Kici, kici. Taś, taś... czyli krótko o alergii na kota
Jakub Piątkowski
Streszczenie
Alergia to obecnie jedna z najczęściej, o ile nie najczęściej występujących dolegliwości zarówno wśród dzieci, jak i dorosłych. Jeszcze kilkanaście lat temu występowanie u ludzi uczulenia na pokarm, zwierzęta, czy trawy było czymś sporadycznym, a samo słowo alergia użyte po raz pierwszy przez Clemensa Petera Freiherr von Pirqueta, wiedeńskiego pediatrę i naukowca w 1906r. przeciętnemu zjadaczowi chleba kojarzyło się raczej z kosmiczną technologią niż z chorobą. Dziś alergików mamy na pęczki, a wśród nich bardzo dużą ilość osób stanowią właśnie te uczulone na zwierzęta, ...na koty i to nie tylko czarne.
Kot domowy [Felis domesticus] to zaraz obok psa jedno z najpopularniejszych zwierząt domowych . Miły, puszysty, nieduży i tani w utrzymaniu słowem idealne zwierzątko domowe, niestety również bardzo często przyczyna alergii.
Alergia inaczej uczulenie lub nadwrażliwość to patologiczna, jakościowo zmieniona odpowiedź tkanek na alergen, polegająca na reakcji immunologicznej związanej z powstaniem swoistych przeciwciał, które po związaniu z antygenem doprowadzają do uwolnienia mediatorów stanu zapalnego. Przebieg odpowiedzi immunologicznej na stymulację alergenem zachodzi w dwóch fazach. Pierwszą z nich jest reakcja natychmiastowa zachodząca w kilka minut po stymulacji. Reakcja późna osiąga swoje apogeum w 6 do 10 godzin od kontaktu z alergenem. Alergia może się objawiać łagodnie, jak w przypadku kataru czy łzawienia, aż po zagrażający życiu wstrząs anafilaktyczny i śmierć. Wszystko za sprawą glikoproteiny Fel d1, głównego kociego alergenu wywołującego u ludzi klasyczne objawy uczulenia jakimi są: łzawienie oczu, wodnisty katar, oraz swędzenie skóry. „Alergia na kota” jest najczęściej występującą alergią spośród wszystkich; na 10,000 przebadanych Amerykanów u 17% osób występowała reakcja na koci alergen.Fel d1 nie jest jedynie utrapieniem właścicieli kotów, na działanie tego alergenu są wystawione również osoby nieposiadające kota. Białko to produkowane przez ślinianki i komórki epitelialne jest przenoszone na sierść zwierzęcia podczas oporządzania futra, a wraz z futrem na ubraniach właścicieli do miejsc publicznych np. szkoły, czy biura. W przeprowadzonym w Szwecji eksperymencie na występowanie zwierzęcych alergenów stwierdzono, że stężenie Fel d1 wynosi:
444ng Fel d1/ 1g pyłu [średnia z 57 próbek z ubrań dzieci, wśród których znajdowali się posiadacze kotów, psów, myszy oraz osoby niebędące właścicielami żadnego zwierzęcia],
240ng/g [średnia z 4 pomieszczeń klasowych].
Ogólny mechanizm i objawy odczynu alergicznego
Mechanizm odczynu alergicznego związany jest najczęściej z oddziaływaniem immunoglobulin E, wytworzonych przez limfocyty Th2 w wyniku kontaktu osoby uczulonej z alergenem, na komórki tuczne rozmieszczone w różnych częściach ciała (w błonie śluzowej dróg oddechowych, przewodu pokarmowego, skórze). To oddziaływanie prowadzi do uwolnienia z komórek tucznych mediatorów reakcji alergicznej, przede wszystkim histaminy, leukotrienów, enzymów proteolitycznych i heparyny. Po kilku minutach, dochodzi do wystąpienia objawów: pokrzywki, rumienia, bąbli na skórze, gwałtownego wycieku z nosa, zatkania nosa, pieczenia i łzawienia spojówek, kaszlu, świstów i duszności. Uwolniona z komórek tucznych histamina powoduje poszerzenie światła naczyń krwionośnych, czego wyrazem jest zaczerwienienie skóry, a także spadek ciśnienia tętniczego, skurcz mięśni w drogach oddechowych i zwiększenie w nich lepkiej wydzieliny, które powodują kaszel, duszność i świsty, nasilenie perystaltyki jelitowej i zwiększonego wydzielania wody do światła jelit, czego wyrazem są bóle brzucha, wzdęcia i biegunka. Typowy dla alergii jest obrzęk naczyniowy, który polega na głębokim obrzmieniu dobrze unaczynionych tkanek. Alergia z dużą aktywnością immunoglobulin IgE jest nieprawidłowym odczynem typu szybkiego lub natychmiastowego. Są też inne typy odczynów alergicznych, np. odczyn Arthusa, w którym ważną rolę odgrywają immunoglobuliny IgG, krążący we krwi komplement oraz granulocyty, a także tzw. odczyn późny, zapalny, w którym uczestniczą komórki zapalne, m.in. - granulocyty kwasochłonne (eozynofile). Jest on charakterystyczny dla rozpowszechnionego we współczesnych społeczeństwach wyprysku skórnego (egzemy) i eozynofilowego zapalenia dróg oddechowych, typowego dla przewlekłej astmy.
