Zespół alfa-gal
Patofizjologia i mechanizm
Zespół alfa-gal (AGS) to alergia IgE-zależna skierowana przeciwko oligosacharydowi galaktoza-α-1,3-galaktoza (α-Gal), występującemu w tkankach ssaków nie-naczelnych. Uczulenie indukowane jest przez ukąszenia kleszczy (Amblyomma americanum w USA, Ixodes ricinus w Europie), które przenoszą α-Gal wraz ze śliną, wywołując odpowiedź immunologiczną typu Th2 i produkcję specyficznych przeciwciał IgE. Charakterystyczną cechą AGS jest opóźniony początek objawów (3-6 godzin po spożyciu czerwonego mięsa), co wiąże się z wchłanianiem α-Gal w formie glikolipidów i ich transportem w chylomikronach do krążenia. Objawy obejmują pokrzywkę, nudności, ból brzucha, a w 60% przypadków anafilaksję, która może być śmiertelna bez szybkiej interwencji. Diagnostyka opiera się na oznaczeniu specyficznych IgE przeciwko α-Gal w surowicy, gdyż testy skórne są nieskuteczne. Leczenie polega na eliminacji mięsa ssaków i preparatów zawierających α-Gal oraz kontroli objawów alergicznych.
Patogeneza zespołu alfa-gal
Zespół alfa-gal (AGS) to złożona choroba alergiczna charakteryzująca się rozwojem specyficznych przeciwciał IgE skierowanych przeciwko węglowodanowi galaktoza-α-1,3-galaktoza (α-Gal), oligosacharydowi występującemu w komórkach i tkankach ssaków nie-naczelnych. Osoby z przeciwciałami IgE przeciwko α-Gal cierpią na opóźnioną formę anafilaksji po spożyciu czerwonego mięsa.12
Mechanizm powstawania alergii
Zespół alfa-gal jest wyjątkowy wśród alergii pokarmowych, ponieważ reakcja alergiczna dotyczy węglowodanu, a nie białka, jak w przypadku większości alergii pokarmowych. Proces uczulenia na α-Gal najczęściej rozpoczyna się od ukąszenia kleszcza. W Stanach Zjednoczonych głównym gatunkiem kleszcza odpowiedzialnym za zespół alfa-gal jest kleszcz samotnik (Amblyomma americanum), natomiast w Europie – kleszcz pospolity (Ixodes ricinus).12
Gdy kleszcz kąsa człowieka, przenosi α-Gal obecny w swojej ślinie do krwiobiegu ofiary. To wywołuje odpowiedź immunologiczną, która prowadzi do produkcji przeciwciał IgE przeciwko α-Gal – proces ten nazywany jest uczuleniem, ponieważ układ odpornościowy staje się wrażliwy na α-Gal. W przeciwieństwie do większości alergii pokarmowych, które występują w dzieciństwie, zespół alfa-gal może się rozwinąć w każdym wieku, nawet u osób, które przez lata bez problemu spożywały czerwone mięso.12
Interesujące jest to, że kleszcze karmione ludzką krwią wykazują znacznie zwiększoną produkcję α-Gal w gruczołach ślinowych w porównaniu do tych, które żywią się innymi ssakami. Badania wykazały, że α-Gal występujący w ślinie kleszczy nie pochodzi z wcześniejszego posiłku krwią, ale jest produkowany przez same kleszcze.12
Rola śliny kleszcza
Ślina kleszcza jest złożoną mieszaniną substancji, z których wiele ma właściwości immunomodulacyjne. Gdy kleszcz wbija się w skórę, jego aparat gębowy przebija naskórek i wchodzi do skóry właściwej gospodarza, uruchamiając mechanizmy gojenia ran: koagulację, zwężenie naczyń i agregację płytek krwi, po których następuje odpowiedź wrodzonego i adaptacyjnego układu immunologicznego.1
