A neonatalis Fc receptor (FcRn) génexpressziójának szöveti lokalizációja különböző élettani stádiumú kérődzőkben

Abstract

Az újszülött immunrendszere a megszületést követő hetekben meglehetősen fejletlen és éppen ezért nem tud hatékonyan részt venni a fertőzések megakadályozásában. Ezt az időleges védelmi hiányt pótolják az anya immunrendszere által termelt ellenanyagok, amelyek a kórokozók széles spektrumával szemben nyújtanak specifikus védelmet. Anyai, vagy maternalis immuntranszportnak nevezzük azt a folyamatot, amelynek során az anya jelentős mennyiségű immunglobulin „átadásával” biztosítja az újszülött életben maradását az élet első időszakában. Ezt a rendszert végső soron egyfajta „immunológiai tapasztalat” közvetítésének is felfoghatjuk, hiszen az anyában olyan ellenanyagok találhatók, amelyeket a környezetében található kórokozókkal szemben termelt. Minthogy az újszülött természetes élettere megegyezik az anyáéval, az ily módon nyert „tapasztalat” hatásos az újszülöttet fenyegető kórokozók semlegesítésében is. Az evolúció során többféle mechanizmus alakult ki, amely lehetővé teszi, hogy az anyai ellenanyagok átkerüljenek az újszülöttbe, és ezzel passzív védettséget biztosítsanak a kezdeti időszakban, mindaddig, amíg a fiatal szervezet immunrendszere védekezni képes a fertőzésekkel szemben. A domesztikált háziállatok (ló, sertés és a kérődzők) utódai a maternalis immunglobulin készletet (elsősorban immunglobulin G; IgG) a születést követő néhány óra alatt elfogyasztott föcstej (kolosztrum) révén veszik fel. A kérődzőkben a vér IgG1 és IgG2 koncentrációja közel azonos, azonban az ellés előtt 2-3 héttel a tőgy acinus sejtjein keresztül lezajló IgG transzport révén nagy mennyiségű maternalis ellenanyag (IgG1) jut a kolosztrumba. A transzport ellés körüli időzítése és nagyfokú szelektivitása specifikus receptor mediált folyamatot feltételez, e feltételezést szövettani és radioaktív módszerrel végzett receptor elemzések eredményei is alátámasztják. A kolosztrumba irányuló immunglobulintranszportot követően a kolosztrummal felvett anyai immunglobulinok az újszülött kérődzők vékonybelében, nem-specifikus folyamat során felszívódnak. A fiatal kérődzők esetén azonban a már vérpályába került IgG1 egy része a vékonybél crypta sejtjeinek aktív transzportáló tevékenysége révén ismét a lumenbe kerül, ahol hozzájárul az emésztőtraktus specifikus immunvédelméhez. Funkcionális anyai immunglobulinokat a vékonybél szekrétuma mellett a légutak nyálkahártya szekrétumaiban is kimutattak. A nyálkahártya IgG1 szekréciója kifejlett egyedekben is többféle szövetben kimutatható. A maternalis immunglobulinok transzport receptora, – rágcsálók és az ember esetében – a neonatalis Fc receptor (FcRn) MHC I típusú heterodimer fehérje, amely egy α-láncból és a hozzá másodlagos kötőerőkkel kapcsolódó β2-mikroglobulinból épül fel. Az FcRn-t először újszülött rágcsálók bélhámsejtjeiben azonosították, ezt követően kimutatták az emberi placenta 6 syncytiotrophoblast sejtjeiből és számos, az IgG-t transzportáló epithel sejtből, valamint vérér endothel sejtekből. Az epithel sejtekben expresszálódó FcRn az IgG transzportban, az endothel sejtekben jelen lévő receptor pedig az IgG homeosztázisában játszik szerepet. Kacskovics és munkatársai az utóbbi időben klónozták a szarvasmarha FcRn α-láncát és Northern blottal több szövetből, köztük a tőgyből és a vékonybélből is kimutatták e gén expresszióját (KACSKOVICS et al., 2000). Tekintettel arra, hogy az FcRn emberben és rágcsálókban az epithel és az endothel sejtekben egyaránt kifejeződik, elsődlegesen arra a kérdésre kerestünk választ, hogy a receptor a tőgyben milyen sejtekben fejeződik ki, és változik-e a kifejeződés mértéke, illetve jellege az ellés környéki időszakban. Ennek eldöntésére először in situ hibridizációs módszert fejlesztettünk ki, és szarvasmarha tőgyszöveti metszeteken elemeztük az FcRn génexpresszió lokalizációját. Vágóhídi mintákon, szárazonálló tehén tőgyszövetet elemezve az FcRn α-lánc mRNS expressziót az acinus és ductus epithel sejtekben mutattuk ki. Tekintettel arra, hogy a tőgyszöveti IgG1 szekréció szorosan összefügg az elléssel, megvizsgáltuk a receptor kifejeződését az ellés környékén mRNS és fehérje szinten is. Biopsziás vizsgálataink kezdetén, elsősorban gazdasági megfontolásból, a kiskérődző juh fajt választottuk. A juh tőgybioptátumokban az ellés előtt és azt követően az FcRn α-lánc mRNS-t kizárólag az acinus és ductus sejtekben detektáltuk. Ugyanezen minták immunhisztokémiai elemzése azt mutatta, hogy az acinusok és ductusok epithel sejtjeinek citoplazmája az ellés előtt egyöntetűen festődött, azonban az ellés után