Budowa Fel d1
Fel d1 należy do rodziny białek wydzielniczych, ma masę 35kDa i jest tetrameryczną glikoproteiną złożoną z dwóch heterodimerów. Każdy dimer zbudowany jest z dwóch łańcuchów zawierających kolejno: łańcuch 1 - 70 reszt aminokwasowych, łańcuch 2 - 90-92 reszt, kodowanych przez dwa osobne geny. Dwie izoformy drugiego łańcucha występują oddzielnie w skórze i ślinie.Przypuszcza się, że łańcuchy łączą się ze sobą poprzez mostki disiarczkowe przy cysteinach: Cys-3 (łańcuch 1)-Cys-73 (łańcuch 2), Cys-44 (łańcuch 1)-Cys-48 (łańcuch 2), i Cys-70 (łańcuch 1)-Cys-7 (łańcuch 2) tworząc antyrównoległą strukturę czwartorzędową.
Rysunek 1. Ogólna struktura Fel d1. a)Ułożenie obu łańcuchów w rekombinanowanym Fel d1 b)Przestrzenny widok utworzony dzięki mapie gęstości elektronowej c) schematyczny diagram monomeru Fel d1
.
Rysunek 2. Krystaliczna struktura Fel d1
Dzięki badaniom krystalograficznym na powierzchni białka zostały rozpoznane trzy IgE epitopy[determinanty antygenowe] budowane przez reszty 25-38 i 46-59 w łańcuchu 1 i 15-28 w łańcuchu 2 zlokalizowane na sąsiednich helisach H6-H7, H7-H8 i H1-H2.
Rysunek 3. Rozpoznane IgE epitopy na powierzchni cząsteczki Fel d1 zaznaczone są kolorem.
Białko to także wykazuje strukturalne podobieństwo do ludzkiej uteroglobiny. Zauważono, że podobieństwo łańcucha 1 i 2 Fel d1 do uteroglobiny jest wyraźniejsze niż między łańcuchowe w samym Fel d1, co odzwierciedla wysoki stopień podobieństwa sekwencji w strukturze pierwszorzędowej, czego dowodem jest występowanie dwóch mostków disiarczkowych w tych samych miejscach [w Fel d1 i utroglobinie], mianowicie Cys7-Cys162, and Cys73-Cys95 [co widoczne jest dobrze na załączonym rysunku].
Rysunek 4. a.Porównanie struktury Fel d1 i uteroglobiny [CAA25669 - królika, AAH04481 - człowieka ] b.Przestrzenny diagram (ribbon) głównego łańcucha Fel d1(kolor niebieski) i utlenowanej formy króliczej uteroglobiny (kolor żółty)
Leczenie
Leczenie typowych alergii tzn. np. na: kurz, owady, niektóre pokarmy polega głównie na ograniczaniu kontaktu z alergenem, niż na stricte samym leczeniu objawów występujących po zetknięciu się z takowym. U właścicieli kota możliwość ograniczenia alergenu jest znikoma, czego dowiedli amerykańscy alergolodzy, którzy dwanaście dorosłych kotów domowych płci żeńskiej o krótkim lub umiarkowanie długim futerku umyli przy użyciu techniki immersyjnej (zanurzenie w wodzie do poziomu głowy, masowanie skóry przez 3 minuty, a następnie trzyminutowa immersja w świeżej wodzie i suszenie ręcznikiem), aby ustalić okres utrzymywania się obniżonego poziomu alergenu Fel d1 w powietrzu. Mycie powodowało 4- do 5-krotne zmniejszenie poziomu Fel d1 zbieranego w ciągu trzech godzin i powrotu do wartości wyjściowych w ciągu doby po umyciu. W takich przypadkach,gdzie kontakt z alergenem jest nieunikniony, do leczenia np. kataru siennego doskonale nadają się leki przeciw obrzękowe, takie jak ksylometazolina lub leki przeciwhistaminowe, jak cetryzyna, czy laratydyna. W astmie - leki te nie są skuteczne. Trzeba podać środki rozszerzające oskrzela i leki przeciwzapalne - kromony i glikokortykosteroidy. W przypadku bardzo szybko rozwijającego się rumienia skóry, któremu towarzyszy uczucie duszności, zawrót głowy, osłabienie - należy jak najszybciej wstrzyknąć pod skórę adrenalinę.
