udzia£ i rola bia£ek szoku termicznego (hsp) w patogenezie

udzia£ i rola bia£ek szoku termicznego (hsp) w patogenezie

UDZIA£
I ROLA
BIA£EK SZOKU TERMICZNEGO (HSP)
W 2009
PATOGENEZIE...
POSTÊPY
BIOLOGII
KOMÓRKI
TOM 36
NR 3 (419–428) 419
UDZIA£ I ROLA BIA£EK SZOKU TERMICZNEGO
(HSP) W PATOGENEZIE CHLAMYDIOZ
I CHLAMYDOFILOZ U LUDZI I ZWIERZ¥T
PARTICIPATION AND FUNCTION OF HEAT SHOCK PROTEINS (HSPs)
IN PATHOGENESIS OF CHLAMYDIOSIS AND CHLAMYDOPHILOSIS
IN HUMANS AND ANIMALS
Ma³gorzata PAWLIKOWSKA, Wies³aw DEPTU£A
Katedra Mikrobiologii i Immunologii, Wydzia³ Nauk Przyrodniczych, Uniwersytet Szczeciñski
Streszczenie: Bia³ka szoku termicznego (HSP) stanowi¹ konserwatywn¹ grupê bia³ek i produkowane s¹ przez
komórki prokariotyczne i eukariotyczne w odpowiedzi na bodŸce zewnêtrze. Bia³ka HSP podzielono na szeœæ
grup ze wzglêdu na ich masê cz¹steczkow¹. W zaka¿eniach chlamydialnych opisano udzia³ trzech grup:
HSP10, HSP60 i HSP70. Wykazano, ¿e zwi¹zane s¹ one zarówno z pierwotnymi, jak i wtórnymi zaka¿eniami Chlamydia (C.) trachomatis i Chlamydophila (Cp.) pneumoniae. Bia³ka HSP stymuluj¹ komórki uk³adu
odpornoœciowego, w wyniku czego nastêpuje zwiêkszona synteza cytokin prozapalnych (IFNg, TNFa,
IL-1b, IL-6, IL-8, IL-10, IL-12, IL-23), które s¹ czynnikami wzmagaj¹cymi patogenne dzia³anie tych bakterii,
co wykazano w doœwiadczalnych zaka¿eniach na zwierzêtach. Wspó³dzia³anie chlamydialnego i ludzkiego
HSP60 wzmaga patogenne dzia³anie m.in. Cp. pneumoniae, co ma du¿e znaczenie w chorobie wieñcowej.
Z drugiej strony oznaczanie przeciwcia³ anty-HSP w surowicy mo¿e wskazywaæ na zaka¿enie chlamydiami
i chlamydofilami, co ma znaczenie w chorobach, w których te bakterie s¹ kofaktorami. Reasumuj¹c nale¿y
stwierdziæ, ¿e bia³ka szoku termicznego s¹ zarówno elementem zwi¹zanym z patogennoœci¹, a z drugiej mog¹
byæ elementem stosowanym w diagnostyce schorzeñ chlamydialnych.
S³owa kluczowe: HSP, Chlamydia (C.) trachomatis, Chlamydophila (Cp.) pneumoniae.
Summary: Heat shock proteins (HSPs) are conservative group of proteins which are produced by
prokaryotic and eukaryotic cells as response to external signals. HSPs are divided into six groups depending on their molecular weight. In infection with Chlamydia sp. and Chlamydophila sp. three groups are
involved: HSP10, HSP60 and HSP70. The researchers showed, that HSPs are connected with primary and
secondary infection with Chlamydia (C.) trachomatis and Chlamydophila (Cp.) pneumoniae. HSPs can
stimulate cells of immunological system, what can cause increase of synthesis of proinflammatory cytokines (IFNg, TNFa, IL-1b, IL-6, IL-8, IL-10, IL-12, IL-23), which increase pathogenic effect of those
bacteria what was demonstrated in experimental infections in animals. Cooperation of human and chlamydial HSP60 also cause the increase of pathogenic effect of i.e. Cp. pneumoniae, what was shown in
coronary heart disease. On the other hand, detection of anti-HSP antibodies in serum can show infection
with Chlamydia sp. or Chlamydophila sp., what can be important in disease, where those bacteria are
420
M. PAWLIKOWSKA, W. DEPTU£A
cofactors. Heat shock proteins are responsible for pathogenic effect, and also may be used in diagnosis of
those bacteria.
Key words: HSPs, Chlamydia (C.) trachomatis, Chlamydophila (Cp.) pneumoniae.
CO TO S¥ BIA£KA HSP I CO TO S¥ CHLAMYDIE
HSP jest to du¿a rodzina bia³ek filogenetycznie konserwatywnych, pod wzglêdem
budowy i funkcji [31]. S¹ one produkowane tak przez komórki prokariotyczne, jak
i eukariotyczne w odpowiedzi na bodŸce zewnêtrzne i wewnêtrzne, wp³ywaj¹ jako
bia³ka opiekuñcze (chaperonowe) m.in. na wiele procesów fizjologicznych, w tym
na syntezê i transport bia³ek w komórce [31]. Obecnie bia³ka HSP dzieli siê na 6
klas w zale¿noœci od masy cz¹steczkowej i s¹ to: HSP100 (masa 100–110 kDa),
HSP90 (masa 90 kDa), HSP70 (masa 70 kDa), HSP60 (masa 60 kDa), HSP40
(masa 40 kDa) i sHSP (ma³e bia³ka HSP) (masa 10–30 kDa) [31].
