Patofyziologie
Celiakie je geneticky podmíněná potravinová intolerance s rysy autoimunitního onemocnění.
Co a kdy vyvolá u disponovaného jedince celiakii ?
Na základě mnohaletého výzkumu celikaie lze popsat některé známé podmínky - a kroky, které se musí stát, aby mohlo dojít k manifestaci a rozvoji celiakie:Genetická dispozice
- Nearly 40 different inherited risk factors, which predispose to the disease have been identified [57]
- How T cells in the body react to toxic wheat proteins
- How the thymus gland eliminates these T cells during infancy
- Body's response to viral infections etc.
- HLA status appears to be the strongest genetic determinant of risk for celiac autoimmunity
- Za predispozici k celiakii většiny pacientů jsou zodpovědné níže jmenované alely, které jsou součástí tzv. "MHC" (hlavního histokompatibilního komplexu) na 6. chromozomu, kódující povrchové glykoproteinové receptory HLA 2. třídy:
- HLA DQ2 (kódovaný alelou DQA1*0501/DQB1*0201)
- U 90–95% pac.
- HLA DQ8 (kódováný alelou DQA1*0301/DQB1*0302)
- U 5–10% pac. - především v Evropské a židovské populaci. [13,15]
- Asi 40% populace má jednu z těchto alel [57]
Co jsou glykoproteiny HLA a jaký mají význam ?
Význam záchytu genetické dispozice k celiakii
- Genetická dispozice přispívá k rozvinutí příznaků celiakie mezi sourozenci až v 36 %. [13]
- Naproti tomu pozitivitu HLA-DQ2 vykazuje asi 25–30 % zdravé populace. [13]
- Existují zřejmě i jiné dispozice k celiakii, zřejmě jeden nebo dva non HLA geny.
- Průkaz rizikového haplotypu neznamená ještě stanovení diagnózy celiakie, jeho vloučení však s cca 98% jistotou vylučuje diagnózu celiakie.
Expozice lepku (glutenu) - množství
- Denní příjem 50mg lepku způsobuje již poškození sliznice tenkého střeva celiaků
- 1/100 krajíce běžného pšeničného chleba
Složení lepku
Toxicita gliadinů
- Many protein variants
- Alpha, gamma and omega gliadin families
- 250–300 residues long
- Toxické i gliadinové peptidové štěpy s molekulovou hmotností pod 1000 Da [13]
- Partially mapped to specific domains in ?-gliadin
- At least 50 toxic epitopes in gluten peptides exerting:
- Gut-permeating activities
- Vazba na CXCR3-receptor, který poté uvolňuje zonulin
- Cytotoxic
- Cytotoxic peptide 31–43
- Residues 31–49 seems to be important for the activation of innate immunity
- Immunomodulatory
- Interleukin (IL)-8-releasing peptide 261–277
- Uvolnění IL-8 z enterocytů
- Immediate recruitment of neutrophils in the lamina propria
- Immunomodulatory peptide 57–89 (33-mer)
- Most immunogenic peptide
- Harbors 6 overlapping epitopes (6 T-cell epitopes)
- Resistant to the enzymatic degradation by gastric acidity and pancreatic and brush-border peptidases
- Does not require further processing in antigen-presenting cells for T-cell stimulation
- It binds to DQ2 molecules na makrofázích aj. APC with a pH profile that promotes extracellular binding
- Recognized by T cells
Zpracování lepku při přípravě potravin
Trávení lepku
- Terciální struktura ani peptidové můstky v gliadinu nejsou podmínkou pro vyvolání imunitní odpovědi [13]
- Imunitní reakci zamezí pouze:
- Celková hydrolýza [49]
- Kompletní deaminace glutaminu v prolinových v prolaminových štěpech [49]
Teorie deficitu peptidáz
- Dle některých teorií, toxicita lepku, resp. nemožnost rozkladu lepku na netoxické peptidy v našem trávicím ústrojí vznikla až šlechtěním obilnin (např. na tetra- či hexaploidní pšenici) a také vyšším obsahem lepku ve šlechtěných obilovinách. [19]
- lepek je rezistentní vůči trávicím enzymům (pepsin, trypsin, pankreatin) [13]
- Následné přímé toxické působení složek gliadinu na sliznici tenkého střeva [13]
Zvýšená střevní propustnost
- Za normálních okolností brání kompetentní mezibuněčná těsná spojení průchodu makromolekul (včetně glutenových peptidů) přes střevní bariéru.