az FcRn α-láncot csak az epithel sejtek apikális részén lehetett kimutatni. A juhon végzett vizsgálatokat a későbbiekben ellés környéki teheneken megismételtük, és ugyanazokat az eredményeket kaptuk. Az újszülött bárány és a felnőtt szarvasmarha vékonybéllel kapcsolatos vizsgálatainkban azt találtuk, hogy az FcRn az IgG1 molekulákat szekretáló crypta sejtekben expresszálódik, és főleg az apikális részen lokalizálódik. A korábbi elképzelésnek megfelelően, amely nem-specifikusnak jellemzi a kolosztrális IgG felszívódást, nem tudtuk kimutatni az FcRn jelenlétét az újszülött állatok enterocitáiban. Az FcRn jelenléte a tőgy acinus és ductus epithel sejtjeiben és az eloszlásában bekövetkező jelentős változás az ellés előtt és után azt sejteti, hogy az FcRn fontos szerepet játszik az IgG transzportban a kolosztrumképzés idején. Hipotézisünket az a tény is alátámasztja, hogy FcRn expressziót találtunk az újszülött bárány és felnőtt szarvasmarha vékonybél (duodenum) crypta sejtjeiben, amelyekről már újszülött borjak esetén leírtak IgG1 szekréciót. A szarvasmarhában nemcsak az újszülöttben, hanem még a kifejlett állatoknál is az IgG1 a meghatározó immunglobulin az alsó bronchoalveoláris régióban, ezért elemeztük a légutak FcRn expresszióját. Vizsgálatainkban más fajoknál tapasztaltakhoz hasonlóan megállapítottuk, hogy az FcRn az alsó légutak és a tüdő alveolusok hámsejtjeiben expresszálódik, ahol a 7 szekrétumban jellemző az IgG túlsúly. A légutak felső szakaszában az IgA a meghatározó izotípus, és ennek megfelelően a trachea epithel rétegéből nem tudtunk FcRn expressziót kimutatni. Feltételezésünk szerint a szarvasmarha FcRn biztosítja az alsó bronchoalveoláris régióban az IgG dominanciáját. A kérődzők epithel sejtjeiben kifejeződő FcRn a tejmirigyre, újszülött vékonybélre és a tüdőre vonatkozó adataink alapján tehát szelektíven köti és/vagy transzportálja a lumenbe az IgG1-et, amely a nyálkahártya helyi immunvédelméhez járul hozzá. Szarvasmarhánál az IgG1 általánosan megtalálható a nyál- és a könnymirigy váladékában, valamint a vékonybelet, vastagbelet, tüdőt és az ivari- és kiválasztószerveket bélelő nyálkahártya szekrétumában. Az előbb említett nyálkahártya felszínekre történő IgG transzport mechanizmusa jelenleg nem ismert, mi azonban, az itt leírtak alapján, azt feltételezzük, hogy a folyamat FcRn által közvetített. Az FcRn receptor nemcsak az IgG epithel sejteken keresztül történő transzportjában, hanem az IgG katabolizmusában is szerepet játszik, a katabolizmus helyszíne az egérben végzett vizsgálatok szerint a különböző szervekben, szövetekben található kapillárisok endothel rétege. Vizsgálataink során a szarvasmarha FcRn endothelialis jelenlétét detektáltuk a vékonybél lamina propriájában. Az IgG metabolizmus szempontjából fontos szerepet tölthet be a vese, mert a vérből a glomeruláris filtrátumba került fehérjék, köztük az IgG, általánosan a proximális tubulushámon keresztül szívódnak vissza, ezért csak nagyon csekély mértékben ürülnek a vizelettel. Immunhisztokémiai elemzésünk során a szarvasmarha vese proximális tubulus epithel sejtekben detektáltuk a receptort, a glomerulusok azonban az immunfestődés szempontjából negatívnak bizonyultak. Annak ellenére, hogy a proximális tubulus epithel sejteken belül a receptor lokalizációja a humán proximális tubulus epithel sejtekben jellemző lokalizációtól eltérő (apikális helyett bazális), a funkciója feltehetően a humán FcRn-nel megegyezően az IgG szűrletből a keringésbe történő visszaforgatása, mivel a szarvasmarha vizelet is csak nyomokban tartalmaz IgG molekulákat. Az előbbi eredmények alapot adnak ahhoz, hogy a továbbiakban értékeljük az FcRn IgG katabolizmusban betöltött szerepét szarvasmarhában. Vizsgálataink az alapkutatás eredményei mellett jelentős gyakorlati felhasználási területeknek is alapot nyújthatnak. Ilyen alkalmazás e kutatási irány egyik hosszú távú célja is, miszerint e receptor expressziójának befolyásolásával, időbeli meghosszabbításával növelni lehetne a tej immunglobulin tartalmát. Amennyiben a teheneket olyan kórokozók elölt vagy legyengített változataival immunizáljuk, amelyek az adott tehenészetben gyakori kórokozói a tőgygyulladásnak, a tej emelt szintű ellenanyag termelése helyileg meggátolhatja a kórokozók 8 megtelepedését, és ezáltal csökkentené a tőgygyulladás súlyosságát, illetve akár kialakulásának lehetőségét. Egy másik alkalmazási lehetőség, hogy az ilyen tehenek specifikus immunizációt követő nagy mennyiségű ellenanyag tartalmú tejét a humán gyógykezelések során – szájon át alkalmazott (per os) – passzív immunizálással lehetne felhasználni a bélben elszaporodó kórokozókkal szemben.