Chlamydie i chlamydofile s¹ powszechnie wystêpuj¹cymi wewn¹trzkomórkowymi
bakteriami, dziel¹cymi siê na biotypy, serotypy i immunotypy odpowiedzialnymi za
wywo³ywanie wielu chorób u ludzi i zwierz¹t (tab. 1). Charakterystyczn¹ cech¹ tych
bakterii jest unikatowy, wystêpuj¹cy tylko u nich cykl ¿yciowy trwaj¹cy 48–72
godziny, który obejmuje dwie formy morfologiczne: cia³ko elementarne – EB
(Elementary Body) – jako forma zakaŸna i cia³ko siateczkowate – RB (Reticulate
Body) jako forma aktywna metabolicznie – niezakaŸna [35]. Ich patogennoœæ
zwi¹zana jest miêdzy innymi z obecnoœci¹ na powierzchni komórki antygenów
zewnêtrznych (powierzchniowych), w tym bia³ek HSP [14].
CHLAMYDIALNE BIA£KA HSP
Do tej pory wykazano, ¿e wœród chlamydialnych bia³ek szoku termicznego, które
mog¹ byæ wykorzystywane jako wskaŸniki zaka¿enia i chorób lub s¹ czynnikami
wywo³uj¹cymi odpowiedŸ immunologiczn¹, s¹ to trzy spoœród 6 klas opisanych bia³ek
HSP: HSP10, HSP60 oraz HSP70 [1–6, 8, 9, 12–17, 19–31, 36–41].
Chlamydialne bia³ko HSP10 (cHSP10) ma masê 10 kDa, wystêpuje w b³onie
zewnêtrznej cia³ek EB i jest wysoce konserwatywne, a u Chlamydia(C.)
trachomatis zwi¹zane jest z chronicznymi i wtórnymi schorzeniami u ludzi
wywo³anymi przez ten zarazek. cHSP10 jest tak¿e homologiem czynnika wczesnej
ci¹¿y – EPF (Early Pregnancy Factor), który wystêpuje u kobiet ciê¿arnych, zaœ
u kobiet po przebytej infekcji C. trachomatis stwierdza siê go w surowicy krwi
wraz z obecnoœci¹ przeciwcia³ anty-HSP10 [6]. Wykazano, ¿e stymulacja limfocytów
o nieokreœlonym fenotypie pobranych z b³ony œluzowej szyjki macicy od kobiet
zainfekowanych C. trachomatis przez cHSP10 zwiêksza ich proliferacjê [1]. Tak¿e
u kobiet z pierwotn¹ infekcj¹ na tle C. trachomatis, w wyniku stymulacji cHSP10
tego zarazka, rejestruje siê podwy¿szon¹ syntezê surowiczych IgG i IgA [1]. Innym
UDZIA£ I ROLA BIA£EK SZOKU TERMICZNEGO (HSP) W PATOGENEZIE...
421
dowodem oddzia³ywania tych bia³ek jest tak¿e podwy¿szony poziom surowiczych
przeciwcia³ IgA przeciwko cHSP10 C. trachomatis u kobiet z bezp³odnoœci¹ na
tle tej bakterii [22]. Rolê obronn¹ bia³ka HSP10 wykazano tak¿e in vitro w hodowli
komórek HEp-2 zaka¿onych Chlamydophila (Cp.) pneumoniae – szczep A03,
stwierdzaj¹c wiêkszy poziom ekspresji cHSP10 po traktowaniu jej IFNg i po
zadzia³aniu na nie szokiem termicznym (42oC) [30]. Nadto wykazano in vitro, ¿e
rekombinowane bia³ko cHSP10 Cp. pneumoniae, mo¿e indukowaæ, choæ s³abiej ni¿
rekombinowane cHSP60, dojrzewanie monocytarnych komórek dendrytycznych –
MDDC (monocyte-derived dendritic cells) [2].
Bia³ko HSP60 (cHSP60) ma masê cz¹steczkow¹ 60 kDa, wystêpuje tak jak i
HSP10 w b³onie zewnêtrznej cia³ek elementarnych (EB) chlamydii i jest okreœlane
jako bia³ko GroEL1 [41]. W przypadku zaka¿enia komórek linii Hep-2 przez Cp.
pneumoniae (izolat GiD) stwierdzono, ¿e bia³ko GroEL1 (cHSP60) warunkuje jej
patogennoœæ, stymuluj¹c translokacjê czynnika NF-kB aktywuj¹cego komórki
nab³onkowe [41]. Wykazano in vitro, ¿e cHSP60 Cp. pneumoniae – szczep
J-138 inicjuje wzrost szczurzych komórek miêœni g³adkich naczyñ, co mo¿e dowodziæ,
¿e ten mechanizm mo¿e zachodziæ przy powstawaniu blaszek mia¿d¿ycowych w
naczyniach u ludzi w trakcie infekcji t¹ bakteri¹ [16]. Rolê bia³ka HSP60 potwierdzaj¹ obserwacje in vitro, w których stwierdzono ekspresjê cHSP60 Cp. pneumoniae – szczep A03, w hodowli komórek HEp-2 po zadzia³aniu na ni¹ IFNg i przy
ograniczeniu ¿elaza, jak i w odpowiedzi na szok termiczny (42oC) [30]. Analogiczny
obraz zarejestrowano in vivo u myszy, u których wykazano, ¿e cHSP60 Cp.
pneumoniae indukuje dojrzewanie komórek dendrytycznych ze szpiku – BMDDC
(Bone Marrow-Derived Dendritic Cells), poprzez stymulacjê TLR-2 i TLR-4 [8].
