Razkrito skrivnostno potovanje celic bazofilcev

Pri enem do dveh odstotkov ljudi se po stiku z alergeni, kot so določena hrana, zdravila ali piki žuželk, razvije anafilaksija. Ta redek, a resen odziv organizma, ki lahko tudi ogrozi življenje, so raziskovali v Laboratoriju za klinično imunologijo in molekularno genetiko Univerzitetne klinike za pljučne bolezni in alergijo Golnik ter prvi na svetu pojasnili posebno vlogo bazofilcev, kratkoživečih celic v krvi, ki imajo skupaj z mastociti pomembno vlogo pri anafilaksiji.

Obsežno, dolgoletno raziskovanje in nedavno objavo v prestižni mednarodni znanstveni reviji podrobneje pojasnjuje dr. Peter Korošec, vodja omenjenega laboratorija, ki z vso najnovejšo alergološko diagnostiko, raziskavami na ravni rekombinantnih alergenov, pretočno citometrijo, testom aktivacije bazofilcev, uporabo mikromrež in genskega sekvencioniranja ter drugih možnosti, spada med vodilne na tem področju.

Dodaja, da sedanji dosežki temeljijo na dolgoletni tradiciji te, leta 1921 ustanovljene klinike, ki se je z zmanjševanjem števila bolnikov s tuberkulozo, začela vse bolj poglobljeno ukvarjati s pulmologijo in alergologijo. Zadnja je relativno mlada veda, ker so specifična protitelesa IgE odkrili relativno pozno, pred dobrimi štirimi desetletji, s tem pa so se odprle tudi možnosti za boljše razumevanje alergij ter potek alergijskih odzivov, še posebno najtežje oblike, sistemske anafilaksije.

Bazofilci, mastociti in anafilaksija

»Aktivacijo z alergenom sproži navzkrižna povezava protiteles IgE, ki so na površini celic. Pri alergijskih odzivih ima ključno vlogo aktivacija dveh vrst efektorskih celic, mastocitov in bazofilcev. Prvi, mastociti, so v tkivu, na primer v koži ali pljučih, in so dolgo živeče celice, kratkoživeči bazofilci pa krožijo v krvi. Po veljavni doktrini imajo ključno vlogo pri anafilaksiji mastociti, ki ob aktivaciji poleg histamina izločajo tudi serinsko proteinazo triptazo. Bazofilci triptaze nimajo, merjenje zvišanja triptaze v serumu pa je glavni laboratorijski test za potrditev klinične diagnoze anafilaksije. Težava nastane, ko se med anafilaksijo raven triptaze ne poveča. To opažajo pri 20 do 30 odstotkih bolnikov, ki imajo anafilaksijo po pikih kožekrilcev ali po zdravilih, in pri več kot polovici bolnikov z anafilaksijo po hrani. Preprosto povedano, pacient očitno ima anafilaksijo, vendar krvni testi tega ne potrjujejo,« razlaga dr. Korošec.

Kje so bazofilci?

To uganko so se odločili v laboratoriju natančneje raziskati, ko so leta 2011 začeli proučevati anafilaksijo s tako imenovanim »urgentnim modelom«. Pri pacientih so v akutni fazi anafilaksije, se pravi takoj po prihodu v urgentno obravnavo, odvzeli vzorec krvi, to ponovili po enem tednu in nato še po enem mesecu. Enako kot druge skupine so presenetljivo ugotavljali, da se med anafilaksijo raven aktivacije bazofilcev v krvi ni bistveno povečala.

A pravega pojasnila za to ni bilo. Tako se je začela dolgoletna raziskovalna odisejada, pripoveduje dr. Korošec, ko opisuje, kako so pozneje odkrili, da povprečno 80 odstotkov bazofilcev med anafilaksijo migrira iz krvi, preostali pa niso aktivni ...

Za lažje razumevanje tega je treba povedati, da so v omenjenem golniškem laboratoriju že pred več kot desetletjem med prvimi na svetu uporabljali celični test aktivacije bazofilcev, kjer v in vitro pogojih simulirajo naravno okolje alergijskega odziva; vzorcem krvi dodajajo alergene in spremljajo, koliko celic bazofilcev se aktivira in kako poteka ta proces.

