Odkryto pierwszy etap reakcji alergicznych, co otwiera nowe możliwości zapobiegania im.

Naukowcy z Duke-NUS Medical School odkryli, jak łańcuch zdarzeń rozpoczyna się po kontakcie osoby z alergenem, takim jak orzeszki ziemne, owoce morza, pyłki lub roztocza. Ich odkrycie, opublikowane w czasopiśmie Nature Immunology, może doprowadzić do opracowania leków zapobiegających poważnym reakcjom alergicznym.

Wiadomo, że komórki tuczne, rodzaj komórek odpornościowych, mylą nieszkodliwą substancję, taką jak orzeszki ziemne lub roztocza, z zagrożeniem i uwalniają pierwszą falę bioaktywnych substancji chemicznych przeciwko temu postrzeganemu zagrożeniu. Kiedy komórki tuczne, które znajdują się pod skórą, wokół naczyń krwionośnych i w wyściółkach dróg oddechowych i przewodu pokarmowego, jednocześnie uwalniają swoje wcześniej zmagazynowane substancje bioaktywne do krwi, może wystąpić natychmiastowy i ogólnoustrojowy wstrząs, który może być śmiertelny bez szybkiej interwencji.

Według Światowej Organizacji Zdrowia (WHO) ponad 10% światowej populacji cierpi na alergie pokarmowe. Wraz ze wzrostem liczby alergii wzrasta również częstość występowania anafilaksji i astmy wywołanej przez żywność. W Singapurze astma dotyka jedno na pięcioro dzieci, a alergie pokarmowe są już główną przyczyną wstrząsu anafilaktycznego.

Zespół Duke-NUS odkrył, że uwalnianie granulek komórek tucznych zawierających bioaktywne substancje chemiczne jest kontrolowane przez dwa składniki wewnątrzkomórkowego kompleksu wielobiałkowego zwanego inflamasomem. Do tej pory wiadomo było, że te białka inflamasomu spontanicznie gromadzą się tylko w komórkach odpornościowych, aby wydzielać rozpuszczalne substancje chemiczne, które alarmują inne części układu odpornościowego, gdy wykryta zostanie infekcja.

Profesor Soman Abraham, emerytowany profesor patologii na Duke University, który kierował badaniem podczas pracy w Duke-NUS Emerging Infectious Diseases Programme, powiedział: „Odkryliśmy, że składniki inflamasomu odgrywają zaskakująco ważną rolę w transporcie granulek komórek tucznych, które normalnie są upakowane w środku komórki, na powierzchnię komórki, gdzie są uwalniane. To nieoczekiwane odkrycie daje nam precyzyjny cel interwencji, aby zapobiec łańcuchowi zdarzeń zapoczątkowanych przez komórki tuczne prowadzącemu do wstrząsu anafilaktycznego”.

Profesor Abraham i jego zespół przyjrzeli się myszom, którym brakowało jednego z dwóch białek inflamasomu, NLRP3 lub ASC. Kiedy zwierzęta te były narażone na alergeny, nie zapadały na wstrząs anafilaktyczny.

Jednakże wstrząs anafilaktyczny zaobserwowano, gdy białka NLRP3 i ASC w komórkach tucznych połączyły się i połączyły z pojedynczymi wewnątrzkomórkowymi granulkami, tworząc kompleks, który naukowcy nazwali granulosomem, co promowało ruch granulek wzdłuż ścieżek utworzonych przez cytoszkielet wewnątrz komórki tucznej, podobnie jak „przyczepiają się do torów kolejowych”.

Dr Pradeep Bist, pierwszy współautor artykułu i główny badacz w Duke-NUS Emerging Infectious Diseases Programme, powiedział: „Gdy komórki tuczne zostały aktywowane, zaobserwowaliśmy szybki ruch granulek wzdłuż dynamicznych ścieżek znanych jako mikrotubule do błony komórkowej, gdzie te granulki były natychmiast uwalniane z komórki. Jednak w komórkach tucznych pozbawionych białek NLRP3 lub ASC nie znaleźliśmy żadnych dowodów na wewnątrzkomórkowy ruch granulek i żadne z tych granulek nie zostało uwolnione”.

Po wykazaniu roli NLRP3 i ASC w transporcie granulek, zespół zwrócił się ku znanym inhibitorom inflamasomu, aby sprawdzić, czy mogą one zapobiec temu zdarzeniu.

Stosując lek blokujący inflamasom, bardzo podobny do tych stosowanych w badaniach klinicznych przewlekłych chorób zapalnych, zwany CY-09, podawali terapię myszom przed wystawieniem ich na działanie alergenu. Odkryli, że w swoim modelu przedklinicznym byli w stanie skutecznie zapobiegać wstrząsowi anafilaktycznemu za pomocą leku.

Dr Andrea Mencarelli z Instytutu Immunoterapii na Wydziale Medycznym Uniwersytetu Jiao Tong w Szanghaju, który był pierwszym współautorem artykułu podczas pracy w Duke-NUS Emerging Infectious Diseases Programme, powiedział: „Co niezwykłe, dzięki zastosowaniu leku, który specyficznie blokował aktywność białek inflamasomu, byliśmy w stanie selektywnie zablokować uwalnianie wcześniej zmagazynowanych substancji chemicznych komórek tucznych bez wpływu na inne potencjalnie korzystne funkcje komórek tucznych”.

Chociaż nie jest to lekarstwo, może zaoferować osobom z poważnymi alergiami nowe narzędzie do zapobiegania wystąpieniu potencjalnie niebezpiecznej reakcji. Obecnie leczenie ratunkowe jest stosowane natychmiast po pojawieniu się pierwszych objawów. Leczenie to musi być stosowane w wąskim przedziale czasowym, aby było skuteczne, a ponadto ma poważne skutki uboczne.

„Rozumiem, że może to zapewnić spokój rodzicom dzieci z poważnymi alergiami pokarmowymi, gdy stają w obliczu sytuacji, w których nie można mieć pewności, że nie ma ryzyka narażenia. Chociaż nie chcemy dezaktywować tej części układu odpornościowego na długi czas, może to potencjalnie zapewnić krótkoterminową ochronę” — powiedział profesor Abraham, którego zespół pracuje obecnie nad optymalizacją dawkowania i częstotliwości stosowania leku, aby osiągnąć najlepsze efekty ochronne przed wstrząsem anafilaktycznym.

„Następnie mamy nadzieję zrobić to samo w przypadku astmy i alergicznych reakcji skórnych”.

Profesor Patrick Tan, starszy dziekan ds. badań w Duke-NUS, powiedział: „To przełomowe odkrycie ma ogromny potencjał translacyjny i stanowi zmianę paradygmatu nie tylko dla dalszych badań, ale także dla poprawy jakości życia osób narażonych na poważne reakcje alergiczne. To promyk nadziei, szczególnie dla rodziców małych dzieci, którzy żyją w ciągłym niepokoju”.