Nadto in vivo u tych zwierz¹t wykazano, ¿e cHSP60 Cp. pneumoniae hamuje
ekspresjê TNF, powoduj¹c równoczeœnie akumulacjê komórek PMN w jamie
otrzewnej i indukuje procesy zapalne poprzez receptory TLR-2 i TLR-4 wystêpuj¹ce
na tych komórkach [9]. Wykazano tak¿e, ¿e bia³ko HSP60 C. trachomatis w
hodowli trofoblastów zaka¿onych tym zarazkiem stymuluje tak¿e apoptozê, poprzez
w³¹czenie kaspazy-3, -8 i -9 [14]. Tak¿e u kobiet z zapaleniem narz¹dów miednicy
mniejszej – PID (Pelvic Inflammatory Disease), wywo³anym na tle C. trachomatis, stwierdzono podwy¿szony poziom przeciwcia³ dla chlamydialnego HSP60 [15,
29]. Wykazano nadto in vitro, ¿e rekombinowane bia³ko cHSP60 pobudza do
proliferacji limfocyty o nieokreœlonym fenotypie pochodz¹ce z krwi obwodowej od
kobiet cierpi¹cych na bezp³odnoœæ na tle C. trachomatis [40]. Natomiast u kobiet
z bezp³odnoœci¹, zaka¿onych C. trachomatis zaobserwowano podwy¿szony poziom
surowiczych przeciwcia³ IgA przeciw cHSP60 C. trachomatis [24] oraz zwiêkszon¹
syntezê IFN-g, IL-10 i TNFa przez komórki mononuklearne, pochodz¹ce z b³ony
œluzowej szyjki macicy [38]. Analogiczny podwy¿szony poziom IgG, stwierdzono u
kobiet z pierwotn¹ infekcj¹ na tle C. trachomatis, tymczasem u kobiet z
nawracaj¹cym zaka¿eniem na tle tego zarazka zarejestrowano tak¿e podwy¿szony
poziom przeciwcia³ anty-HSP60 oraz podwy¿szony poziom IFNg [1]. Wzrost w
surowicy krwi przeciwcia³ dla tej bakterii oraz wzrost przeciwcia³ dla cHSP60 tego
zarazka potwierdzili Bax i Dörr [4] u kobiet z zaburzeniami ze strony jajowodów w
WC
A, B, C , D, E,
M5 6
Bra k d a nyc h
Eq uine
C h l a m y d o p h i l a Br a k
p s it t a c i
d a nyc h
Bra k d a nyc h
Wyk a za no
istnie nie 1
immuno typ u *
Bra k d a nyc h
Bra k d a nyc h
Bra k d a nyc h
TW- 1 8 3 , AR- 3 7 ,
AR- 2 7 7 , AR- 3 8 8 ,
AR- 4 2 7 , AR- 2 3 1 ,
LR- 6 5
Bra k d a nyc h
C h la m y d ia c e a e
I MMUN O TYP
4
Wyk a za no
istnie nie 1
immuno typ u *
Bra k d a nyc h
L1 , L2 , L3 , L2 a
K o a la
C h la m y d o p h ila TWAR
p n e u m o n ia e
C h l a m y d i a s u i s Br a k
d a nyc h
C h la m y d ia
Br a k
m u r id a r u m
d a nyc h
L GV
TABELA 1 . C ha ra k te rystyk a za ra zk ó w z ro d ziny
GATUN EK
BI O TYP S ERO TYP
1
2
3
C h la m y d ia
Tra c ho ma A, B, Ba , C
t r a c h o m a t is
D, Da , E, F, G, H,
I , I a , J, K
sc ho rze nia d o lnyc h i gó rnyc h d ró g o d d e c ho wyc h: za p a le nie o sk rze li i p ³uc , a stma ,
o b tura c yjna c ho ro b a p ³uc , sa rk o id o za ; c ho ro b y uk ³a d u k r¹ ¿e nia : c ho ro b a wie ñc o wa ,
mia ¿d ¿yc a , tê tnia k i a o rty; c ho ro b y uk ³a d u ne rwo we go : c ho ro b a Alzhe ime ra , stwa rd nie nie
ro zsia ne ; o d c zyno we za p a le nie sta wó w; c h³o nia k i T- k o mó rk o we sk ó ry (zia rninia k
grzyb ia sty, synd ro m S e za ry' e go ), sta n p rze d rzuc a wk o wy (c z³o wie k ); za p a le nie p ³uc , miê œnia
se rc o we go i je lit (¿ó ³wie ); za p a le nie i o b rzê k w¹ tro b y (k ro k o d yle ); zmia ny w¹ tro b o we ,
d e ge ne ra c ja i za p a le nie ne re k , za p a le nie miê œnia se rc o we go i ne k ro za œle d zio ny (¿a b y)
sc ho rze nia d ró g o d d e c ho wyc h, o c zu, d ró g mo c zo wo - p ³c io wyc h (k o a la ); za p a le nie p ³uc ,
a ne mia (¿a b y)
sc ho rze nia gó rnyc h d ró g o d d e c ho wyc h, za p a le nie sp o jó we k , w¹ tro b y i sta wó w,
zwyro d nie nie mó zgu (k o nie )
za p a le nie sp o jó wk i i ro gó wk i, sc ho rze nia d ró g o d d e c ho wyc h, za b urze nia ne rwo we , utra ta
p ió r i zmnie jszo na p ³o d no œæ , za mie ra nie za ro d k ó w (p ta k i d zik ie i d o mo we ); za p a le nie
sta wó w, sp o jó we k , w¹ tro b y, zwyro d nie nie mó zgu (k o nie ); za p a le nia o sk rze li i p ³uc ,