W rutynowych badaniach alergologicznych do diagnozowania i leczenia „kociej alergii” wykorzystuje się ekstrakt z nie przetwarzanych w żaden sposób kocich alergenów, którego podstawową wadą jest to, że ilość białka Fel d1 jest różna w różnych ekstraktach. Ponieważ oczyszczanie i produkcja czystego białka są kosztowne i czasochłonne rozwiązaniem mogą stać techniki DNA i rekombinacja tego białka. Jedynym sposobem leczenia alergii w dzisiejszych czasach jest immunoterapia, bazująca na okresowym wstrzykiwaniu alergenu pod skórę. Główną wadą takiego rodzaju leczenia są nie porządane efekty uboczne w postaci: napadów astmy, czy szoku anafilaktycznego, które mogą wystąpić u niektórych pacjentów. Aby wyprodukować bezpieczniejsze szczepionki, w których zredukowane zostanie ryzyko występowania wspomnianych efektów naukowcy starają się obniżyć aktywność alergenu modyfikując najważniejsze alergeny m.in. Fel d1 poprzez zniszczenie konformacji epitopów dla IgE. Stworzenie takich hipoalergicznych pochodnych alergenów nie jest jednak możliwe bez wcześniejszego dokładnego poznania struktury przestrzennej białka.
Allerca, czyli hipoalergiczny kot w worku
Być może już niedługo skomplikowane i kosztowne leczenie kocich alergików wcale nie będzie potrzebne. A wszystko za sprawą firmy Allerca, której podobno dzięki prześledzeniu kocich genomów udało wyselekcjonować się osobniki wytwarzające zmienioną formę białka Fel d1, która nie powoduje alergii. Firma już od 2004 roku oferuje zakup, a właściwie rezerwacje na nieuczulające zwierzęta i zobowiązała się dostarczyć w 2007 do swoich klientów 400-500 kotów po cenie 3950 dolarów za jednego. Być może, ponieważ firma nie podaje żadnych danych dotyczących kotów zastrzega jedynie, że są hipoalerigiczne, a jedyne dowody biochemiczne jakie możemy znaleźć na stronie hodowcy to zdjęcie po PCR i Western blot.
Rysunek 5. PCR.
Rysunek 6. Western blot.
Pomimo pozytywnych ocen dla działań firmy Allerca, niektórzy naukowcy zgłaszają również pewne zastrzeżenia. Mianowicie: Allerca w swoich działaniach skupiła się na wyeliminowaniu Fel d1, ale ok. 10% uczulonych osób reaguje na kocią albuminę — białko, którego stężenie w moczu wzrasta w miarę starzenia się zwierzęcia. Redukując do 75% wystawienie na działanie Fel D1, nie eliminuje się objawów u wrażliwych ludzi. Indywidualna wrażliwość poszczególnych osób różni ponad stukrotnie, tak więc hodowla może nie uchronić tych najwrażliwszych.
O tym, czy antyalergiczne koty naprawdę działają powinniśmy przekonać się już niebawem.
U źródła:
The Crystal Structure of the Major Cat Allergen Fel d 1, a Member of the Secretoglobin Family
Formation of disulfide bonds and homodimers of the major cat allergen Fel d 1 equivalent to the natural allergen by expression in Escherichia coli
Expression and genomic structure of the genes encoding FdI, the major allergen from the domestic cat
Molecular characterization of major cat allergen Fel d 1Expression of heterodimer by use of a baculovirus expression system
Rysunki:
1,2,3,4,5,6
Zakupy:
Allerca
Kategorie: Biotechnologia