eISSN: 2084-9834
ISSN: 0034-6233
Reumatologia/Rheumatology
Current issue Archive About the journal Supplements Editorial board Abstracting and indexing Subscription Contact Instructions for authors Ethical standards and procedures
SCImago Journal & Country Rank
 
1/2012
vol. 50
 
Share:
Share:
more
 
 
Review paper

The role of anticentromere antibodies in diagnosis of rheumatic and cancer diseases

Joanna Pyka
,
Iwona Horbacz
,
Elwira Biernacka
,
Jakub Ząbek

Reumatologia 2012; 50, 1: 52–56
Online publish date: 2012/03/02
Article file
Get citation
ENW
EndNote
BIB
JabRef, Mendeley
RIS
Papers, Reference Manager, RefWorks, Zotero
AMA
APA
Chicago
Harvard
MLA
Vancouver
 
 

Wstęp

Rodzina białek centromerowych (centromere protein – CENP) obejmuje dosyć liczną grupę białek stale obecnych w komórce (tzw. białka konstytutywne): CENP-A, CENP-B, CENP-C, CENP-D, CENP-G i CENP-H oraz grupę białek przejściowych, ujawniających się w określonym stadium cyklu podziałowego komórki: CENP-E oraz CENP-F. Wykazują one wysoką niezmienność struktury pierwszorzędowej białka. Ich funkcja polega na uczestniczeniu w podziale komórki, tzn. tworzeniu regionu centromerowego/kinetochoru, przemieszczaniu się chromosomów do biegunów wrzeciona kariokinetycznego i kontroli procesu podziału komórki [1]. Białka te są celem odpowiedzi immunologicznej w chorobach reumatycznych i nowotworowych.

Przeciwciała reagujące z regionem centromerowym zostały po raz pierwszy opisane w 1980 r. u pacjentów z ograniczoną postacią sklerodermy i zlokalizowane w miejscu przewężenia chromosomów metafazalnych [2–4]. Od tamtego czasu zidentyfikowano liczne białka centromerowe będące autoantygenami, a także uzyskano na drodze inżynierii genetycznej białka rekombinantowe, takie jak białko B i białko A, służące do konstruowania testów immunoenzymatycznych, głównie typu ELISA (enzyme-linked immunosorbent assay) [5, 6]. Badania metodą immunoblottingu dowiodły, że przeciwciała przeciwcentromerowe (anti-centromere antibodies – ACA) są skierowane przede wszystkim przeciwko białkom A, B, C [7].

Metody wykrywania

Główną metodą służącą do wykrywania przeciwciał przeciwcentromerowych jest immunofluorescencja pośrednia (indirect immunofluorescence – IIF) na skrawkach tkankowych i liniach komórkowych [8]. Obecnie najlepszym substratem są komórki HEp-2, wykazujące duży odsetek komórek w stadium metafazy, tym samym ułatwiając wykrywanie przeciwciał związanych z podziałem komórki. Badania dowiodły, że jedynie przeciwciała przeciwko centromerowemu białku B (CENP-B) dają typowy obraz fluorescencji na komórkach HEp-2 w postaci licznych, świecących, drobnych punktów na terenie całego jądra komórek interfazalnych, a w metafazie dające charakterystyczne pasmo w płaszczyźnie równikowej wrzeciona podziałowego (ryc. 1a) [1, 8, 9]. Wynik badania z takim typem świecenia nie wymaga potwierdzenia testami immunoenzymatycznymi, takimi jak test immunoblott, ELiA (enzyme-linked immunofluoro assay) czy ELISA.

Odmienny typ świecenia dają przeciwciała dla białka F, zwane także przeciwciałami przeciw mitozynie, cyklinie II MSA-3 (mitotic spindle antigen 3) lub Nsp-II (nuclear speckled II) (ryc. 1b) [10, 11].

Komórki w stadium metafazy dają najbardziej charakterystyczny obraz świecenia w postaci dwóch rzędów drobnych ziarnistości otaczających materiał chromosomalny w obrębie płytki metafazalnej, układających się w strukturę przypominającą zamek błyskawiczny. Obszar wokół chromosomów daje również obraz świecenia drobnoplamistego. Dodatkowo można zaobserwować świecenie w postaci gęstych ziarnistości w obrębie kinetochoru nowo uformowanych chromosomów w stadium profazy, a w telofazie świecenie w obrębie pierścienia kurczliwego [1, 10, 11]. Przeciwciała te mogą być również wykrywane metodą immunoblottingu, ALBIA (addressable laser bead assay) oraz RIA (radioimmunoassay).

Obecnie nie ma niestety na rynku testów diagnostycznych, np. typu ELISA czy Western-blott, umożliwiających różnicowanie przeciwciał przeciwko różnym białkom centromerowym.