wsie rd zia , miê œnia se rc o we go , mó zgu, o p o n mó zgo wyc h i rd ze nia ne rwo we go , uszk o d ze nie
ne re k (c z³o wie k ); za p a le nie ro gó wk i i sp o jó wk i o ra z p ³uc (p sy)
za p a le nie je lit (b yd ³o )
za p a le nie sp o jó we k , p ³uc , je lit, o sie rd zia , sta wó w, ro nie nia i s³a b o œæ no wo ro d k ó w
(œwinie ); za p a le nie c e wk i mo c zo we j i na j¹ d rzy (d zik i)
za p a le nie p ³uc i je lit (myszy, c ho mik i); za p a le nie na j¹ d rzy (szc zury)
[1 0 , 3 4 , 3 5 ]
ZMI AN Y C HO RO BO WE
5
e nd e mic zna tra c ho ma (ja glic a ) (c z³o wie k
c ho ro b y d ró g mo c zo wo - p ³c io wyc h: nie rze ¿¹ c zk o we i p o rze ¿¹ c zk o we za p a le nie c e wk i
mo c zo we j, za p a le nie p ro sta ty, za p a le nie na j¹ d rzy, nie p ³o d no œæ mê ¿c zyzn, za p a le nie szyjk i
ma c ic y, ra k szyjk i ma c ic y, za p a le nie mo c zo wo d u; za p a le nie na rz¹ d ó w mie d nic y mnie jsze j
(P I D), nie p ³o d no œæ k o b ie t, za p a le nie o d b ytnic y, synd ro m F itz- Hugh- C urtisa , synd ro m
Re ite ra ; za p a le nie sp o jó we k no wo ro d k ó w, za p a le nie p ³uc no wo ro d k ó w, ze sp ó ³ S I DS
(c z³o wie k ); b e zo b ja wo we za k a ¿e nie u b yd ³a * *
ly m p h o g ra n u lo m a v e n e re u m (zia rninia k we ne ryc zny) (c z³o wie k )
422
M. PAWLIKOWSKA, W. DEPTU£A
Br a k
Bra k d a nyc h
d a nyc h
Br a k
Bra k d a nyc h
d a nyc h
Bra k d a nyc h
Bra k d a nyc h
za p a le nie sp o jó we k (œwink a mo rsk a )
za p a le nie sp o jó we k , œle p o ta , sc ho rze nia d ró g o d d e c ho wy, b e zp ³o d no œæ (k o a la ); za p a le nie
sp o jó we k , p ³uc , sta wó w, mó zgu, ro nie nia (o wc e , b yd ³o ); za p a le nie na rz¹ d ó w mie d nic y
mnie jsze j, b e zp ³o d no œæ , p o ro nie nia , za p a le nie œluzó wk i ma c ic y (o wc e ); za p a le nie ma c ic y,
b e zp ³o d no œæ (b yd ³o ); ro nie nia (œwinie );
* O b ja œnie nie – w b a d a nia c h zja wisk o d p o rno œc io wyc h u k ró lik ó w immunizo wa nyc h 3 szc ze p a mi C h la m y d ia p sit t a c i (o b e c nie C p . p sit t a c i i C p . a b o rt u s )
o ra z je d nym szc ze p e m C . t ra c h o m a t is, za re je stro wa no o d mie nny o b ra z o d p o rno œc io wy, na p o d sta wie k tó re go wyo d rê b nio no 1 immuno typ w o b rê b ie
C . t ra c h o m a t is i C p . p sit t a c i o ra z 2 immuno typ y w o b rê b ie C p . a b o rt u s. [3 2 , 3 3 ]; * * – wyk a za no w na sie niu b uha jó w o b e c no œæ C . t ra c h o m a t is [11 ]
C h la m y d o p h ila
c a v ia e
C h la m y d o p h ila
p e c o ru m
TABELA 1 . C ha ra k te rystyk a za ra zk ó w z ro d ziny C h la m y d ia c e a e [1 0 , 3 4 , 3 5 ] c d .
1
2
3
4
5
C h l a m y d o p h i l a Br a k
Bra k d a nyc h
Wyk a za no
ro nie nia , s³a b o œæ no wo ro d k ó w (b yd ³o , o wc e , k o zy, k o nie , œwinie ); za p a le nie b ³o ny œluzo we j
a b o rt u s
d a nyc h
istnie nie 2
ma c ic y i p o c hwy (k o zy); za p a le nie sp o jó we k , p ³uc , mó zgu, sta wó w, ro nie nia (p sy); o b ni¿o na
immuno typ ó w * p ³o d no œæ , œmie ræ p ³o d ó w, wo d o g³o wie , za p a le nie sp o jó we k i p ³uc (k ró lik i); ro nie nia
i s³a b o œæ no wo ro d k ó w, za p a le nie p ³uc (c z³o wie k )
C h l a m y d o p h i l a Br a k
Bra k d a nyc h
Bra k d a nyc h
nie ¿yt no sa , za p a le nie sp o jó we k i a typ o we za p a le nie p ³uc (k o ty); za p a le nie miê œnia
f e lis
d a nyc h
se rc o we go i k ³ê b uszk ó w ne rk o wyc h (c z³o wie k )
UDZIA£ I ROLA BIA£EK SZOKU TERMICZNEGO (HSP) W PATOGENEZIE...
423
424
M. PAWLIKOWSKA, W. DEPTU£A
wyniku infekcji C. trachomatis. Nadto u kobiet z wtórnym zaka¿eniem C. trachomatis, równie¿ zarejestrowano wysoki poziom przeciwcia³ anty-cHSP60 C. trachomatis, który korelowa³ dodatkowo z objawami chorobowymi [13]. Kinnunen i wsp.
