Structural Basis of Gluten Intolerance in Celiac Sprue

1. Structural Basis of Gluten Intolerance in Celiac Sprue Shan et al. (2002). Science 297, 2275-2279. מציגה:ענת ירדן, המחלקה להוראת המדעים, מכון ויצמן למדע, במסגרת מועדון קריאה למורי ביולוגיה

2. מאפייני מחלת הצליאקCeliac Sprue, Celiac disease)) • מחלה אוטואימונית של המעי הדק. • המחלה מתבטאת בהרס תאי האפיתל, העשירים בשלוחות ציטופלסמטיות, בדופן הפנימית של המעי הדק. • המחלה מופיעה בדרך כלל בילדים ומלווה בשילשולים כרוניים, בהתנפחות הבטן ובעיכוב הגדילה. לעיתים המחלה מופיעה בגיל מאוחר יותר ומלווה בעייפות, שלשולים, איבוד משקל, אנמיה ותופעות עצביות שונות. • תדירות הופעת המחלה 1:200< באירופה ובצפון אמריקה. • טיפול: דיאטה נטולת גלוטן גורמת לנסיגה מוחלטת של המחלה. • בדם החולים מופיעים ריכוזים גבוהים של נוגדנים לאנזים tTG (transglutaminase).

3. גורמי המחלה • גורמים סביבתיים: צריכת גלוטן המצוי בדגניים (חיטה, שעורה, שיפון). • גורמים גנטיים: ביטוי מוגבר של אללים HLA מסוג 2DQ או 8DQ בתאי T.

4. מאפייני הפגיעה במעי בחולי צליאק • הפגיעה במעי מופיעה בדרך כלל בחלק האחרון של המעי הדק. • הפגיעה מאופיינת בדלדול סיסי המעי, בחלוקת מוגברת של תאי אפיתל בבסיס סיסי המעי, ובנוכחות מוגברת של תאי דם לבנים בין תאי אפיתל המעי (Intraepithelial lymphocytes, T cells). • בתאי אפיתל המעי ובמקרופאגים/דנדריטים המצויים מתחת לשכבת תאי אפיתל המעי ישנו ביטוי מוגבר של HLA classII.

5. מאפייני גלוטן • גלוטן מחיטה שייך למשפחה של חלבוני תשמורת המכונים גליאדינים (gliadins, בשיפון החלבונים הללו מכונים secalins ובשעורה hordeins). • הגליאדינים עשירים בחומצות האמיניות פרולין וגלוטמין, בעוד שחומצות אמיניות אחרות נדירות בהם מאד. • ישנם שלושה סוגים של גליאדינים (a, g, w). משערים שבסוג חיטה מסוים ישנם בין 50 ל-100 גנים שונים לגליאדין a בלבד.

6. ממחקרים קודמים ידוע ש... • תאי T שנלקחו מביופסיות של חולים נקשרים לפפטידים של גליאדינים שעברו תהליך של דאמידציה (deamidation, הפיכת גלוטמין לחומצה גלוטמית תוך שינוי הpH מבסיסי לחומצי), בעוד שאינם נקשרים לפפטידים שעוכלו בכימוטריפסין (ולא עברו דאמידציה). • בודדו 5 פפטידים (אפיטופים) של גליאדינים המוכרים על ידי תאי T: 3 מוכרים על ידי 2DQ ו-2 מוכרים על ידי 8DQ. • תהליך הדאמידציה של גליאדינים יכול להתרחש ב-pH הנמוך של הקיבה, או בעזרת האנזים טרנסגלוטמינאז (transglutaminase, tTG). האנזים tTG מתבטא ברקמות רבות וביניהן גם מתחת לתאי אפיתל המעי.

7. מטרות שיטות ותוצאות (I) מטרה 1: לזהות פרגמנטים של גליאדין העמידים לעיכול על ידי אנזימי מערכת העיכול שיטה 1: גליאדין רקומביננטי מסוגa2 עוכל על ידי אנזימים מהמעי ומהלבלב ועבר כרומטוגרפיה המלווה בבדיקה ספקטרוסקופית. תוצאה 1: פרגמנט של 33 חומצות אמיניות העמיד לעיכול אנזימטי באינקובציות ממושכות ומכיל 3 אפיטופים שהיו ידועים כמוכרים על ידי תאי T.

8. תוצרי העיכול האנזימטי של גליאדין רקומביננטי מסוגa2 רצף החלבון גליאדין 2a

9. מטרות שיטות ותוצאות (II) • מטרה 2: לבדוק האם הפרגמנט (33 ח"א) מתעכל על ידי אנזימי BBM (Brush-border membrane). • שיטה 2: הוכנו מיצויים של BBM מהמעי הדק של חולדות ונבדקה פעילותם על פרגמנטי גליאדין בזמנים שונים. • תוצאה 2: זמן מחצית החיים של הפרגמנט (33 ח"א) היה גדול מ-20 שעות בניגוד לפרגמנט אחר מאותו חלבון שפורק לאחר כ-60 דקות.

10. אחוז עיכול פרגמנטים בנוכחות מיצויי BBM שנלקחו מביופסיות מעי דק של בני אדם (זמן אינקובציה מעל 15 שעות)

11. פרגמנט 33 ח"א עמיד לאנזימי BBM in-vivo 33 ח"א פרגמנט אחר

12. מטרות שיטות ותוצאות (III) • מטרה 3: לבדוק האם הפרגמנט 33 ח"א נקשר ומאקטב תאי T שנלקחו מביופסיות של חולי צליאק • שיטה 3: לשורות תאי T משלושה חולים שונים המבטאים 2DQ הוסף הפרגמנט 33 ח"א ונבדקה אינקורפורציה של טימידין מסומן רדיואקטיבי. • תוצאה 3: פרגמנט ה-33 ח"א גרם לאקטיבציה מהירה יותר מפרגמנט אחר ששימש כבקורת.

13. אקטיבציה של 3 שורות תאי T (2DQ) שנלקחו מביופסיות של חולי צליאק

14. מטרות שיטות ותוצאות (IV) • מטרה 4: לבדוק האם האנזים פרופיל-אנדופפטידאז (PEP) חותך את הפרגמנט 33 ח"א. • שיטה 4: לבדוק פרוק הפרגמנט 33 ח"א in vitro ו-in vivo. • תוצאה 4:

15. פרוק הפרגמנט 33 ח"א בנוכחות PEP in vitro in vivo

16. דרכים חדשות לטיפול בחולי צליאק PEP מעכבים ל-tTG מודולטורים של דנדריטים