Leta 2011 pa so želeli natančneje raziskati, kaj se dogaja s celicami bazofilci v pogojih in vivo, torej v človekovem organizmu med anafilaksijo. Testirali so vzorce krvi pri pacientih z anafilaksijo takoj po sprejemu v urgentno alergološko ambulanto in presenečeni ugotavljali, da v njihovi krvi bazofilci niso aktivirani, čeprav bi to pričakovali. Enake teste so opravljale še skupine v Avstraliji, Veliki Britaniji, ZDA in na Inštitutu Karolinska na Švedskem. Ker so tudi oni dobili podobne rezultate, so sklepali, da bazofilci med anafilaksijo niso pomembni in ne igrajo nobene vloge.

»V naši skupini pa nismo bili zadovoljni s takšno oceno in smo hoteli priti skrivnosti do dna. S pretočno citometrijo in drugo sodobno raziskovalno opremo nam je uspelo razvozlali ta parodoks, torej nenavadno, nejasno vlogo bazofilcev. Ugotovili smo, da v krvnih vzorcih ob popolnoma očitni anafilaksiji ne odkrijemo aktiviranih bazofilcev zato, ker zelo hitro migrirajo iz svojega naravnega okolja, krvi, v tkiva. Tako smo razvili model, ki pojasni, kako med anafilaksijo bazofilci zelo hitro preidejo iz krvi v tkiva. Torej njihova vloga v tem procesu ni nepomembna, je drugačna kot smo si predstavljali. Dodaten rezultat teh raziskav pa je tudi nov diagnostični test za dokazovanje anafilaksije.

Vloga kemokinov

»Seveda je bilo treba,« poudarja dr. Korošec, »omenjene ugotovitve potrditi še z veliko drugimi raziskavami, tudi z izražanjem določenih genov, značilnih samo za bazofilce, in odkriti, kakšen »mehanizem« usmerja ta prebeg bazofilcev iz krvi v tkiva. Pod drobnogledom so se tako znašle molekule kemokinov, o katerih se ve, da so povezane z migracijami celic iz krvi. Pozorni smo postali na povečano izražanje kemokina CCL2, ki je specifičen za bazofilce, in ugotovili, da je njegova koncentracija tesno povezana z migracijo bazofilcev; večja ko je, več bazofilcev preide iz krvi v tkiva in obrnjeno.«

Skepsa ob presenetljivem razkritju

»Ko smo leta 2015 dosegli točko in imeli rezultate raziskav na serijah bolnikov, smo vedeli, da gre za pomembno odkritje, in članek o tem poslali uredništvu revije The Journal of Allergy and Clinical Immunology. To je daleč najboljša alergološka revija na svetu s faktorjem vpliva 13. Na kliniki Golnik imamo zaradi centralizirano urejene obravnave odraslih z alergijami oziroma anafilaksijo po pikih kožekrilcev veliko znanja ter izkušenj. Prav tako zelo dobro sodelujemo s kolegi na pediatrični kliniki in drugimi. Vendar se naše raziskovalno in klinično delo v primerjavi s tujino nanaša na relativno malo prebivalcev in sorazmerno malo bolnikov, imamo tudi omejena finančna sredstva. Zato smo težko tudi globalno konkurenčni oziroma s svojimi dosežki tudi koga presenetimo.«

Tako ni presenetljiv prvi odziv v uredništvu omenjene znanstvene revije, kjer članka z revolucionarno idejo, ki je načela veljavno dogmo o vlogi bazofilcev pri anafilaksiji, sicer niso zavrnili, a so zahtevali dodatne dokaze.

»Za omenjeni eksperimentalni model smo torej potrebovali še prepričljivo potrditev, da terapija, ki so je bolniki deležni ob dogodku na terenu, ne vpliva na ugotovljene spremembe. Povezali smo se s kolegi v Imperial College v Londonu, ki se ukvarjajo z nadzorovanim modelom anafilaksije med provokacijo z arašidi, kjer se vpliv terapije lahko izključi. Tudi na tem kontroliranem modelu smo svoje rezultate potrdili,« pojasnjuje dr. Korošec.