Aby skutecznie odżywiać się krwią, kleszcz musi przeciwdziałać mechanizmom obronnym gospodarza. Bioaktywne cząsteczki obecne w ślinie kleszcza mogą tłumić odpowiedź hemostatyczną i immunologiczną gospodarza, które utrudniają efektywne żywienie i mogłyby uszkodzić kleszcza. Efekty te mogą być mediowane przez cząsteczki takie jak prostaglandyna E2 (PGE2), która jest bardzo obfita w ślinie kleszcza.12
PGE2 jest zdolna do stymulowania zwiększonej ekspresji cytokin przeciwzapalnych, jednocześnie promując zmniejszenie produkcji mediatorów prozapalnych. Razem te składniki mogą promować odporność typu Th2 i wyzwalać przełączenie klas przeciwciał na przeciwciała IgE skierowane przeciwko oligosacharydowi α-Gal.1
Mechanizmy immunologiczne
Istnieje co najmniej dwa możliwe mechanizmy wyjaśniające produkcję u ludzi przeciwciał IgE przeciwko α-Gal po ukąszeniach kleszczy:
- Pierwszy mechanizm jest poparty naszym obecnym zrozumieniem modulacji immunologicznej gospodarza przez ślinę kleszcza i sugeruje, że α-Gal na białkach ślinowych kleszcza oddziałuje z komórkami prezentującymi antygen (APC) i limfocytami B w kontekście odporności komórkowej Th2 indukowanej przez ślinę kleszcza. Ten mechanizm prowadzi do podwyższenia odpowiedzi IgE przeciwko α-Gal.1
- Drugi mechanizm wymaga jeszcze potwierdzenia i opiera się na możliwości, że ślina kleszcza zawiera czynniki indukujące przełączanie rekombinacji klas (CSR) na komórki B produkujące IgE przeciwko α-Gal z istniejących wcześniej klonów komórek B produkujących przeciwciała IgM i/lub IgG przeciwko α-Gal.2
Badania sugerują, że uczulenie na α-Gal występuje po powtarzających się ukąszeniach kleszczy. Wśród cząsteczek immunomodulujących, ślina kleszcza zawiera białka glikozylowane z α-Gal, a prawdopodobnie również glikolipidy zawierające α-Gal. α-Gal na białkach jest rozpoznawany przez komórki B pamięci wykazujące receptory komórek B przeciwko α-Gal. Z kolei glikolipidy mogą być rozpoznawane przez komórki iNKT, które mogą następnie produkować IL-4. Komórki B przetwarzają glikoproteiny i prezentują peptydy komórkom T. W środowisku bogatym w IL-4, komórki T indukują rekombinację przełączania klas komórek B, prowadząc do produkcji IgE przeciwko α-Gal, które następnie wiążą się z bazofilami i komórkami tucznymi.1
Mechanizm opóźnionej reakcji alergicznej
Jedną z najbardziej charakterystycznych cech zespołu alfa-gal jest opóźniony początek objawów po spożyciu czerwonego mięsa. W przeciwieństwie do typowych alergii pokarmowych, gdzie objawy pojawiają się w ciągu minut, w przypadku zespołu alfa-gal reakcje alergiczne mogą wystąpić po 3-6 godzinach, a nawet później.12
Hipoteza glikolipidowa
Opóźniony początek objawów około 3-6 godzin po spożyciu czerwonego mięsa jest rzeczywiście godny uwagi, ponieważ reakcje nadwrażliwości IgE-zależne na pokarmy zwykle mają szybki początek, a objawy pojawiają się w ciągu minut, ale ogólnie w ciągu 2 godzin po zjedzeniu pokarmów wywołujących reakcję.1
Opóźnienie w wystąpieniu objawów po spożyciu mięsa zostało potwierdzone w badaniach prowokacji pokarmowej, podczas gdy wykazano, że bazofile pacjentów mogą być aktywowane natychmiast po ekspozycji in vitro na α-Gal. Te odkrycia sugerowały, że opóźnienie w objawach nie jest spowodowane ani wewnętrzną właściwością węglowodanu, ani opóźnieniem w reaktywności bazofilów, ale raczej czasem potrzebnym cząsteczkom α-Gal od spożycia do pojawienia się w krążeniu.2