[25] dowiedli u kobiet z chlamydialn¹ bezp³odnoœci¹ jajowodow¹, ¿e cHSP60
indukuj¹c sekrecjê IFNg oraz IL-10 staje siê elementem immunopatogenezy tego
stanu chorobowego. Zarejestrowano równie¿ u kobiet, które mia³y problemy z
zajœciem w ci¹¿ê z powodu chlamydialnej infekcji jajowodów, nie tylko podwy¿szony
poziom przeciwcia³ klasy IgA i IgG, ale tak¿e przeciwcia³ anty-cHSP60 [19].
Równie¿ wysoki poziom przeciwcia³ anty-HSP60 C. trachomatis, stwierdzono u
kobiet lecz¹cych siê z powodu bezp³odnoœci, przy czym stosunkowo wysoki odsetek
wyników dodatnich by³ rejestrowany u kobiet poddanych zap³odnieniu in vitro [23].
Wykazano, ¿e krzy¿owa reakcja chlamydialnego i ludzkiego HSP60, które pojawia
siê we wczesnej fazie embriogenezy, jest przyczyn¹ destrukcji embrionu i zaburzeñ
rozrodu u ludzi [15, 23]. In vitro stwierdzono w komórkach nab³onkowych b³ony
œluzowej macicy (endometrium) kobiet zaka¿onych C. trachomatis – serowar E,
¿e w przypadku obni¿enia poziomu ¿elaza nastêpuje wzrost ekspresji bia³ka cHSP60
[26]. Sugeruje to, ¿e w³aœnie bia³ko C. trachomatis mo¿e byæ jednym z czynników
sprzyjaj¹cych nowotworom jajników, gdy¿ akumulacja egzogennego cHSP60 w
cytoplazmie komórek zaka¿onych prowadzi do zahamowania apoptozy, a taka zmiana
mo¿e prowadziæ do powstania komórek nowotworowych [12]. U makaków zaka¿onych eksperymentalnie C. trachomatis – serowar E, stwierdzono odpowiedŸ
komórkow¹ typu póŸnego – DTH (Delayed-Type Hypersensitivity) na chlamydialne
bia³ko HSP60 [27]. Podobnie reakcjê DTH oraz podwy¿szony poziom IgG2a w
surowicy zarejestrowano u myszy, którym podano szczepionkê DNA zawieraj¹c¹
gen koduj¹cy bia³ko HSP60 (GroEL) Cp. abortus – szczep AB7 [20]. Wykazano,
¿e rekombinowane chlamydialne HSP60 C. trachomatis oraz ludzkie HSP60,
oddzia³uj¹ce na ludzkie monocyty powoduje intensywn¹ syntezê IL-1b, IL-6 i IL-8,
selektyny E, ICAM-1 oraz VCAM-1 [28]. Wyniki te [28] sugeruj¹, ¿e wspó³dzia³anie chlamydialnego i ludzkiego HSP60, prowadz¹c do indukcji cytokin zapalnych,
powoduje zaostrzenie siê stanu zapalnego w infekcji na tle tych zarazków, co jest
m.in. groŸne w przypadku mia¿d¿ycy naczyñ krwionoœnych u ludzi w przypadku
zaka¿enia Cp. pneumoniae. Ponadto wykazano, ¿e w trakcie zaka¿enia ludzi tym
ostatnim zarazkiem dochodzi do reakcji krzy¿owej pomiêdzy chlamydialnym bia³kiem
HSP60 a ludzkim HSP60, znajduj¹cym siê w z³ogach p³ytek mia¿d¿ycowych, co
najczêœciej doprowadza do aktywacji limfocytów T wobec w³asnych komórek
œródb³onka naczyñ i co w efekcie prowadzi do jego uszkodzenia, czyli sytuacji
u³atwiaj¹cej odk³adanie siê z³ogów lipidowych [5]. Obserwacja ta wyjaœni³a fakt,
¿e u pacjentów z ostrym syndromem wieñcowym [7, 17] stwierdza siê obecnoœæ
oraz podwy¿szony poziom surowiczych przeciwcia³ anty-cHSP60 Cp. pneumoniae.
Równie¿ udzia³ tych bia³ek potwierdzono u osób z chorob¹ niedokrwienn¹ serca oraz
u osób cierpi¹cych na astmê, u których stwierdzono podwy¿szony poziom przeciwcia³
anty-cHSP60 Cp. pneumoniae [18, 21, 22]. Obecnie nie ma w¹tpliwoœci co do
roli cHSP60 Cp. pneumoniae w patogenezie schorzeñ serca, jako ¿e u osób
UDZIA£ I ROLA BIA£EK SZOKU TERMICZNEGO (HSP) W PATOGENEZIE...
425
zmar³ych na ostry zawa³ miêœnia sercowego zarejestrowano obecnoœæ bia³ka HSP60
Cp. pneumoniae w ca³ym „drzewie wieñcowym” [37]. Trzeba te¿ dodaæ, ¿e badania
Steptoe i wsp. [39] z 2007 roku, wprawdzie nie wykaza³y korelacji pomiêdzy
chorobami sercowo-naczyniowymi a obecnoœci¹ przeciwcia³ przeciwko Cp. pneumoniae i ludzkim HSP60, to jednak¿e autorzy sugeruj¹, ¿e fakt ten mo¿e równie¿
wskazywaæ na ochronn¹ rolê ludzkich bia³ek HSP60 w tych infekcjach [39].
