowicy, nie może stanowić kryterium rozpoznania choroby, bez wystąpienia objawów klinicznych. Ważną rolę w immunodiagnostyce chorób reumatycznych odgrywają badania serologiczne, zwłaszcza metoda immunofluorescencji pośredniej, która stanowi złoty standard w diagnostyce przeciwciał przeciwjądrowych. Praca zawiera opis przeciwciał występujących w przebiegu chorób reumatycznych wraz z oceną przydatności klinicznej tych przeciwciał a także ich immunodiagnostykę laboratoryjną. Summary Rheumatic diseases are a group of chronic disorders with varied and frequently unexplained autoimmune etiology. They results from an immune response targeted against own antigens in the autoimmune process. Arising autoantibodies bind to the autoantigen, ultimately leading to cell and tissue damage. Rheumatic diseases are characterized by the presence of antibodies exhibiting a specific antigenic activity which is useful for making the correct diagnosis. There is a known correlation between the certain autoantibodies, so-called marker autoantibodies, and specific clinical findings. Autoantibodies from this group have a high diagnostic and prognostic value. It must be emphasized that the detection of antibody in the blood serum is not in itself sufficient for diagnosis a disease, if no clinical symptoms are present. A major role in the immune diagnostics of rheumatic diseases is played by serological tests, primarily the indirect immunofluorescence assay, the last one being recognized as a gold standard in antinuclear antibodies detection. This thesis contains a description of different types of antibodies found in rheumatic disorders, an evaluation of their clinical usefulness and immunodiagnostic methods of their determination. Słowa kluczowe: choroby reumatyczne, ANA, RF, CCP, ANCA, diagnostyka laboratoryjna Key words: rheumatic diseases, ANA, RF, CCP, ANCA, laboratory diagnostics.

Wstęp

obejmujący różne tkanki i narządy, mający często charakter ukła-

Choroby reumatyczne o podłożu autoimmunizacyjnym należą do grupy chorób o zróżnicowanej, często niewyjaśnionej etiologii i bogatej symptomatologii. Wspólną ich cechą, oprócz podłoża łącznotkankowego, jest różna etiologia w tym infekcyjna, immunologiczna, lekowa, środowiskowa, mechaniczna zaś w obrazie klinicznym – długotrwały przebieg z okresami remisji i zaostrzeń,

dowy. Złożoność objawów klinicznych, wahania ich nasilenia, także częstość nakładania się jednostek chorobowych może nastręczać trudności diagnostyczne. Choroby autoimmunizacyjne występują częściej u kobiet niż u mężczyzn, częściej także we wczesnym okresie dorosłego życia [1, 2]. Cechują się ponadto występowaniem autoprzeciwciał i charakterystycznym profilem 235