Znaczenie kliniczne

Przeciwciała przeciw centromerom uznano za marker twardziny układowej, głównie jej ograniczonej postaci (zespołu CREST), w przypadku której częstość ich występowania waha się w granicach 20–40% [3, 4, 12, 13]. Pomimo swojej względnie wysokiej specyficzności (ok. 90%), przeciwciała te są również spotykane z mniejszą częstością w: zespole Sjögrena, pierwotnej żółciowej marskości wątroby, toczniu rumieniowatym układowym (TRU), reumatoidalnym zapaleniu stawów, zespole Raynauda i innych chorobach reumatycznych [1, 3, 8, 9]. Szczególne zainteresowanie budzi fakt, że obecność przeciwciał przeciwko centromerom u pacjentów z TRU może być związana z zajęciem stawów (artropatia Jaccouda) (p = 0,0006) i zespołem antyfosfolipidowym (p = 0,0157) [3]. Obecność tych przeciwciał w zespole Raynauda jest czynnikiem ryzyka późniejszego rozwinięcia układowej choroby tkanki łącznej [8, 13].

Miano przeciwciał przeciwcentromerowych, lub ich poziom mierzony zwykle metodami immunoenzymatycznymi, pozostaje względnie stałe w czasie trwania choroby [8]. Zaobserwowano różnice w spektrum objawów klinicznych między grupami pacjentów z pierwotnym zespołem Sjögrena ACA(+) i ACA(–). Wszyscy chorzy ACA(+) byli jednocześnie SSA/SSB(–), natomiast wśród chorych ACA(–) 77,1% chorych było SSA/SSB(+). W badaniu histopatologicznym małych gruczołów ślinowych wargi zaobserwowano słabsze nacieki komórkowe i większą ilość tkanki włóknistej w grupie ACA(+) niż w przypadku grupy ACA(–). Różnice te mogą wyjaśniać dużą częstość występowania objawów klinicznych charakterystycznych dla zespołu Raynauda w grupie pacjentów, u których wykryto przeciwciała przeciwcentromerowe. Zespół Raynauda występował u 61% pacjentów ACA(+) i tylko u 8,3% pacjentów ACA(–) [14].

Z ostatnich badań wynika, że częstość występowania przeciwciał przeciwko poszczególnym białkom centromerowym różni się w zależności od jednostki chorobowej (tab. I) [5, 6, 15–20]. Głównymi autoantygenami są białka: A, B, C, znacznie rzadziej białka: D, E, H. Badania przeprowadzone w grupie pacjentów z twardziną układową wykazały, że tworzenie przeciwciał przeciwko centromerowemu białku A może być indukowane przez epitopy homologiczne do histonu H3, a ich obecność może wyprzedzać pojawienie się przeciwciał przeciwko centromerowemu białku B. Mogą one zatem stanowić użyteczne narzędzie do wczesnego wykrywania twardziny [1, 16, 17, 21]. U tych chorych czułość testów ELISA do oznaczania przeciwciał reagujących z peptydem A i białkiem B jest prawie taka sama (36,6% i 37,4%), jednak nieco wyższą swoistość (97%) wykazują testy dla peptydu A w porównaniu z białkiem B (94,8%) [1, 5]. U pacjentów z zespołem Sjögrena stwierdza się obecność przeciwciał reagujących z centromerowym białkiem C (70%), inaczej niż w twardzinie układowej, gdzie występują one tylko u 6% chorych (p = 0,003) [22]. Pojawienie się przeciwciał przeciw centromerowemu białku D wyłącznie w klasie IgM jest charakterystyczne dla nakładania się TRU i zespołu Sjögrena. Okresowa synteza tych przeciwciał może wyjaśniać ich rzadkie wykrywanie w badanych grupach chorych [16]. Opisano również przeciwciała przeciw białku H, występujące w zespole Sjögrena, które są wykrywane u ok. 27% chorych. Obecność tych przeciwciał koreluje z brakiem przeciwciał anty-SSA oraz anty-SSB i niższą częstością występowania czynnika reumatoidalnego u chorych z zespołem Sjögrena [15].

