Pracownia Immunobiologii Zakażeń - Profil badań


 

Główne kierunki badawcze Pracowni Immunobiologii Zakażeń:

Nasze badania wykazały, że niskie stężenia lektyny wiażącej mannozę (MBL) i fikoliny-2 (fikoliny L) w surowicy oraz odpowiadające im genotypy sprzyjają nawracaniu zakażeń układu oddechowego u dzieci (Cedzyński i wsp., 2004; Atkinson i wsp., 2004). Wyniki późniejszych prac wskazują, że niskie stężenia fikoliny-2 są czynnikiem ryzyka zakażeń przede wszystkim u dzieci chorujących na astmę/alergiczny nieżyt nosa (Cedzyński i wsp., 2009).

 

Wykazano, że niskie stężenia MBL i fikoliny-2 w surowicy są czynnikiem ryzyka zakażeń (w tym także ciężkich, prowadzących do rozwoju sepsy) u noworodków (Świerzko i wsp., 2009; Świerzko i wsp., 2016). Ponadto, niskie stężenia fikoliny-2, fikoliny-3 (fikoliny H) i MASP-2 (proteaza serynowa tworząca kompleksy z kolektynami I fikolinami) w surowicy krwi pępowinowej są związane z przedwczesnymi narodzinami (Świerzko i wsp. 2009; Michalski i wsp., 2012). W pracach zespołu przedstawiono też dane dotyczące współzależności między genotypem MBL2 (6 miejsc polimorficznych)i FCN2 (7 miejsc polimorficznych) oraz fenotypem (stężenia MBL I fikoliny-2 w surowicy pępowinowej; cechy kliniczne) w dużej kohorcie noworodków (Świerzko i wsp., 2009; Kilpatrick i wsp., 2013). Obecnie zespół prowadzi badania znaczenia uwarunkowanych genetycznie i regulowanych epigenetycznie niedoborów fikoliny-2 w podatności noworodków urodzonych przedwcześnie na zakażenia.

 

W czasie kilkunastoletnich badań opisaliśmy kilka (wśród nielicznych zanotowanych w literaturze) przypadków rzadkich pierwotnych niedoborów MASP-2 i fikoliny-3. Całkowity niedobór MASP-2 występował u dwojga dzieci, u których dochodziło do nawracających zakażeń (Cedzyński i wsp., 2004; Cedzyński i wsp., 2009), dwóch osób dorosłych chorujących na gruźlicę (Sokołowska i wsp., 2015) oraz zdrowego, 29-letniego ochotnika (bez historii ciężkich lub nawracających infekcji) (Sokołowska i wsp., 2015). Niedobór fikoliny-3 stwierdzono u dziecka urodzonego przedwcześnie, z licznymi wadami wrodzonymi. U dziecka tego doszło do ciężkiego zakażenia okołoporodowego, jednak w ciągu kolejnych 8 lat nie występowały poważne czy nawracające infekcje (Michalski i wsp., 2012; 2015). Kolejny przypadek zaobserwowano u niemowlęcia operowanego w celu korekcji wrodzonej wady serca (po zabiegu doszło do komplikacji w postaci zapalenia płuc; w czasie następnych kilku miesięcy – brak poważniejszych zakażeń) (Michalski i wsp., 2015). Niedobór fikoliny-3 opisano także u dorosłego mężczyzny chorującego na błoniaste kłębuszkowe zapalenie nerek/ciężki zespół nerczycowy. U pacjenta potwierdzono także zakażenie wirusem Epsteina-Barr (EBV) (Michalski i wsp., 2015).

 

Zaobserwowano, że wysokie, przedoperacyjne stężenie MBL w surowicy może stanowić czynnik ryzyka rozwoju uogólnionej (niezwiązanej z zakażeniem) odpowiedzi zapalnej (SIRS) u dzieci operowanych w związku z wrodzonymi wadami serca. Z drugiej strony, niedobór MBL sprzyja występowaniu zakażeń szpitalnych po zabiegu (Pągowska-Klimek i wsp., 2016). Niskie stężenie fikoliny-3 w surowicy (również oznaczane przed zabiegiem) często prognozowało rozwój SIRS, także z towarzyszącą niewydolnością wielonarządową. Z drugiej strony, u pacjentów u których doszło do tak ciężkich powikłań, było związane z korzystnymi rokowaniami (Michalski i wsp., 2019). Wykazano także, że krążenie pozaustrojowe indukuje aktywację dopełniacza na drodze lektynowej i udowodniono (in vitro) wiązanie MBL i fikolin do powierzchni drenów poliuretanowych (wykorzystywanych w trakcie zabiegu), skutkujące aktywacją dopełniacza (Eppa i wsp., 2018).

