Efekti proteazne aktivnosti aktinidina na integritet ćelija intestinalnog epitela

Abstract

Gastrointestinalna barijera izgrađena je od veoma kompleksne mreže ćelija, mukusa i drugih važnih komponenti imunog sistema. Epitelni sloj ćelija gastrointestinalnog trakta predstavlja važnu komponentu urođene imunosti koja na dinamičan način održava homeostazu. Međutim, narušavanje integriteta gastrointestinalne barijere može se nepovoljno odraziti na organizam. Takav poremećaj dovodi do razvoja alergije na hranu, koja predstavlja neprimeren odgovor ćelija imunog sistema na proteine hrane. Epitelne ćelije gastrointestinalnog trakta, kao posledica kontakta sa alergenom hrane, utiču na komponente imunog sistema (smeštene u sloju lamina propria) u pravcu razvoja Th2 ćelijskog odgovora i proizvodnje specifičnih IgE antitela. Alergije na hranu nastaju kao posledica narušavanja imunološkog odgovora označenog kao oralna toleranca na proteine hrane koji podrazumeva kako proizvodnju specifičnih regulatornih ćelija tako i sintezu određenih signalnih molekula. Alergijske reakcije izazivaju širok spektar kliničkih simptoma i mogu se manifestovati od vrlo blagih reakcija do fatalnih, kao što je anafilaktički šok. Alergeni hrane koji poseduju proteaznu aktivnost u gastrointestinalnom traktu mogu da dovedu do narušavanja integriteta intestinalne barijere i time izazovu neprimerenu reakciju imunog sistema. Osim što pokazuju otpornost na proteolizu i drastične uslove digestivnog trakta, proteaze iz hrane mogu da zadrže i imunogena svojstva. Alergija na kivi je veoma rasprostranjena i značajan je uzročnik alergija na voće. Glavni alergen ploda zelenog kivija, aktinidin (Act d 1), je cistein proteaza (EC 3.4.22.14) koja je ujedno najzastupljeniji i najvažniji alergen kivija, čineći preko 50 % ukupnih solubilnih proteina kivija. U ovoj disertaciji ispitivan je efekat aktinidina i posledice njegove proteazne aktivnosti na epitelne ćelije gastrointestinalnog trakta...

The gastrointestinal (GI) barrier consists of a complex network of cells, mucus and other important components of the immune system. The epithelial cell layer of the gastrointestinal tract (GIT) is an important component of innate immunity, which dynamically maintains homeostasis. Therefore, disruption of the integrity of the gastrointestinal barrier can adversely affect the body. Food allergy, an inappropriate response of immune cells to food proteins, is an example of homeostasis disruption. After contact with a food allergen, gastrointestinal epithelial cells stimulate immune cells of lamina propria to induce Th2 cell response and produce specific immunoglobulin E (IgE). Oral tolerance is a normal response of the immune system to food proteins, which includes the production of specific regulatory cells and signal molecules. Disruption of oral tolerance gives rise to food allergy with a wide array of clinical symptoms from mild to life-threatening anaphylaxis. Food allergens with protease activity can impair the integrity of the gastrointestinal barrier and thus cause an inappropriate response of the immune system. These allergens are resistant to proteolysis in the harsh environment of the digestive tract and can also be immunogenic. Allergy to kiwi is among the most common fruit allergies with worldwide prevalence. Actinidin (Act d 1), cysteine protease (EC 3.4.22.14) is the most abundant allergen of green kiwi-fruit. In this dissertation, the effect of Act d 1 proteolytic activity on gastrointestinal epithelial cells was investigated in vitro and in vivo. It is shown that the proteolytic activity of actinidin impairs the integrity of the gastrointestinal barrier in C57BL/6 mice. The same was confirmed in human intestinal epithelial Caco-2 cells. Actinidin hydrolyzes tight junction (TJ) proteins in situ (occludin, ZO 1, claudin 3 and E-cadherin) in Caco-2 cells and 2D organoids derived from murine intestinal epithelial cells. Additionally, active actinidin affects the expression of mRNA for tight junction proteins in vitro. In vivo study in mouse animal model confirmed the results from in vitro study...