Potwierdzi³y to badania in vitro, w których wykazano, ¿e rekombinowane bia³ko
cHSP60 Cp. pneumoniae wzmaga i indukuje dojrzewanie ludzkich monocytarnych
komórek dendrytycznych oraz powoduje polaryzacjê limfocytów T poprzez ekspresjê
podjednostek mRNA formuj¹cych IL-12 i IL-23 [2]. W innym doœwiadczeniu [3]
wykazano, ¿e rekombinowane bia³ko cHSP60 Cp. pneumoniae indukuje in vitro
proliferacjê zarówno ludzkich, jak i mysich limfocytów krwi obwodowej, a dodatkowo
wzmaga sekrecjê IFNg w ludzkich limfocytach oraz odpowiedŸ limfocytów mysich
typu DTH.
Bia³ko HSP70 jest to bia³ko o masie 75 kDa i podobnie jak HSP10 i HSP60,
wystêpuje w b³onie zewnêtrznej cia³ek EB C. trachomatis. Wykazano, ¿e rola tego
bia³ka u C. trachomatis, to g³ównie utrzymanie integralnoœci b³ony zewnêtrznej cia³ek
EB, co powoduje utrzymanie specyficznej równowagi pomiêdzy t¹ bakteri¹ a komórk¹
gospodarza, a nadto bierze ono udzia³ w przemianach EB w formê aktywn¹
metabolicznie, czyli w cia³ko RB [36]. W zaka¿eniu szczepem A03 Cp. pneumoniae
hodowli komórek HEp-2, przy ograniczeniu ¿elaza i w odpowiedzi na szok termiczny
(42oC), zarejestrowano du¿¹ ekspresjê cHSP70 po traktowaniu hodowli IFNg [30].
PODSUMOWANIE
Reasumuj¹c nale¿y stwierdziæ, ¿e chlamydialne bia³ka szoku termicznego
(cHSP10, cHSP60, cHSP70) mog¹ braæ udzia³ w patogenezie chlamydioz i chlamydofiloz m.in. ze wzglêdu na indukowanie sekrecji cytokin prozapalnych (IFNg, TNFa,
IL-1b, IL-6, IL-8, IL-10, IL-12, IL-23). Dzieje siê tak w przypadku mia¿d¿ycy
naczyñ wywo³anej Cp. pneumoniae, która poprzez interakcjê z ludzkim bia³kiem
HSP60 na makrofagach, stymuluje te komórki do wydzielania cytokin, które
prowadz¹ do uszkodzenia œcian naczyñ wieñcowych. Podobny mechanizm przebiega
w drogach rodnych kobiet zaka¿onych C. trachomatis, gdzie dochodzi do uszkodzeñ
jajowodów. W tym przypadku nastêpuje dodatkowo stymulacja cz¹stek adhezyjnych
komórek œródb³onka naczyñ czy miêœni g³adkich, które u³atwiaj¹ agregacjê tych
zarazków. Z drugiej strony trzeba stwierdziæ, ¿e rejestrowana obecnoœæ przeciwcia³
anty-cHSP60 mo¿e byæ wykorzystywana w diagnostyce schorzeñ chlamydialnych,
takich jak: schorzenia sercowo-naczyniowe czy jaglica. Szczególnie przydatne wydaje
siê byæ oznaczanie tych przeciwcia³ w chorobach uk³adu kr¹¿enia ze wzglêdu na
udzia³ Cp. pneumoniae w etiologii np. zawa³u miêœnia sercowego, dusznicy bolesnej
czy choroby wieñcowej. Z przytoczonym danych wynika, ¿e niezale¿nie od ochronnej
roli bia³ek szoku termicznego w komórce, obecnie trzeba przyj¹æ, ¿e bior¹ one tak¿e
426
M. PAWLIKOWSKA, W. DEPTU£A
aktywny udzia³ w patogenezie chlamydioz i chlamydofiloz, co praktycznie mo¿na
wykorzystaæ zarówno w diagnostyce, jak i w profilaktyce.
PIŒMIENNICTWO
[1] AGRAWAL T, VATAS V, SALHAN S, MITTAL A. Mucosal and peripheral immune responses to chlamydial heat shock proteins in women infected with Chlamydia trachomatis. Clin Exp Immunol 2007; 148:
461–468.
[2] AUSIELLO CM, FEDELE G, PALAZZO R, SPENSIERI F, CIERNO A, CASSONE A. 60-kDa heat shock
protein of Chlamydia pneumoniae promotes a T helper type 1 immune response through IL-12/IL-23
production in monocyte-derived dendritic cells. Microbes Infect 2006; 8: 714–720.
[3] AUSIELLO CM, PALAZZO R, SPENSIERI F, FEDCE G, LANDE R, CIERVO A, FIORONI G, CASSONE
A. 60-kDa heat shock protein of Chlamydia pneumoniae is a target of T-cell immune response. J Biol
Regul Homeost Agents 2005; 19: 136–140.
[4] BAX CJ, DÖRR PJ. Chlamydia trachomatis heat shock protein 60 (cHSP60) antibodies in women without
and with tubal pathology using a new commercially available assay. Sex Transm Infect 2004; 80: 415–
416.
[5] BENAGIANO M, D'ELIOS MM, AMEDEI A, AZZURRI A, VAN DER ZEE R, CIERVO A, ROMBOLA G,
POMAGNANI S, CASSONE A, DEL PRETE G. Human 60-kDa heat shock protein is a target autoantigen of T cells derived from atherosclerotic plaques. J Immunol 2005; 174: 6509–6517.