www.diagnostykalaboratoryjna.eu reaktywności antygenowej, pomocnym dla postawienia właściwego rozpoznania [1]. Określony profil przeciwciał nie tłumaczy jednak, dlaczego dany narząd lub tkanka są atakowane w danym zespole klinicznym, natomiast wskazuje, iż ich uszkodzenie jest wynikiem procesu zapalnego, powstającego na podłożu zaburzeń immunologicznych. Stwierdzenie obecności przeciwciał niekoniecznie ma związek przyczynowy z chorobą i nie może stanowić kryterium rozpoznania choroby [1]. Coraz częściej podkreśla się jednak znaczenie prognostyczne i rokownicze przeciwciał, gdyż ich obecność koreluje z objawami klinicznymi [3]. Klasyczne zapalne choroby reumatyczne to między innymi reumatoidalne zapalenie stawów RZS (RA; rheumatoid arthritis), seronegatywna postać zapalenia stawów kręgosłupa, toczeń rumieniowaty układowy TRU (SLE; systemic lupus erythematosus), zespół Sjögrena (SS; Sjögren,s syndrome), zespół anty-fosfolipidowy (APS; antiphosholipid syndrome), mieszana choroba tkanki łącznej (MCTD; mixed connective tissue disease), twardzina układowa, różne typy zapaleń naczyń, zapalenie wielomięśniowe (PM; polymyositis) i skórno-mięśniowe (DM; dermatomyositis) [1]. Etiopatogeneza chorób autoimmunizacyjnych W  warunkach fizjologicznych układ odpornościowy posiada umiejętność rozróżniania własnych antygenów od zewnątrzpochodnych i nie odpowiada na własne antygeny. Mimo selekcji limfocytów w narządach takich jak grasica (limfocyty T) i szpik kostny (limfocyty B), w warunkach fizjologii powstają w niewielkiej ilości limfocyty T i B potencjalnie autoreaktywne. Pomimo występowania tych komórek autoreaktywnych, nie dochodzi jednak do aktywacji limfocytów, czemu przeciwdziałają mechanizmy autotolerancji. Przełamanie stanu autotolerancji i uruchomienie mechanizmów autoagresji wobec elementów własnych komórek i tkanek, prowadzi do chorób autoimmunizacyjnych [2, 4]. Są one konsekwencją odpowiedzi immunologicznej, skierowanej przeciwko własnym antygenom w procesie autoimmunizacji. Powstające autoprzeciwciała łącząc się z autoantygenem stają się pozanaczyniowymi lub krążącymi kompleksami immunologicznymi (CIC; circulating immune complexses). Ich akumulacja może indukować reakcje zapalne poprzez aktywację systemu dopełniacza, wzmagać działania procesów krzepnięcia, prowadząc do agregacji płytek i erytrocytów [2, 4, 5]. Etiologia chorób autoimmunizacyjnych nie jest do końca poznana. Istotną rolę w indukcji procesu chorobowego odrywają najprawdopodobniej zarówno czynniki wewnątrzpochodne (geny głównego układu zgodności tkankowej, inne geny, nadprodukcja cytokin, hormony płciowe, zaburzenia apoptozy) jak i czynniki zewnątrzpochodne (uraz, infekcje wirusowe i bakteryjne, promieniowanie UV, rozpuszczalniki organiczne, leki). Nie bez znaczenia jest również wzajemna interakcja między tymi czynnikami [6]. Czynniki wewnątrzpochodne Geny głównego układu zgodności tkankowej wykazują silny związek z występowaniem wielu chorób. Najsilniejszy związek opisano w przypadku genów dla cząsteczek (MHC; major histocompatibility complex) klasy II, co stanowi potwierdzenie głównej roli limfocytów Th (CD4+) w rozwoju procesu autoimmunizacji. 236