- Absorbed proteins cross the intestinal barrier
- Up to 90% through the transcellular pathway
- Lysosomal degradation into nonimmunogenic peptides
- Cca 10% peptides transported as intact proteins
- Paracellular pathway - antigen-specific immune responses
- Regulation of intercellular TJ
- Antigenic tolerance
- Integrity of the TJ system is compromised - immune response to environmental antigens may develop
- Prematurity
- Exposure to radiation
- Chemotherapy
- Toxins
- APC, T and T killer lymphocytes, B lymphocytes, and plasma cells
- In close proximity to the intestinal epithelial barrier
- Gliadin interacts with CXCR3
- Trigger the release of another protein called zonulin
Co vše nám dále zvyšuje střevní propustnost v naší toxické době:
- Např. používání hebricidu Roundup v zemědělství
- Jako látka k vysušování před sklizní - například pšenice a dalších plodin !!!
- lepek-slechteni">www.vylectese.cz/skutecny-duvod-proc-psenice-toxicka-neni-lepek-slechteni
- Roundup: Quick Death for Weeds, Slow and Painful Death for You (Roundup: Rychlá smrt plevele, ale Vaše pomalá a bolestivá smrt)
- Glyphosate now commonly found in human urine (Glyfosát se již běžně vyskytuje v lidské moči)
- Glyphosate, Celiac and Gluten Intolerance (Glyfosát, celiakie a nesnášenlivost lepku)
- The Glyphosate, Celiac Disease Connection (Souvislost mezi glyfosátem a celiakií)
- Hybrid Wheat is Not the Same as GMO Wheat (Hybridní pšenice není totéž jako geneticky modifikovaná pšenice)
Neustále rostoucí rešerše na zcela zásadní téma střevní propustnosti viz zde
Zonulin = pre-haptoglobin (HP) 2 = pre-HP2
- Precursor for HP2
- Zonulin cleaved in its alfa a beta podjednotky
- Lost the permeating activity
- Cleaved two-chain form
- Acts as a hemoglobin scavenger [59]
- Can be used as a biomarker of impaired gut barrier function [59]
- Marker for several autoimmune, neurodegenerative and tumoral diseases [59]
- Potential therapeutic target for the treatment of these devastating conditions [59]
- Vyšší produkce zonulinu nastává:
- Through proteinase activated receptor 2,3
- Epidermal growth factor receptor transactivation
- Lokálně pouze na vnitřní str. sliznice tenkého střeva v místě bacteriaexposed
- Increase in intestinal permeability
- Stažení se proteinu zonula occludens 1 from the tight junctional complex
- V.s. ochrana sliznice x kolonizaci tenkého střeva mikroorganismy
- gliadin via chemokine receptor CXCR3 vyvolá zvýšené uvolnění zonulinu
- CXCR3 is overexpressed in celiac disease (CD) patients
- Coincides with recruitment of the adapter protein, MyD88, to the receptor
- Vyšší produkce zonulinu vede k:
- Passage through the intestine TJ (paracellular pathway) of intruders - antigens (including gliadin) in the gut submucosa
- Celiakie
- Diabetes 1.