[6] BETSOU F, BORREGO MJ, GUILLAUME N, CATRY MA, ROMAO S, MACHADO-CAETANO JA,
SUEUR JM, MENTION J, FAILLE N, ORFILLA J. Cross-reactivity between Chlamydia trachomatis
heat shock protein 10 and early pregnancy factor. Clin Diagn Lab Immunol 2003; 10: 446–450.
[7] BIASUCCI LM, LIUZZO G, CIERVO A, PETRUCCA A, PIRO M, ANGIOLILLO DJ, CREA F, CASSONE
A, MASERI A. Antibody response to chlamydial heat shock protein 60 is strongly associated with acute
coronary syndrome. Circulation 2003; 107: 3015–3017.
[8] COSTA CP, KIRSCHING CJ, BUSCH D, DÜRR S, JENNEN L, HEINZMANN U, PREBECK S, WAGNER
H, MIETHKE T. Role of chlamydial heat shock protein 60 in the stimulation of innate immune cells by
Chlamydia pneumoniae. Eur J Immunol 2002; 32: 2460–2470.
[9] DA COSTA CU, WANTIA N, KIRSCHING CJ, BUSCH DH, RODRIGUEZ N, WAGNER H, MIETHKE T.
Heat shock protein 60 from Chlamydia pneumoniae elicits an unusual set of inflammatory responses via
Toll-like receptor 2 and 4 in vivo. Eur J Immunol 2004; 34: 2874–2884.
[10] DEPTU£A W, PAWLIKOWSKA M, TRAVNIÈEK M. Chlamydofilozy u zwierz¹t i ludzi. Medycyna Wet
2002; 58: 337–340.
[11] DEPTU£A W, RUCZKOWSKA J, SZENFELD J, CHOROSZY-KRÓL I, TRAVNIÈEK M. Immunologicky status u hovadzieho dobytka prirodzene infikovaneho mikroorganizmami Chlamydia trachomatis a
Chlamydia psittaci. Veter Med (Praha) 1990; 35: 73–80.
[12] DI FELICE V, DAVID S, CAPPELLO F, FARINA F, ZUMMO G. Is chlamydial heat shock protein 60 a
risk factor for oncogenesis? Cell Mol Life Sci 2005; 62: 4–9.
[13] DUTTA R, JHA R, SALHAN S, MITTAL A. Chlamydia trachomatis-specific heat shock proteins 60
antibodies can serve as prognostic marker in secondary infertile women. Infection 2008; 36: 374–378.
[14] EQUILS O, LU D, GATTER M, WITKIN SS, BERTOLOTOO C, ARDITI M, MCGREGOR JA, SIMMONS CF, HOBEL CJ. Chlamydia heat shock protein 60 induces trophoblast apoptosis through TLR4.
J Immunol 2006; 177: 1257–1263.
[15] FREJ-M¥DRZAK M, CHOROSZY-KRÓL I, TERYKS-WO£YNIEC D. Cytokiny zapalne i prozapalne
w przewlek³ych i nawracaj¹cych zaka¿eniach wywo³anych przez Chlamydia trachomatis. Adv Clin Exp
Med 2005; 14: 1237–1242.
[16] FUKUOKA K, SAWABE A, SUGIMOTO T, KOGA M, OKUDA H, KITAYAMA T, SHIRAI M, KOMAI
K, KOMEMUSHI S, MATSUDA K. Inhibitory actions of several natural products on proliferation of rat
vascular smooth muscle cells induced by HSP60 from Chlamydia pneumoniae J138. J Agric Food Chem
2004; 52: 6326–6329.
UDZIA£ I ROLA BIA£EK SZOKU TERMICZNEGO (HSP) W PATOGENEZIE...
427
[17] GUECH-ONGEY M, BRENNER H, TWARDELLA D, ROTHENBACHER D. Chlamydia pneumoniae,
heat shock proteins 60 and risk of secondary cardiovascular events in patients with coronary heart
disease under special consideration of diabetes: a prospective study. BMC Cardiovasc Disor 2006; 6: 17–
26.
[18] HAHN DL, PEELING RW. Airflow limitation, and Chlamydia pneumoniae-specific shock protein 60.
Ann Allergy Asthma Immunol 2008; 101: 614–618.
[19] HARTOG DEN JE, LAND JA, STASSEN FRM, KESSELS AGH, BRUGGEMAN CA. Serological markers
of persistent C. trachomatis infection in women with tubal factor subfertility. Hum Reprod 2005; 20:
986–990.
[20] HECHARD C, GREPINET O, RODOLAKIS A. Molecular cloning of the Chlamydophila abortus groEL
gene and evaluation of its protective efficacy in a murine model by genetic vaccination. J Med Microbiol
2004; 53: 861–868.
[21] HOYMANS VY, BOSMANS JM, VAN HERCK PL, IEVEN MM, VRINTS CJ. Implications of antibodies
to heat-shock proteins in ischemic heart disease. Int J Cardiol 2008; 123: 277–282.
[22] JAFARZADEH A, ESMAEELI-NADIMI A, SHARIATI M. High sensitivity C-reactive protein and
immunoglobulin G against Chlamydia pneumoniae and chlamydial heat shock protein-60 in ischemic
heart disease. Iran J Immunol 2008; 5: 51–56.
[23] JAKUS S, NEUER A, DIETERLE S, BONGIOVANNI AM, WITKIN SS. Antibody to the Chlamydia
trachomatis 60 kDa heat shock protein in follicular fluid and in vitro fertilization outcome. Am J Reprod
Immunol 2008; 59: 85–89.
[24] KARINEN L, POUTA A, HARTIKAINEN AL, BLOIGU A, PALDANIUS M, LEINONEN M, SAIKKU
P, JÄRVELIN MR. Antibodies to Chlamydia trachomatis heat shock proteins Hsp60 and Hsp10 and
subfertility in general population at age 31. Am J Reprod Immunol 2004; 52: 291–297.
