Retina AMD Polska

Ośrodki badawcze Narodowego Instytutu Oka pracują nad wykorzystaniem inflammasomów w leczeniu chorób oczu

Rys.1: AMD niszczy czułe na światło tkanki oka

AMD niszczy siatkówkę, nabłonek barwnikowy siatkówki i naczyniówkę, które pomagają oku przetworzyć światło na sygnały elektryczne przesyłane do mózgu. Druzy są to żółto-białe skupiska tłuszczu i białka umiejscowione między RPE i naczyniówką.

Wg NEI i Washington University School of Medicine, St Tutorial Neuroscience Louis, MO.

Układ odpornościowy chroni nasz organizm przed zarazkami. Komórki odpornościowe stale wychwytują zakażenia, takie jak wirusy i bakterie. Używają molekularnych systemów ostrzegania do wykrycia infekcji i nakłaniają inne komórki odpornościowe do jej zwalczania. Dwie niezależne grupy badawcze finansowane przez NEI niedawno odkryły, że jeden z systemów ostrzegania, zwany inflammasomem NLRP3, może mieć udział w dwóch zaawansowanych formach AMD, głównej przyczynie ograniczenia ostrości widzenia w Stanach Zjednoczonych. Ciekawe, że część inflammasomów NLRP3 może powodować uszkodzenia oka w jednej z postaci AMD, natomiast druga grupa może chronić je przy innej postaci choroby.

AMD stanowi przyczynę ok. 30 % wszystkich przypadków utraty wzroku w USA, zazwyczaj u ludzi powyżej 50 roku życia. Ślepotę powoduje zniszczenie trzech warstw tkanek siatkówki, nabłonka barwnikowego siatkówki (RPE) i naczyniówki. Tkanki te normalnie przetwarzają światło na sygnały elektryczne przesyłane do mózgu.

“Wysiękowa” i “sucha” to dwie podstawowe formy AMD. Sucha AMD jest bardziej powszechne, dotyka ok. 90 % wszystkich pacjentów. Dla obu form charakterystyczne jest występowanie druzów, tj. żółto-białych skupisk tłuszczu i białka między RPE i naczyniówką. Wysiękowa AMD charakteryzuje się ponadto nieprawidłowym wzrostem naczyń krwionośnych.

Okresowe iniekcje do oczu leków ograniczających rozrost naczyń krwionośnych mogą poprawić wzrok pacjentów z wysiękową AMD. Przyjmowanie przeciwutleniaczy i suplementów cynku zmniejsza zagrożenie niektórych pacjentów rozwojem najcięższych stadiów wysiękowej lub suchej AMD. Niemniej jednak badacze przewidują, że liczba osób dotkniętych AMD wzrośnie. Konieczne są zatem nowe skuteczne metody leczenia wszystkich form tej choroby.

Dwa ostatnie badania, jedno opublikowane w piśmie Cell z 26 kwietnia 2012 r., a drugie w Nature Medicine (8 kwietnia 2012), wykazały po raz pierwszy, że obie formy AMD może wywoływać inflammasom NLRP3 i że cząsteczki z nim związane mogą być skutecznie wykorzystane w leczeniu AMD.

Rysunek 2: inflammasom NLRP3

Białka NLRP3 wykrywają szkodliwe cząsteczki w komórce lub poza nią, a następnie łączą się z dwoma innymi białkami, PYCARD i nieaktywnym caspase-1, tworząc aktywny inflammasom NLRP3. Inflammasom pobudza caspase-1, enzym, który z kolei powoduje wydzielanie innaerleukinów do krwi. Interleukiny jak flary, wzywają komórki układu immunologicznego do pomocy w zwalczaniu zakażeń.

WG NEI i zaczerpnięte z Davis i Ting, 2010, Nature 11 (2) str. 105.

Inflammasomy to grupy cząsteczek w komórkach odpornościowych. Wyniki badań opublikowane w Cell, przeprowadzonych pod kierunkiem Jayakrishna Ambati, MD z Uniwersytetu Kentucky sugerują, że działanie inflammasomu NLRP3 w komórkach RPE powoduje zniszczenie tkanek podczas geograficznej atrofii (GA), czyli w zaawansowanym i ciężkim stadium suchego AMD. Natomiast wyniki badań dr Luke A J O’Neill i Peter Humphries z Trinity College w Dublinie opublikowane w Natural Medicine sugerują, że w wysiękowej postaci AMD inflammasom NLRP3 w komórkach odpornościowych działa ochronnie na tkanki oka.

Cząsteczki NLRP są białkami poszukującymi szkodliwych cząsteczek wewnątrz komórek. (patrz rys. 2). Kiedy trafią na szkodliwe cząsteczki podnoszą alarm, który skłania inne białka, zwane PYCARD i caspase-1, do skupienia się i tworzenia aktywnych inflammasomów. Grupowanie rozpoczyna łańcuch reakcji, które powodują, że komórki wydzielają do krwi cząsteczki zwane interleukinami lub cytokinami. Interleukiny są białkami, wydzielanymi przez komórki układu immunologicznego, które działają jak flary, alarmując inne komórki układu odpornościowego w stanie zagrożenia organizmu.

Dotychczas sądzono, że NLRP3 i inne immunologiczne białka komórkowe, np. receptory Toll (TLR), wykrywają tylko szkodliwe cząsteczki spoza ustroju, takie jak bakterie, białka i DNA wirusów. Jednak nowsze badania sugerują, że podczas niektórych chorób, takich jak artretyzm i cukrzyca typu 2, niektóre naturalnie występujące cząsteczki mogą uaktywnić inflammasomy NLRP3 i że leki ukierunkowane na interleukiny mogą być skuteczne w leczeniu tego typu chorób. Podobnie, raporty z pism Cell i Nature Medicine sugerują, że NLRP3 mogą rozpoznać szkodliwe cząsteczki powstające w oku podczas AMD.

Raport zamieszczony w Cell sugeruje, że cząsteczki Alu RNA uaktywniają inflammasomy NLRP3 w komórkach RPE. Cząsteczki Alu RNA są to krótkie łańcuchy kwasów rybonukleinowych (RNA), które kodują geny, zwykle podzielone na małe odcinki przez białko o nazwie DICER. Wcześniejsze wyniki z laboratorium Ambati wskazywały, że uszkodzenia tkanek w GA były spowodowane wysokim poziomem niepodzielonego Alu RNA w komórkach RPE wynikającym z niskiego poziomu DICER.

Rysunek 3: komórki RPE przy GA mają więcej białek inflammasomów NLRP3

Zabarwienie komórek RPE z GA (na górze) i Kontroli (na dole) pokazuje, że komórki RPE mają więcej NLRP3. Tkanki pobrane od zmarłych osób chorych na GA w dobranych grupach wiekowych były zabarwione na ciemnoniebiesko antyciałami NLRP3.

Wg Ambati Lab, University of Kentucky.

Wstępne doświadczenia opisane w piśmie Cell sugerują, że tylko NLRP3 mogą rozpoznać Alu RNA i uaktywnić inflammasomy, natomiast inne białka z komórek odpornościowych, w tym TLR, nie. Następnie badacze odkryli, że komórki RPE od pacjentów z GA mają więcej białka inflammasomów NLRP3 niż normalnie (patrz rys. 3), co sugeruje, że są związane z GA. Te zaskakujące wyniki są pierwszym dowodem na występowanie cząsteczek inflammasomu w ludzkim RPE.

Doświadczenia przeprowadzone na wyhodowanych komórkach RPE człowieka lub w oczach myszy transgenicznych dowodzą, że w chorobie GA nadmiar Alu RNA pobudza inflammasomy NLRP3 w komórkach RPE do wydzielania interleukiny zwanej IL-18. Dalsze eksperymenty wskazują, że wydzielanie IL-18 u chorych na GA może być przyczyną uszkodzenia tkanki przez wyniszczanie sąsiednich komórek RPE.

W przeciwieństwie do tego, sprawozdanie w Nature Medicine sugeruje, że komórki immunologiczne inflammasomów NLRP3 są związane z innymi formami AMD. Po raz pierwszy naukowcy odkryli, że druzy mogą pobudzić do działania inflammasomy komórek odpornościowych. Druzy pobrane z oczu pacjentów z AMD wywołały wydzielanie dużej ilości IL-1 i IL-18 przez ludzkie pierwotne jednojądrzaste komórki krwi (PMBC). Są to komórki układu odpornościowego, które mogą dostawać się do tkanek oka uszkodzonych przez AMD. Wykorzystując podobne komórki odpornościowe od transgenicznych myszy wykazano następnie, że białka znalezione w druzach, takie jak C1q, mogą spowodować, że inflammasomy NLRP3 skłonią komórki odpornościowe do wydzielania interleukiny.

Rysunek 4: Działanie inflammasomów NLRP3 może chronić tkanki oka w wysiękowej postaci AMD

Przypalając siatkówkę laserem wywołano w oczach myszy transgenicznych pozbawionych NLRP3 (środkowe zdjęcie) lub IL-18 (z prawej) rozrost naczyń krwionośnych podobny jak w wysiękowym AMD. Sześć dni później siatkówki barwiono przeciwciałami isolectinu, aby wyodrębnić naczynia krwionośne (czerwone). W siatkówkach myszy transgenicznych widać było więcej naczyń krwionośnych niż w grupie kontrolnej (po lewej). Świadczy to, że NLRP3 i IL-18 przeciwdziałają rozrostowi naczyń krwionośnych w wysiękowej AMD.

Wg O’Neill i Humphries Labs, Trinity College Dublin.

Kolejne doświadczenia na oczach myszy transgenicznych dowodzą, że inflammasomy NLRP3 komórek odpornościowych mogą być aktywne w przebiegu wysiękowej i suchej postaci AMD. Możliwe, że w przeciwieństwie do GA, uaktywnienie inflammasomów NLRP3 komórek odpornościowych może chronić tkanki oka podczas wysiękowego AMD dzięki wydzielaniu IL-18 (patrz rys. 4).

Co więcej, leczenie interlukiną IL-18 wyhodowanych ludzkich komórek RPE albo komórek naczyń krwionośnych z mózgu myszy zmniejsza wydzielanie czynnika wzrostu śródbłonka naczyń (VEGF). Cząsteczka ta stymuluje rozrost naczyń krwionośnych w wysiękowej postaci AMD. To świadczy, że cząsteczki łańcucha inflammasomu NLRP3 mogą być skuteczne w terapii wysiękowego AMD.

Obecnie naukowcy zajmują się badaniami klinicznymi różnych nowych metod leczenia AMD, w tym podawaniem leków, które wzmacniają system odpornościowy, zwalczają wolne rodniki i czynniki wzrostu. Wstępne raporty opisane w tym artykule uświadamiają społeczności naukowców badających wzrok, że nowe czynniki leczenia wszystkich form AMD można znaleźć także w łańcuchach inflammasomów NLRP3.

Wg Christopher G. Thomas, Ph.D. – tłumaczyła Anna Wszołek – wolontariuszka

Góra