- Multiple sclerosis
- Allergies
- Affecting the permeability of the blood brain barrier
- Brain cancer
Mature human HPs
- Heterodimeric plasma glycoproteins covalently associated by disulfide bonds
- Alfa-polypeptide chains - 2 varianty:
- Alfa-1 o 9 kDa
- Alfa-2 o 18 kDa
- Beta-polypeptide chains
- Glycosylated, constant 36 kDa
- 3 lidské fenotypy haptoglobinu:
- HP1–1 homozygote = 0 kopií genu pro zonulin
- Only 7% of CD patients do not possess the zonulin gene
- HP2–1 heterozygote = 1 kopie genu pro zonulin
- Associated with a significant risk of CD
- HP2–2 homozygote = 2 kopie genu pro zonulin
- HP2–2 was less frequent in CD patients than in controls
- Patients having this phenotype were at an increased risk for severe malabsorption
- Secondary to a more profound intestinal barrier dysfunction
- Led to high mortality
- Negatively selected during evolution
Gluten a zonulin u celiaků
- Gluten působí ve střevní stěně vazbou chemoatraktivních receptorů nadprodukci zonulinu, střevního peptidu regulujícího těsná mezibuněčná spojení (tight junctions)
- Důsledkem je další zvýšení střevní propustnosti
- Zvýšení přestupu glutenu do lamina propria
- Charakteristický proces pro časné fáze celiakie [15]
- Někteří autoři mluví přímo o destrukci tight junctions
- Jedna z možných cest vzniku:
- Potravinových alergií
- Diabetes mellitus 1. typu [11]
- Dalších asociovaných onemocnění s mutacemi zonulinu
Zánět
- Virový
- Teorie membránová
- Podíl na vzniku slizničních lézí po aktivaci imunitního systému virovými infekcemi
- Adenovir typu 12
- Má aminokyselinové sekvence gliadinu
- Umožňuje zkříženou reakci protilátek mezi oběma antigeny [13]
- Bakteriální
- Vlivem IL-6
- Zvýšená produkce zonulinu
- Celiakální zánět
- Dále zvyšuje nadprodukci zonulinu a průnik gliadinu
- Další rozvoj zánětu
- TNF-alfa
- Interferon-gama
- Further increase in permeability across the endothelial and epithelial layers
- Zvýšená střevní propustnost = trvalý antigenní tlak
- Vznikají další autoimunitní choroby a komplikace, z nichž některé ohrožují přímo život nemocného
- Interleukin 15 and retinoic acid, a derivative of vitamin A
- Triggers for the inflammatory response to gluten
- Having elevated levels of IL-15 in the gut could initiate all the early stages of celiac disease in those who were genetically susceptible
- Blocking IL-15 could prevent the celiac disease in our mouse model [58]
- In the treatment of inflammatory intestinal diseases, vitamin A and its retinoic acid metabolites are likely to do more harm than good [58]
- Promoted rather than prevented inflammatory cellular and humoral responses to fed antigen [58]
Nezralá střevní bariéra
- Předčasné zavedení lepkové stravy kojenci ap.
Teorie lektinová
- Bílkovinné antinutrienty stravy
- Schopné vázat neúplné oligosacharidydové řetězce glykoproteinů zralých enterocytů a poškozovat je [13]
- Soja, brambory, fazole a mnohé jiné potraviny
Průnik lepku do lamina propria
- Průnik gliadinu přes zvýšeně propustnou epitelovou vrstvu střevní sliznice do lamina propria
- Vysoce afinitním substrátem pro enzym tkáňovou transglutaminázu (TGA)
Tkáňová transglutamináza (TGA) (tTG)
- Specifický a klíčový endomyziální nitrobuněčný enzym
- Mainly expressed in the lamina propria
- Aktivace
- Při buněčném poškození (zánětem, infekcí, mechanicky aj.)
- Upregulated by various stimuli
- Mechanical stress
- Bacterial/viral infection
- During active celiac disease
- Podílí se na apoptóze (plánované buněčné smrti)
- Brání uvolnění autoantigenů
- Může se uvolňovat z buněk
- Moduluje tkáňovou reparaci
- Aktivací TGF beta
- Zodpovídá za normální epiteliální diferenciaci - tedy regeneraci střevní výstelky
- Protilátky proti tkáňové transglutamináze (At-TGA)
- Blokují přímo intestinální epiteliální diferenciaci [13]
Vazba gliadinu na tkáňovou transglutaminázu (TGA)
- gliadin proniknul do lamina propria
- gliadin navázán na enzym tkáňovou transglutaminázu
- V místě vazebných sekvencí -PQPQLPY-
- gliadin deaminován na sekvenci -PEPELPY- [23]
- Gliadin, gliadinové fragmenty a peptidy
- Obsahují velmi vysoké procento glutaminu
- GLIA+TGA v endomyziu střevní stěny = autoantigenem celiakálního zánětu
- Tvorba protilátek [23]
Prezentace na DQ molekulách HLA 2. třídy
- Deaminací a vazbou gliadinu na TGA = imunoreaktivní peptidový komplex
- Jako antigen prezentován na povrchu membrán antigen prezentujících buňěk (APC)
- Na glykoproteinech HLA DQ2 nebo HLA DQ8
- Polymorfní část HLA DQ2 vázající antigenní peptidy
- Schopná vázat negativně nabité aminokyseliny na kotevních pozicích [23]
- asparagin
- Kys. glutamovou [23]
Aktivace CD4 a CD8 T lymfocytů
- Prezentace antigenu na disponujících HLA proběhne právě takovým způsobem, že dochází k patologické aktivaci intraepiteliálních specifických CD4 a CD8 T lymfocytů v lamina propria sliznice tenkého střeva.