[25] KINNUNEN A, SURCEL H-M, HALTTUNEN M, TITINEN A, MORRISON RP, MORRISON SG,
KOSKELA P, LEHTINEN M, PAAVONEN J. Chlamydia trachomatis heat shock protein-60 induced
interferon-g and interleukin-10 production in infertile women. Clin Exp Immunol 2003; 131: 299–303.
[26] LARUE RW, DILL BD, GILES DK, WHITTIMORE JD, RAULSTON JE. Chlamydial HSP60-2 is iron
responsive in Chlamydia trachomatis serovar E-infected human endometrial epithelial cells in vitro.
Infect Immun 2007; 75: 2374–2380.
[27] LICHTENWALNER AB, PATTON DL, VAN VOORHIS WC, COSGROVE SWEENEY YT, KUO C-C.
Heat shock protein 60 is the major antigen which stimulates delayed-type hypersensitivity reaction in
the macaque model of Chlamydia trachomatis salpingitis. Infect Immun 2004; 72: 1159–1161.
[28] MAGUIRE M, POOLE S, COATES ARM, TORMAY P, WHEELER-JONES C, HENDERSON B. Comparative cell signaling activity of ultrapure recombinant chaperonin 60 proteins from prokaryotes and
eukaryotes. Immunology 2005; 115: 231–238.
[29] MASCELLINO MT, CIARDI MR, OLIVA A, CECINATO F, HASSEMER MP, BORGESE L. Chlamydia
trachomatis detection in a population of asymptomatic and symptomatic women: correlation with the
presence of serological markers for this infection. New Microbiol 2008; 31: 249–256.
[30]MUKHOPADHYAY S, MILLER RD, SULLIVAN ED, THEODOROPOULOS C, MATHEWS SA, TIMMS
P, SUMMERSGILL JT. Protein expression profiles of Chlamydia pneumoniae in models of persistence
versus those of heat shock stress response. Infect Immun 2006; 74: 3853–3863.
[31] NIEDWIEDZKA P, DEPTU£A W. Bia³ka szoku termicznego a uk³ad odpornoœciowy. Centaur Lubuski
2003; 56: 21–22.
[32] PAWLIKOWSKA M, DEPTU£A W. Natural and adaptive immunity in rabbits immunized with Chlamydophila sp. Pol J Environ Stud 2005; 14: 669–674.
[33] PAWLIKOWSKA M, DEPTU£A W. Dynamika limfocytów T i B oraz ich subpopulacji u królików
immunizowanych Chlamydophila sp. Medycyna Wet 2006; 62: 701–705.
[34] PAWLIKOWSKA M, DEPTU£A W. Chlamydie i chlamydofile oraz choroby wywo³ywane przez nie u
ludzi. Post Hig Med Doœw 2007; 61: 708–711.
[35] PAWLIKOWSKA M, DEPTU£A W. Chlamydie i chlamydofile. Monografia. Uniwersytet Szczeciñski,
Szczecin 2009.
[36] RAULSTON JE, DAVIS CH, PAUL TR, HOBBS JD, WYRICK PB. Surface accessibility if the 70kilodalton Chlamydia trachomatis heat shock protein reduction of outer membrane protein disulfide
bonds. Infect Immun 2002; 70: 535–543.
[37] SPAGNOLI LG, PUCCI S, BONANNO E, CASSONE A, SESTI F, CIERVO A, MAURIELLO A. Persistent
Chlamydia pneumoniae infection of cardiomyocytes is correlated with fatal myocardial infarction. Am
J Pathol 2007; 170: 33–42.
428
M. PAWLIKOWSKA, W. DEPTU£A
[38] SRIVASTAVA P, JHA R, BAS S, SALHAN S, MITTAL A. In infertile women, cells from Chlamydia
trachomatis infected site release higher levels if interferon-gamma, interleukin-10 and tumor necrosis
factor alpha upon heat shock protein stimulation than fertile women. Repr Biol Endocrinol 2008; 6: 20–
29.
[39] STEPTOE A, SHAMAEI-TOUSI A, GYLFE A, BAILEY L, BERGSTRÖM S, COATES AR, HENDERSON B. Protective effect of human heat shock protein 60 suggested by its association with decreased
seropositivity to pathogens. Clin Vaccine Immunol 2007; 14: 204–207.
[40] TITINEN A, SURCEL H-M, HALTTUNEN M, BIRKELUND S, BLOIGU A, CHRISTIANSEN G,
KOSKELA P, MORRISON SG, MORRISON RP, PAAVONEN J. Chlamydia trachomatis and chlamydial
heat shock protein 60-specific antibody and cell mediated responses predict tubal factor infertility. Hum
Reprod 2006; 21: 1533–1538.
[41] WUPPERMANN FN, MÖLLEKEN K, JULIEN M, JANTOS CA, HEGEMAN JH. Chlamydia pneumoniae GroEL1 protein is cell surface associated and required for infection of HEp-2 cells. J Bacteriol
2008; 190: 3757–3767.
Redaktor prowadz¹cy – Barbara P³ytycz
Otrzymano: 20.01. 2009 r.
Przyjêto: 21.05. 2009 r.
Ma³gorzata Pawlikowska, dr. n.biol.,
Wies³aw Deptu³a, prof. dr hab.
Katedra Mikrobiologii i Immunologii, Uniwersytet Szczeciñski,
ul. Felczaka 3c, 71-412 Szczecin
e-mail: [email protected]