Odmienną grupę przeciwciał stanowią przeciwciała przeciw centromerowemu białku F, które występują u pacjentów z nowotworami. Gen kodujący centromerowe białko F znajduje się na chromosomie 1 (1q32-41) w obrębie regionu, którego nieprawidłowości strukturalne prowadzą do rozwoju różnego typu nowotworów (rak płuc, rak sutka), a także zespołu van der Woude [23]. Badania przeprowadzone w grupie pacjentów z obecnością przeciwciał przeciwko mitozynie wykazały, że aż 61% chorych miało nowotwór: raka sutka (40% przypadków) lub raka płuc (21%). Opisano również pojedyncze przypadki obecności tych przeciwciał u pacjentów z nowotworem w obrębie głowy i szyi, żołądka, jajników, wątroby oraz u chorych z makroglobulinemią Waldenströma IgM [24]. Obecność przeciwciał przeciwko mitozynie stwierdzono również u ok. 8% osób z chłoniakiem nieziarniczym [25]. Badania nad znaczeniem klinicznym przeciwciał przeciw centromerowemu białku F dają niejednoznaczne wyniki, ponieważ w grupie pacjentów ze zdiagnozowaną chorobą nowotworową przeciwciała te są spotykane stosunkowo rzadko (< 10%), natomiast w grupie pacjentów seropozytywnych dla białka F odsetek rozpoznań choroby nowotworowej jest wysoki (> 50%). Zgromadzone dotąd dane literaturowe na temat znaczenia klinicznego przeciwciał przeciw białku F wskazują, iż ich obecność jest najprawdopodobniej związana z szybką proliferacją komórkową, wysoką ekspresją centromerowego białka F oraz obecnością guza nowotworowego. Fenomen ten znajduje potwierdzenie w przypadku nowotworów, takich jak: rak płuc, rak piersi, rak jamy nosowo-gardłowej, oponiak mózgu [26].

Predyspozycje genetyczne

Nie stwierdza się obecności przeciwciał przeciwko centromerom u krewnych pierwszego stopnia. Nie ma również bezpośrednich dowodów na udział tych przeciwciał w patogenezie chorób z autoimmunizacją. Obserwuje się jednak wzrost chromosomalnych nieprawidłowości, aneuploidii i mikrojąder w limfocytach pacjentów z ograniczoną postacią twardziny, u których występują te przeciwciała. Liczne badania wskazują na związek między występowaniem przeciwciał przeciwko centromerom i alleli MHC klasy II HLA-DRB1*01, DRB1*04, DBQB1*05 [9]. W przeprowadzonych badaniach stwierdzono różnice etniczne i rasowe, ze zwiększoną predyspozycją do ich występowania u rasy białej i prawie 10-krotnie mniejszą częstością ich występowania u Afroamerykanów. Przeciwne zjawisko dotyczy przeciwciał przeciw topoizomerazie I (Scl-70), które występują częściej u przedstawicieli rasy czarnej w porównaniu z rasą białą [27–29].

Wraz z odkryciem białek centromerowych (potencjalnych autoantygenów) dostępne stały się dodatkowe testy diagnostyczne mające zastosowanie zarówno w medycynie, jak i w biologii komórki. Zastosowanie ludzkich autoprzeciwciał przeciwko centromerom umożliwiło poznanie budowy i funkcji komórkowej tych białek. Dalsze badania nad znaczeniem klinicznym przeciwciał reagujących z poszczególnymi białkami centromerowymi mogą się stać pomocne w precyzyjnej diagnostyce różnicowej układowych chorób tkanki łącznej i chorób nowotworowych.



***



Praca częściowo sfinansowana z grantu PBZ-KBN-119/PO/05/2005.

Piśmiennictwo

 1. Fritzler MJ, Rattner JB, Luft LM, et al. Historical perspectives on the discovery and elucidation of autoantibodies to centromere proteins (CENP) and the emerging importance of antibodies to CENP-F. Autoimmun Rev 2011; 10: 194-200.  

2. Fritzler MJ, Kinsella TD. The CREST syndrome: a distinct serologic entity with anticentromere antibodies. Am J Med 1980; 69: 520-526.  

3. Moroi Y, Peebles CL, Fritzler MJ, et al. Autoantibody to centromere (kinetochore) in scleroderma sera. Proc Natl Acad U S A 1980; 77: 1627-1631.  

4. Tan EM, Rodnan GP, Garcia I, et al. Diversity of antinuclear antibodies in progressive systemic sclerosis. Anti-centromere antibody and its relationship to CREST syndrome. Arthritis Rheum 1980; 23: 617-625.  

5. Mahler M, Fritzler MJ. Epitope specificity and significance in systemic autoimmune diseases. Ann N Y Acad Sci 2010; 1183: 267-287.  

6. Earnshaw WC, Machlin PS, Bordwell BJ, et al. Analysis of anticentromere autoantibodies using cloned autoantigen CENP-B. Proc Natl Acad Sci U S A 1987; 84: 4979-4983.  

7. Earnshaw W, Bordwell B, Marino C, et al. Three human chromosomal autoantigens are recognized by sera from patients with anti-centromere antibodies. J Clin Invest 1986; 77: 426-430.  

8. McHugh NJ. Centromere autoantibodies. In: Autoantibodies. Shoenfeld Y, Gershwin ME, Meroni PL (eds.). Elsevier Science, Amsterdam 2007; 20: 151-157.  