Ze względu na wolniejsze trawienie i wchłanianie lipidów w porównaniu do białek, zasugerowano, że α-Gal związany z lipidami, a nie z białkami, może być odpowiedzialny za późną odpowiedź u pacjentów z alergią na α-Gal. Hipoteza ta, znana jako hipoteza glikolipidowa, opisuje mechanizm opóźnienia odpowiedzi na spożycie produktów mięsnych zawierających α-Gal i późniejszy rozwój objawów.34
Trawienie i transport α-Gal
Po spożyciu przez osoby uczulone na α-Gal mięsa ssaków lub jego pochodnych, z glikolipidów zawierających α-Gal tworzą się micele lipidowe. Enzymy w jelicie cienkim, głównie lipaza trzustkowa, rozkładają triglicerydy w micelach na wolne kwasy tłuszczowe, monoglicerydy i diglicerydy, które są wchłaniane przez komórki jelitowe. Nabłonek jelitowy przekształca następnie kwasy tłuszczowe i monoglicerydy w triglicerydy i łączy je w cząsteczki lipoproteinowe, czyli chylomikrony, które wykazują cząsteczki α-Gal na swojej powierzchni.1
Chylomikrony wchodzą do układu limfatycznego przez naczynia włosowate limfatyczne i docierają do krwiobiegu około 3-4 godziny po posiłku. Tam cząsteczki α-Gal wiążą się ze specyficznymi przeciwciałami IgE przeciwko α-Gal na powierzchni bazofilów lub komórek tucznych. To wyzwala reakcję alergiczną lub anafilaksję, gdy komórki tuczne uwalniają kaskadę mediatorów alergicznych, które stymulują nerwy czuciowe, wywołując ból trzewny poprzez skurcz mięśni gładkich jelita i aktywują nadmierne wydzielanie śluzu przez gruczoły śluzowe.2
W przeciwieństwie do glikolipidów, glikoproteiny niosące α-Gal są trawione na małe peptydy, a α-Gal związany z nimi na monosacharydy. Poposiłkowy szczyt tych produktów trawienia, które nie byłyby zdolne do wiązania lub krzyżowego wiązania przeciwciał przeciwko α-Gal, występuje około 1 lub 2 godziny po spożyciu.3
Czynniki wpływające na reakcje
Zespół alfa-gal charakteryzuje się znaczną zmiennością w objawach klinicznych między pacjentami. Reakcje alergiczne nie występują po każdej ekspozycji i nie zawsze podążają za oczywistym wzorcem. Ten brak spójności został opisany przez ekspertów jako „niemal diagnostyczny znak rozpoznawczy”.1
Istnieją czynniki współistniejące, znane również jako kofaktory, które mogą dramatycznie wpływać na nasilenie reakcji lub na to, czy w ogóle wystąpią. Do tych kofaktorów należą:234
- Spożycie alkoholu
- Wysiłek fizyczny
- Używanie przypraw
- Cykle menstruacyjne
- Przyjmowanie niesteroidowych leków przeciwzapalnych
Niektóre badania wskazują, że te kofaktory mogą zwiększać przepływ krwi i absorpcję alergenów w przewodzie pokarmowym.1
Dodatkowo, niedawne ukąszenia kleszcza mogą uczulać pacjentów na wcześniej tolerowane ekspozycje, a nawet obniżać próg reaktywności. Stężenie przeciwciał IgE ma tendencję do wzrostu wraz z liczbą ukąszeń kleszcza rocznie i tym, jak niedawno doszło do tych ukąszeń.12
Immunologiczna odpowiedź na α-Gal
Odpowiedź immunologiczna na α-Gal jest złożona i charakteryzuje się unikalną cechą. Przeciwciała IgM i IgG mogą zapewniać ochronę przed patogenami, podczas gdy odpowiedź IgE na α-Gal jest szkodliwa i powoduje ciężkie reakcje po ekspozycji na mięso ssaków i inne produkty.1
Rola komórek T i B
Ślina kleszcza zawiera cząsteczki immunomodulujące wraz z białkami lub lipidami niosącymi α-Gal. Bazofile są rekrutowane do miejsc karmienia kleszcza i gromadzą się w skórze po powtarzającej się inwazji kleszcza. Bazofile mogą działać jako nieprofesjonalne komórki prezentujące antygen, zdolne do wydzielania IL-4. Lipidy zawierające α-Gal mogą być również prezentowane komórkom iNKT w kontekście CD1d, które są znane z obfitego wytwarzania IL-4. IL-4 będzie skłaniać różnicowanie naiwnych komórek T rozpoznających antygeny śliny kleszcza w kierunku komórek pomocniczych typu 2 (Th2). Komórki Th2 będą następnie oddziaływać z komórkami B specyficznymi dla α-Gal i indukować rekombinację przełączania klas, prowadząc do produkcji przeciwciał IgE.1
Aby ujawnić mechanizmy zaangażowane specyficznie w reakcję immunologiczną na α-Gal, Cretin i wsp. użyli myszy z podwójnym nokautem genów Ggta1/łańcucha beta receptora komórek T (TCR), aby zbadać, czy komórki T są zaangażowane w indukcję przeciwciał przeciwko α-Gal. Jednak dla fundamentalnego i bardziej ogólnego zrozumienia mechanizmów i typów komórek zaangażowanych w odporność na alergeny węglowodanowe, pilnie potrzebne są dalsze badania.1
Brak α-Gal u ludzi
Gen α-1,3-galaktozylotransferazy (α1,3GT) nazwany GGTA1 jest obecny u wszystkich ssaków, ale u ludzi, małp człekokształtnych i małp Starego Świata jest on inaktywowany przez mutacje przesunięcia ramki odczytu, które skracają ekspresję białka i znoszą jego aktywność katalityczną.1
Brak α-Gal jest warunkiem wstępnym do umożliwienia uczulenia przezskórnego u ludzi. Podczas gdy rozpoznanie immunologiczne obcych białek jest dobrze zrozumiane, podobnie jak kaskada zdarzeń uruchamiająca odpowiedzi immunologiczne o różnej jakości w obrębie wrodzonego i adaptacyjnego układu odpornościowego, charakterystyka punktów kontrolnych odporności i konsekwencji w odpowiedzi na obce węglowodany jest mniej dobrze scharakteryzowana.2
Wykazano, że wirusy otoczkowe produkowane w komórkach zwierzęcych lub komórkach ludzkich zmodyfikowanych tak, aby zawierały aktywny α1,3GT, zawierają liczne epitopy α-Gal na swojej powierzchni, czyniąc je bardziej wrażliwymi na lizę przez ludzkie przeciwciała anty-α-Gal i układ dopełniacza.2
| Aspekt immunologiczny | Ludzie | Ssaki nie-naczelne |
|---|---|---|
| Obecność α-Gal w tkankach | Nie | Tak |
| Gen GGTA1 | Nieaktywny (zmutowany) | Aktywny |
| Naturalne przeciwciała przeciwko α-Gal | Tak (IgG, IgM) | Nie |
| Odpowiedź IgE na α-Gal po ukąszeniu kleszcza | Możliwa | Nie występuje |
| Wrażliwość na α-Gal w pokarmie | Możliwa po uczuleniu | Nie występuje |
Specyficzne aspekty zespołu alfa-gal
Zespół alfa-gal różni się od typowych alergii pod kilkoma istotnymi względami. Jest to jedna z zaledwie dwóch alergii węglowodanowych, które powodują zagrażające życiu reakcje. Lipidy, oprócz białek, są ważnym źródłem alergenu.1
Czynniki ryzyka i predyspozycje
Tylko niewielki odsetek osób ukąszonych przez kleszcze związane z AGS faktycznie rozwija objawy kliniczne. Nawet jeśli dana osoba była wcześniej ukąszona przez kleszcze i nie rozwinęła AGS, przyszłe ukąszenie może go wywołać. Powtarzające się ukąszenia kleszcza są związane ze wzrostem IgE przeciwko α-Gal. Liczne ukąszenia kleszcza są związane z początkiem AGS. Wielu pacjentów zgłasza, że byli kąsani przez kleszcze przez wiele lat, a następnie po ukąszeniu przez wiele kleszczy naraz rozwinęli zespół alfa-gal.1