»Seveda sem moral kolegom v Londonu najprej natančno in dovolj prepričljivo predstaviti naše dotedanje raziskave, ugotovitve in tezo, ki smo jo na podlagi tega oblikovali, da bi se skupaj lotili potrditve tega raziskovalnega projekta. Ko je bilo naše odkritje končno potrjeno tudi v Londonu in objavljeno v omenjeni znanstveni reviji, je to sprožilo izjemen odmev v raziskovalnem svetu,« pravi Korošec.

Zdaj se raziskave na tem področju nadaljujejo v sodelovanju z Ameriškim Nacionalnim inštitutom za zdravje (NIH), priznano otroško bolnišnico Cincinnati Children's Hospital v ZDA, z Imperial College London, Univerzo v Manchestru ter pri nas s Kliničnim inštitutom za medicinsko genetiko, Fakulteto za farmacijo in Zavodom za transfuzijsko medicino v Ljubljani.

Načrti anafilaktičnega konzorcija

»Prav v tem času nadaljujemo delo tudi za ustanovitev mednarodnega Anafilaktičnega konzorcija, pri katerem bodo poleg naštetih sodelovale še skupine z Univerze v Perthu v Avstraliji, raziskovalci z več univerz v Nemčiji in predvidoma še od drugod. Delo bo potekalo v različnih smereh oziroma se bodo posamezne delovne skupine ukvarjale, na primer, z genetskim ozadjem anafilaksije, v drugi bodo ta vprašanja raziskovali na področju eksperimentalnih terapevtskih modelov, tretja skupina se bo poglobila v procese migracije bazofilcev iz krvi v tkiva in vlogo kemokina CCL2.«

»Eno ključnih vprašanj je, ali bi z nadaljnjim raziskovanjem in boljšim razumevanjem migracije bazofilcev ter drugih procesov in odzivov v organizmu lahko razvili nove možnosti profilaktičnega zdravljenja anafilaksije. Poleg drugega je to pomembno tudi v vsakdanji klinični praksi, na primer pri močno rizičnih bolnikih, ki potrebujejo operacijo ali kak drug medicinski poseg oziroma se težko izogibajo vzročnemu alergenu.«

Diagnostični sistem že patentirali

»Zelo pomembno je tudi nadaljevanje raziskav z diagnostičnim testom, ki smo ga sicer že patentirali, v nadaljevanju pa je treba to metodo še validirati. V golniškem laboratoriju se s tem ukvarja mlada raziskovalka, hkrati pa so v to raziskovanje vključeni tudi kolegi z univerze v Perthu. Znano je, da v Avstraliji živijo tudi najbolj strupene živali na svetu in njihovi strokovnjaki imajo zato tudi več zanimivih izkušenj s piki, ugrizi in strupi različnih živali ter anafilaksijo v humani medicini. Izmenjave izkušenj in sodelovanje so tako vsestransko koristne.«

Po besedah dr. Korošca pa predvsem v anglosaškem svetu vlada veliko zanimanje za nadaljnje raziskovanje imunoloških in profilaktičnih načinov zdravljenja anafilaksije. Zadnja, ki je povezana s piki žuželk, to je os, sršenov in čebel ter najpogostejši vzrok za anafilaksijo v Sloveniji in srednji Evropi, se lahko uspešno zdravi s posebno imunoterapijo; po večletni imunoterapiji se v več kot 90 odstotkih vzpostavi zaščita, medtem ko pri anafilaksiji na arašide, kar je najpogostejši vzrok za anfilaksijo v Veliki Britaniji in ZDA, oziroma druge prehranske alergene in za zdravila teh možnosti ni oziroma dosedanji poskusi niso bili uspešni.

Dr. Korošec tudi poudarja, da vseh teh velikih uspehov ne bi bilo brez izjemnih in znanosti predanih sodelavcev z Golnika: Mire Šilar na laboratorijskem, dr. Matije Rijavca na genetskem in dr. Mitje Košnika na klinični ravni.