9. Mahler M, Maes L, Blockmans D, et al. Clinical and serological evaluation of novel CENP-A peptide based ELISA. Arthritis Res Ther 2010; 12: R99.

10. Blüthner M, Charles PJ, Hamann D, et al. European Consensus Finding Study (EFCS). Autoantibodies in Rheumatic Diseases. The Hep-2 cell glossary 2010/2011.

11. Casiano CA. Autoantibodies to the Proliferation-Asociated Nuclear Protein CENP-F in Cancer. In: Cancer and Autoimunity. Shoenfeld Y, Gershwin ME. Elsevier Science, Amsterdam 2000; 175-180.

12. Nakamura RM, Peebles CL, Molden CP, et al. Advances in laboratory tests for autoantibodies to nuclear antigens in systemic rheumatic diseases. Lab Med 1984; 15: 190-198.

13. Jacobsen S, Halberg P, Ullman S, et al. Clinical features and serum antinuclear antibodies in 230 Danish patients with systemic sclerosis. Br J Rheumatol 1998; 37: 39-45.

14. Nakamura H, Kawakami A, Hayashi T, et al. Anti-centromere antibody-seropositive Sjögren’s syndrome differs from conventional subgroup in clinical and pathological study. BMC Musculoskeletal Disorders 2010; 11: 140.

15. Hsu TC, Chang CH, Lin MC, et al. Anti-CENP-H antibodies in patients with Sjögren’s syndrome. Rheumatol Int 2006; 26: 298-303.

16. Ford AL, Kurien BT, Harley JB, et al. Anti-centromere autoantibody in a patient evolving from a lupus/Sjögren’s overlap to the CREST variant of scleroderma. J Rheumatol 1998; 25: 1419-1424.

17. Rattner JB, Rees J, Arnett FC, et al. The centromere kinesin-like protein, CENP-E an autoantigen in systemic sclerosis. Arthritis Rheum 1996; 39: 1355-1361.

18. Casiano CA, Humbel RL, Peebles C, et al. Autoimmunity to the cell cycle-dependent centromere protein p330d/CENP-F in disorders associated with cell proliferation. J Autoimmun 1995; 85: 75-86.

19. Rattner RB, Rees J, Whitehead CM, et al. High frequency of neoplasia in patients with autoantibodies to centromere protein CENP-F. Clin Invest Med 1997; 20: 308-319.

20. Saito A, Muro Y, Sugiura K, et al. CENP-O, a protein localized at the centromere throughout the cell cycle, is a novel target antigen in systemic sclerosis. J Rheumatol 2009; 36: 781-786.

21. Mahler M, Mierau R, Genth E, et al. Development of a CENP-A/CENP-B – specific immune response in a patient with systemic sclerosis. Arthritis Rheum 2002; 46: 1866-1872.

22. Gelber AC, Pillemer SR, Baum BJ, et al. Distinct recognition of antibodies to centromere proteins in primary Sjögren’s syndrome compared with limited scleroderma. Ann Rheum Dis 2006; 65: 1028-1032.

23. Von Mühlen CA, Tan EM. Autoantibodies in diagnosis of systemic rheumatic diseases. Semin Arthritis Rheum 1995; 24: 323-358.

24. Darnell RB. Onconeural antigens and the paraneoplastic neurologic disorders: in the intersection of cancer, immunity and the brain. Proc Natl Acad Sci U S A 1996; 93: 4529-4536.

25. Akbarali Y, Matousek-Ronck J, Hunt L, et al. Fine specificity mapping of autoantigens targeted by anti-centromere autoantibodies. J Autoimmun 2006; 27: 272-280.

26. Cao JY, Liu L, Chen SP, et al. Prognostic significance and therapeutic implications of centromere protein F expression in human nasopharyngeal carcinoma. Mol Cancer 2010; 9: 237.

27. Reveille JD, Durban E, Goldstein R, et al. Racial differences in the frequencies of scleroderma-related autoantibodies. Arthritis Rheum 1992; 35: 216-218.

28. Picillo U, Migliaresi S, Vatti M, et al. Demographic differences in the frequencies of scleroderma-related autoantibodies. Arthritis Rheum 1993; 36: 1332-1333.

29. Reveille JD, Arnett FC. Frequencies of scleroderma-related autoantibodies in patients meeting the American College of Rheumatology criteria for systemic sclerosis: replay. Arthritis Rheum 1993; 36: 1333-1334.
Copyright: © 2012 Narodowy Instytut Geriatrii, Reumatologii i Rehabilitacji w Warszawie. This is an Open Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International (CC BY-NC-SA 4.0) License (http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/), allowing third parties to copy and redistribute the material in any medium or format and to remix, transform, and build upon the material, provided the original work is properly cited and states its license.




Quick links
© 2020 Termedia Sp. z o.o. All rights reserved.
Developed by Bentus.
PayU - płatności internetowe