Wstępne dane sugerują, że ekspozycja na robaki obłe Ascaris lumbricoides może odgrywać rolę zarówno w uczuleniu na α-Gal, jak i rozwoju zespołu alfa-gal.23
Dla osób z grupą krwi B występuje zjawisko nazywane „kompromisem”, gdy pożądany wynik wiąże się z niekorzystnym kosztem. Osoby te są mniej narażone na rozwój AGS po ukąszeniu kleszcza, ale są bardziej podatne na choroby zakaźne wywoływane przez patogeny niosące α-Gal na swojej powierzchni.1
Inne źródła α-Gal
Epitop α-Gal jest również obecny w innych farmaceutykach i produktach pochodzenia zwierzęcego, takich jak żelatyna, antytoksyny i biologiczne zastawki serca. Zespół alfa-gal został wywołany w trzech przypadkach pracowników hodowli bydła, którzy prezentowali objawy alergiczne po asystowaniu weterynarzowi podczas porodu cielęcia, co stanowi pierwszy raport o α-Gal jako alergenie zawodowym i oddechowym.3
Nadwrażliwość na α-Gal jest również dobrze opisana po leczeniu pacjentów lekami zawierającymi ten węglowodan, na przykład przeciwciałem monoklonalnym Cetuximab, które jest stosowane w leczeniu zaawansowanego raka jelita grubego oraz nowotworów głowy i szyi.2
Spożycie narządów wewnętrznych ssaków, takich jak nerki wieprzowe, zajmuje szczególną pozycję w zespole α-Gal, ponieważ objawy są często bardziej nasilone i występują szybciej. Enzym konwertujący angiotensynę I (ACE I) i aminopeptydaza N (AP-N), oba wysoce glikozylowane białka tkanek moczowo-płciowych, zostały zidentyfikowane jako główne cząsteczki wiążące IgE w nerkach wieprzowych.23
Implikacje kliniczne zespołu alfa-gal
Rozpoznanie zespołu alfa-gal jest wieloaspektowe i wymaga dokładnego badania historii pacjenta, testów diagnostycznych i przede wszystkim świadomości istnienia tego schorzenia wśród personelu medycznego.1
Objawy kliniczne
Objawy zespołu alfa-gal odpowiadają natychmiastowej nadwrażliwości IgE-zależnej (pokrzywka, nudności, wysypka, duszność, zawroty głowy, ból brzucha, biegunka, utrata przytomności i wstrząs anafilaktyczny), ale występują kilka godzin po spożyciu pokarmów wywołujących reakcję, a mianowicie czerwonego mięsa.1
Anafilaksja została wyzwolona w nawet 60% przypadków AGS i może być śmiertelna, jeśli nie jest szybko leczona. Objawy występują zwykle 2-6 godzin po spożyciu mięsa lub nabiału. W niektórych przypadkach objawy mogą wystąpić natychmiast po ekspozycji na niektóre produkty, takie jak leki zawierające α-Gal.12
Objawy zespołu alfa-gal mogą obejmować:1
- Pokrzywkę
- Nudności i wymioty
- Dolegliwości żołądkowe i biegunkę
- W skrajnych przypadkach anafilaksję
Diagnostyka i leczenie
Alergia na alfa-gal jest diagnozowana na podstawie typowych objawów i wyników badań, a także pomiaru poziomu przeciwciał IgE w surowicy. Ze względu na opóźnienie między spożyciem mięsa a wystąpieniem objawów, zespół alfa-gal może być trudny do zdiagnozowania. Alergolog nie może wykonać testów punktowych (SPT) bezpośrednio dla uczulenia na alfa-gal, co sprawia, że badanie krwi na obecność specyficznego IgE dla komponentu alfa-gal jest preferowaną metodą diagnostyczną.12