Występowanie antygenów HLA-DR4 (ang. human leukocyte antigen) stwierdzono w reumatoidalnym zapaleniu stawów, a HLA-B27 w zesztywniającym zapaleniu stawów kręgosłupa [1, 4]. Ponadto genetycznie uwarunkowana nadprodukcja niektórych cytokin, jest także wiązana z rozwojem chorób autoimmunizacyjnych. Konsekwencja defektu genu prowadzącego do nadekspresji czynnika martwicy nowotworów α – jest destrukcyjna choroba stawów przypominająca reumatoidalne zapalenie stawów [6]. Istotną rolę w etiopatogenezie chorób autoimmunizacyjnych odgrywają także hormony płciowe. Kobiety stanowią bowiem 6070% chorych na RZS, zaś ponad 80% chorych na TRU i twardzinę układową [2]. Wyjątkiem jest zesztywniające zapalenie stawów kręgosłupa, na które częściej chorują mężczyźni [6]. Do aktywacji procesów autoimmunizacji i rozwoju chorób z autoagresji prowadzić mogą zaburzenia szlaków apoptozy np. mutacja genu Fas u osób chorujących na zespół podobny do tocznia. Zaburzenie procesu apoptozy skutkuje brakiem usuwania potencjalnie autoreaktywnych limfocytów B [2]. Czynniki zewnątrzpochodne Uraz fizyczny, termiczny lub zapalny identyfikowane są jako prawdopodobne czynniki mogące doprowadzić do przełamana bariery tolerancji immunologicznej na własne antygeny i w konsekwencji zapoczątkować procesy autoimmunizacyjne. Zakażenie wirusami lub bakteriami posiadającymi epitopy wykazujące podobieństwo do antygenów gospodarza, może – poprzez mechanizm mimikry molekularnej – prowadzić do aktywacji limfocytów autoreaktywnych. Jako przykład mogą posłużyć zakażenia retrowirusami, zakażenia wirusem Epsteina-Barr, które są egzogennymi czynnikami ryzyka w TRU [2]. Również inne czynniki środowiska zewnętrznego, mogą indukować szereg zaburzeń immunologicznych. I tak np. promieniowanie UV jest induktorem zmian skórnych w toczniu, chlorek winylu i związki krzemu mają istotną rolę w indukcji odpowiedzi immunologicznej w twardzinie układowej, zaś hydralazyna w przebiegu toczenia rumieniowatego układowego [2]. Zależności pomiędzy mechanizmem powstania i rozwojem schorzeń autoimmunizacyjnych, a układem immunologicznym są wielorakie. Do zasadniczych funkcji układu immunologicznego należą rozpoznanie antygenu (patogenu), przez limfocyty T z udziałem cząstek HLA klasy I, HLA klasy II, odpowiedź humoralna zależna od limfocytów, współdziałanie komórek immunokompetentnych, swoistość reakcji i pamięć immunologiczna. W sytuacji, kiedy układ immunologiczny nie rozpoznaje, bądź nie eliminuje antygenu (patogenu), np. w wyniku niedostatecznego powstawania limfocytów TCD8 (cytotoksycznych), dochodzi do rozwoju reakcji immunopatologicznych. Elementami procesu autoimmunizacyjnego są autoantygeny, komórki dendrytyczne, autoreaktywne limfocyty T i B i autoprzeciwciała [5, 6]. Autoantygeny, to antygeny związane z prawidłowymi komórkami organizmu. Mogą nimi być receptory znajdujące się na powierzchni komórki np. antygeny komórek na płytkach krwi, antygeny występujące we wnętrzu komórki np. antygen jąderkowy ślinianek w zespole Sjögrena, czy też substancje wytwarzane i wydzielane przez prawidłowe komórki np. hormon tyreotropowy przysadki w nadczynności tarczycy [2, 6].

Diagn Lab 2015; 51(3): 235-250 Główne zagrożenie rozwojem procesu autoimmunizacji stanowi nadmierna odpowiedź komórek T i B, a także autoreaktywne limfocyty Th /CD4+/, które kontrolują limfocyty Tc i B, prowadząc do aktywacji autoreaktywnych limfocytów B, a dalej do ich transformacji blastycznej i produkcji autoprzeciwciał. Autoreaktywne limfocyty B są w stanie również rozpoznać autoantygeny rozpuszczalne bez połączenia z cząsteczkami MHC. Spełniają też funkcję komórek prezentujących autoantygeny autoreaktywnym limfocytom T [6]. Autoprzeciwciała mogą wiązać epitopy autoantygenów rozpuszczalnych i powierzchniowych. Powstające w ten sposób kompleksy immunologiczne, odkładają się w naczyniach, prowadząc do rozwoju stanu zapalnego, a w konsekwencji do uszkodzenia naczyń i narządów [1]. Autoprzeciwciała i autoreaktywne limfocyty występują również w organizmie w warunkach fizjologicznych, pomagają eliminować z krążenia autoantygeny i w większości przypadków nie doprowadzają do rozwoju chorób autoimmunizacyjnych. Do uszkodzenia komórek i tkanek w chorobach autoimmunologicznych dochodzi na drodze dwóch głównych mechanizmów. Pierwszym z nich są mechanizmy nadwrażliwości, prowadzące do uszkodzeń powstających wskutek działania przeciwciał (nadwrażliwość typu II i III) i/ lub limfocytów T (typ IV reakcji nadwrażliwości). Autoprzeciwciała mogą także naśladować lub blokować działanie endogennych ligandów dla własnych białek, w tym – hormonów [6]. Modele chorób autoimmunizacyjnych Choroby autoimmunologiczne do których należą choroby reumatyczne, są schorzeniami o przebiegu przewlekłym, które prowadzą do uszkodzenia komórek i tkanek gospodarza. Często prowadzą do trwałego inwalidztwa, a czasami do śmierci. Choroby te charakteryzują się okresami remisji i pogorszenia stanu zdrowia osoby chorej. Na choroby autoimmunizacyne cierpi około 5% populacji krajów zachodnioeuropejskich [2]. Ze względu na umiejscowienie autoantygenu choroby autoimmunizacyjne można podzielić na narządowo-swoiste i układowe [4]. W chorobach narządowo-swoistych, odpowiedź autoimmunologiczna skierowana jest przeciwko wielu antygenom, zlokalizowanym w określonym narządzie. Większość z najczęściej występujących zaburzeń autoimmunologicznych narządowo-swoistych dotyka pojedynczego gruczołu endogennego, np. w cukrzycy typu 1, przeciwciała skierowane są przeciwko komór-