Rozvoj Th1/Th0 typ zánětlivé odpovědi s At-TGA
- Glutensenzitivní CD41 lymfocyty
- Spouštějí Th1/Th0 typ zánětlivé odpovědi
- Typické poškození vilózní architektoniky sliznice tenkého střeva
- Později i ativace B-buněk
- Tvorba protilátek proti transglutamináze (At-TGA), gliadinu aj. [23] [13] [15]
Teorie o působení imunopatologických mechanizmů
- [10] [15]
Teorie primárního imunodefektu
- Nedostatek IL-10
- Nadbytek IL-15
Poškození střevní sliznice zánětem
- Přímé toxické působení gliadinu jako antigenu
- Schopen aktivovat transkripční faktor STAT1 aj. [13]
- At-TGA
- X aktivace tgf-beta via TGA
- X regenerace střevního epitelu
- Vlivem vyvolaného zánětu s účastí prozánětlivých mediátorů
- IL-2
- IL-4
- Interferon (IFN) gamma aj. [13]
- Aktivuje signální cestu IRF1
- Expanze a udržování lokální zánětlivé odpovědi
- Aktivuje transkripční faktor STAT1
Protizánětlivé vlivy
Blokáda STAT1
- Může zabránit gliadinu v aktivaci adhezivních molekul ICAM a také B7-2 [23]
Interleukin IL-10
- V buněčných kulturách
- Schopen interferovat s aktivací prozánětlivé odpovědi
- Dlouhodobě potlačit reakci specifických T-buněk na gliadin [23]
Potlačení interleukinu IL-15
- Potlačení zánětu vyvolaného gliadinem
Potlačení aktivity p38 MAP kinázy
- Potlačení zánětu vyvolaného gliadinem [23]
Další otázky
- Které z faktorů rozhodují o tom, jak dlouho bude onemocnění klinicky latentní
- Které symptomy ev. komplikace se po jejím propuknutí projeví
- Jak vážný bude průběh i rizika
- V posledních letech se zvýšil věk, ve kterém se onemocnění poprvé propukne, změnily se i symptomy.
- Snad to souvisí s
- Nižší konzumací glutenu
- Jeho zavádění až ve starším věku kojenců [15]
Lepekové štěpy a CFTR kanálky
- Each of the mentioned strategies for the treatment of CD in glutenmediated CFTR inhibition
- Successfully applied to CF (which is due to inherited loss-of-function CFTR mutations)
- In CD, where CFTR is inhibited by gluten/gliadin-derived peptides
- CFTR inhibition ultimately compromises autophagy
- Thus reducing the capacity of cells to withstand
Gluten/gliadin-derived peptide (P31–43)
- Inhibits CFTR in mouse intestinal epithelial cells [25]
- Causing a local stress response [25]
- P31–43-induced CFTR inhibition elicits an epithelial stress response perturbing proteostasis
- Triggers TGM2 activation, BECN1 sequestration
- Results in molecular crosslinking of CFTR and P31-43 by TGM2
- Stimulation of CFTR function with a pharmacological potentiator (Ivacaftor)
- Could attenuate the autophagy-inhibition and pro-inflammatory effects of gliadin in preclinical models [25]