Obecnie dostępne metody diagnostyczne mają ograniczoną swoistość lub są zbyt ryzykowne do rutynowego stosowania, co stwarza potrzebę przezwyciężenia tych ograniczeń bardziej precyzyjnymi metodami. Test jest dość czuły, ale nie bardzo swoisty. W pewnym sensie jest to marker ukąszeń kleszcza, a być może również innych ukąszeń, ale tylko niewielka część osób z wynikiem dodatnim rzeczywiście rozwija reakcje alergiczne po spożyciu mięsa ssaków.34
Leczenie zespołu alfa-gal (AGS) zazwyczaj obejmuje unikanie pokarmów zawierających α-Gal i przyjmowanie leków w celu złagodzenia objawów, które mogą wystąpić przy przypadkowej ekspozycji. Większość pracowników służby zdrowia zaleca pacjentom z rozpoznaniem AGS zaprzestanie spożywania mięsa ssaków. Diagnoza zespołu alfa-gal u niektórych pacjentów jest potwierdzona faktem, że całkowita remisja została osiągnięta (w tym ustąpienie pokrzywki) po wprowadzeniu restrykcyjnej diety, w której pominięto wszystkie pokarmy pochodzące od ssaków.323
Z biegiem czasu poziom przeciwciał IgE przeciwko alfa-gal zmniejsza się i w rezultacie niektóre osoby z AGS mogą ponownie jeść wołowinę, wieprzowinę i inne mięsa ssaków oraz inne produkty, które zawierają alfa-gal, bez wystąpienia reakcji alergicznej.2
Znaczenie dla zdrowia publicznego
Zespół alfa-gal staje się globalnym problemem o rosnącej częstości występowania na wszystkich kontynentach, a kilka gatunków kleszczy zostało powiązanych z tymi zaburzeniami. W obszarach geograficznych, gdzie ukąszenia kleszczy są powszechne, AGS jest prawdopodobnie niedostatecznie rozpoznawany i diagnozowany.12
Zapobieganie ukąszeniom kleszczy jest ważne i może zmniejszyć ryzyko rozwoju AGS lub innych chorób przenoszonych przez kleszcze. Nadzór nad chorobami może zatem informować o działaniach mających na celu wzmocnienie protokołów zdrowia zawodowego podejrzanych grup ryzyka i komunikatów dotyczących zdrowia publicznego dotyczących zachowań zapobiegających ukąszeniom kleszczy, z celem zmniejszenia ryzyka chorób przenoszonych przez kleszcze.34
Dokładna charakterystyka białek kleszcza zaangażowanych w AGS i mechanizmów immunologicznych wywołujących ten zespół jest niezbędna, aby odpowiedzieć na pytanie, dlaczego tylko niektóre osoby rozwijają AGS w odpowiedzi na ukąszenia kleszczy. Profile sialome i alphagalactome kleszcza prawdopodobnie zmieniają się w miarę postępu karmienia kleszcza, co podkreśla znaczenie charakterystyki zmian proteomu podczas stadiów kleszcza na gospodarzu, aby dostarczyć informacji o liczności i ryzyku związanym z tymi białkami na różnych etapach karmienia kleszcza.1
Dalsze postępy w diagnostyce, leczeniu i profilaktyce będą możliwe tylko wtedy, gdy zostaną odkryte molekularne i immunologiczne mechanizmy stojące za AGS. Niezwykle ważne jest zidentyfikowanie cząsteczek śliny kleszcza, z modyfikacjami α-Gal lub bez nich, które wyzwalają wrażliwość IgE, ponieważ mogą one być kluczem do dalszego rozwoju szczepionek.1
Kolejne rozdziały
Zapraszamy do dalszego czytania naszego leksykonu.
Wybierz kolejny rozdział z menu poniżej, aby otworzyć nową podstronę kompedium wiedzy i uzyskać szczegółowe informację o leku, substancji lub chorobie.