kom β wysp trzustkowych Langerhansa. Przykładem specyficznej narządowo choroby autoimmunizacyjnej jest także pierwotna żółciowa marskość wątroby, definiowana przez krążące autoprzeciwciała przeciwmitochondrialne (AMA-M2). Zaburzenia układowe dotykają z kolei wielu narządów i są związane z odpowiedzią autoimmunologiczną, skierowaną przeciwko antygenom występującym powszechnie w organizmie. Wśród tych ostatnich antygenów wymieniane są cząsteczki wewnątrzkomórkowe zaangażowane w transkrypcję i translację kodu genetycznego, w tym dwuniciowe DNA i histony, przeciwko którym indukowana jest odpowiedź autoimmunologiczna w toczniu rumieniowatym układowym, czy też topoizomeraza I i białka centromerowe, związane z indukcją odpowiedzi autoimmunologicznej w twardzinie [5, 6].

Autoprzeciwciała w chorobach reumatycznych Zjawiskiem powszechnym i typowym dla chorób reumatycznych jest pojawienie się w krążeniu autoprzeciwciał i/lub autoreaktywnych limfocytów T, skierowanych przeciwko różnym własnym antygenom w tym składnikom jądra komórkowego i cytoplazmy, organellom komórkowym, składnikom tkanki łącznej, chrzęstnej i stawów. Zidentyfikowano ponad 150 autoantygenów, przeciwko którym wytwarzane są autoprzeciwciała w przebiegu chorób reumatycznych [7]. Należy podkreślić, że stwierdzenie samej obecności przeciwciała w badanej surowicy, nie może stanowić kryterium rozpoznania choroby, bez wystąpienia objawów klinicznych [4]. Badania serologiczne, w których wykrywa się przeciwciała, stanowią obecnie podstawę immunodiagnostyki układowych chorób tkanki łącznej. Stwierdzono ponadto korelację występowania niektórych autoprzeciwciał z określonym obrazem klinicznym, a jednostką chorobową. Przeciwciała te, określa się także jako tzw. przeciwciała markerowe. Przykłady przeciwciał markerowych w chorobach tkanki łącznej podano w tabeli I. Przeciwciała te obecne u osób z określonymi objawami klinicznymi mają dużą wartość diagnostyczną i prognostyczną. Cechy, jakimi powinny oznaczać się przeciwciała markerowe w chorobach reumatycznych obejmują wysoką czułość pozwalającą na rozpoznanie choroby w jak najwcześniejszym stadium, a także wysoką swoistość dla danej jednostki chorobowej, co może być pomocne w diagnostyce różnicowej z innymi chorobami reumatycznymi (cANCA w ziarniniakowatości z zapaleniem naczyń) [4, 8]. Ponadto miano przeciwciała Tabela I. Częstość występowania przeciwciał ANA (%) w wybranych chorobach reumatycznych z zaznaczeniem markerowego powinno odzwiercieprzeciwciał markerowych [ 3 ]. dlać aktywność procesu chorobowego, Jednostka chorobowa a obecność korelować z określonymi Autoprzeciwciała Sjögrena MCTD SLE Twardzina układowa objawami klinicznymi. Zależność taką anty-dsDNA 40-90