 

W badaniach zespołu wykazano, że wysokie stężenia MBL, fikoliny-2 i fikoliny-3 związane są z występowaniem pierwotnego raka jajnika. Genetycznie warunkowany niedobór MBL sprzyjał lepszym rokowaniom dla chorych. W raku jajnika obserwuje się zmiany poziomu miejscowej ekspresji (na poziomie mRNA) genów: MBL2 (MBL), FCN2 (fikolina-2), FCN3 (fikolina-3) i MASP2 (MASP-2) (Świerzko i wsp., 2007, 2014; Szala i wsp., 2013; Świerzko i wsp., 2014). Fikolina-3 rozpoznaje komórki niektórych linii nowotworowych (najwyższe powinowactwo do komórek linii raka jajnika) (Michalski i wsp., 2019). Wykazano także silne wiązanie tego białka do wycinków otrzymanych z guzów złośliwych jajników (Michalski i wsp., 2019). Efektów takich nie obserwuje się w przypadku zastosowania normalnej surowicy (także po dodaniu do niej białka rekombinowanego), co sugeruje, że w surowicy występuje nieznany czynnik hamujący przyłączanie fikoliny-3 do komórek eukariotycznych (Michalski i wsp., 2019).

W badaniach dotyczących nowotworów układu krwiotwórczego wykazano, że pierwotny niedobór MBL może być związany z ryzykiem rozwoju szpiczaka mnogiego. Niedobór taki nie wpływa na ryzyko rozwoju zakażeń szpitalnych u pacjentów w ciągu kilku tygodni po chemioterapii i przeszczepieniu autologicznych komórek krwiotwórczych. Katamneza sugeruje jednak, że po regeneracji czynności komórek fagocytujących, niedobór MBL może sprzyjać rozwojowi ciężkich infekcji (Świerzko i wsp., 2018). Po raz pierwszy w populacji europejskiej (kaukaskiej) zaobserwowano związek polimorfizmów regionu nieulegającego translacji końca 3’ (3’-UTR) genu MBL2 z chorobami nowotworowymi (chłoniaki) (Świerzko i wsp., 2018). Zaobserwowano także, że wysokie stężenie MBL w surowicy przed podjęciem chemioterapii może prognozować wyższe ryzyko rozwoju zakażeń szpitalnych z bakteriemią u pacjentów z rozpoznaniem szpiczaka mnogiego oraz bez rozwoju bakteriemii – z rozpoznaniem chłoniaków; wysokie stężenie MASP-2 może być związane z zakażeniami szpitalnymi bez towarzyszącej bakteriemii u chorych leczonych z powodu szpiczaka mnogiego (Świerzko i wsp., 2018).

 

Wielocukier O-swoisty lipopolisacharydu Hafnia alvei PCM1200 okazał się jednym z nielicznych opisanych, naturalnych ligandów rozpoznawanych przez fikolinę-3 (Świerzko i wsp., 2012). Wiązanie fikoliny-3 do LPS promuje fagocytozę tych bakterii (Michalski i wsp., 2015). Wykazano także, że LPS H. alvei może być wykorzystany do oznaczania stężenia fikoliny-3 w płynach ustrojowych (Michalski i wsp., 2012) oraz otrzymywania oczyszczonego preparatu tego białka z osocza (Man-Kupisińska i wsp., 2016).

Prowadzone przez zespół badania udowodniły, że lektyna wiążąca mannozę rozpoznaje komórki nie tylko Mycobacterium tuberculosis, ale też innych wolnorosnących (M. bovis, M. kansasii, M. gordonae) oraz niepatogennych (M. smegmatis) mykobakterii. Oddziaływania te skutkują aktywacją dopełniacza i nasileniem fagocytozy prątków. Ponadto, wykazano, że fikolina-3 rozpoznaje M. tuberculosis, M. bovis i M. kansasii, natomiast ficolin-1 - M. tuberculosis i M. bovis (Bartłomiejczyk i wsp., 2014). Tarczą dla fikolin okazał się kompleks Ag85 mykobakterii (Świerzko i wsp., 2016).

Dzięki badaniom kolekcji mutantów wykazano, że reszty mannoheptozy, zlokalizowane w regionie wewnętrznego oligosacharydu rdzeniowego LPS są odpowiedzialne za wiązanie MBL do komórek Yersinia enterocolitica (Kasperkiewicz i wsp., 2015). Analizowano także mechanizmy oddziaływania lektyny wiążącej mannozę z lipopolisacharydami innych bakterii należących do rodziny Enterobacteriaceae. Badania wykazały, że MBL rozpoznaje region rdzeniowy LPS licznych drobnoustrojów. W lipopolisacharydach niektórych szczepów Hafnia alvei, ligandy dla lektyny (reszty mannoheptozy i Kdo) znajdują się zarówno w części wewnętrznej, jak i zewnętrznej rdzenia [podobnie jak w opisanym wcześniej LPS Proteus vulgaris O25 (Świerzko i wsp., 2003)]. Takie endotoksyny wywołują wstrząs anafilaktoidalny (wczesna faza wstrząsu endotoksycznego) u myszy (Man-Kupisińska i wsp., 2018).

 

Współpraca naukowa:

Międzynarodowa:

Pracownia Immunobiologii Zakażeń IBM PAN współpracuje z wiodącymi naukowcami i zespołami zajmującymi się tematyką drogi lektynowej dopełniacza:

Badania lipopolisacharydów Yersinia prowadzimy we współpracy z University of Helsinki (Finlandia).

 

Krajowa:

Współpraca krajowa obejmuje: