Artyku³ przegl¹dowy Review
Bia³ko wi¹¿¹ce witaminê D, okrelane skrótem DBP (vitamin D-binding protein), otrzyma³o w swojej historii kilka innych nazw, najczêciej zwi¹zanych z pe³nion¹ przez nie funkcj¹, jak: bia³ko Gc, globulina Gc, sk³adnik grupo-wo sgrupo-woisty, bia³ko wi¹¿¹ce kalcyfidol (CaBP) (1), trans-kalcyferyna (1) i bardziej opisowych. Pe³ni tak¿e funkcjê zmiatacza aktyny, jest prekursorem czynnika aktywacji makrofagów MAF (macrophage activating factor), wi¹-¿e kwasy t³uszczowe, lokalizuje siê na powierzchni wielu komórek oraz wzmaga aktywnoæ chemotaktyczn¹ sk³ad-ników C5a i C5a des Arg dope³niacza. Pierwsze informa-cje na temat tego bia³ka pojawiaj¹ siê ju¿ w 1955 r. (13), choæ za jego odkrywcê uznaje siê J. Hirschfelda 1959 r. (17, 20). Pocz¹tkowo znana by³a tylko zdolnoæ wi¹zania witaminy D i jej metabolitów. Dopiero póniej opisano jego oddzia³ywania z innymi haptenami i bia³kami, np. w 1980 r. odkryto zdolnoæ wi¹zania aktyny (13).
Budowa
DBP jest bia³kiem jedno³añcuchowym o masie makro-cz¹steczkowej 52-58 kDa, która zale¿y od ród³a pocho-dzenia i stosowanej metody analitycznej (tab. 1) (1, 2, 6, 8, 12, 13). Opisano sekwencje cDNA bia³ka wi¹¿¹cego witaminê D u cz³owieka, szczura, myszy, królika, kury i ¿ó³wia. Ludzkie bia³ko Gc1 (ryc. 1) ma budowê podobn¹
do bydlêcego DBP (bDBP) (24, 28, 29), natomiast ludzkie bia³ko Gc2 (ryc. 2) oraz DBP myszy (mDBP) i szczura (rDBP) nie zawieraj¹ kwasu sjalowego: (24, 26, 28, 29). DPB nale¿y do nadrodziny bia³ek wi¹¿¹cych ró¿ne hapte-ny, np. u ¿ó³wi DBP wi¹¿e tyroksynê (23). Struktura DPB jest podobna do albuminy i a-fetoproteiny (AFP) (10). DBP jest zbudowane z trzech podobnych a-helikalnych domen (I, II i III). Bia³ko jest glikoprotein¹, w której wi¹zaniami O-glikozydowymi poprzez Thr i Ser zwi¹zane s¹ di- lub
Budowa i rola DBP (Vitamin D-Binding Protein)
w stanach fizjologii i patologii u zwierz¹t i ludzi
JAN P. MADEJ, JANUSZ BORATYÑSKI*, WOJCIECH NOWACKI
Zak³ad Prewencji i Immunologii Weterynaryjnej Katedry i Kliniki Rozrodu, Chorób Prze¿uwaczy oraz Ochrony Zdrowia Zwierz¹t Wydzia³u Medycyny Weterynaryjnej AR, ul. Norwida 31, 50-375 Wroc³aw
*Laboratorium Chemii Biomedycznej, Zak³ad Onkologii Dowiadczalnej Instytutu Immunologii i Terapii Dowiadczalnej PAN, ul. Rudolfa Weigla 12, 53-114 Wroc³aw i Instytut Chemii i Ochrony rodowiska Akademii im. Jana D³ugosza,
ul. Armii Krajowej 13/15, 42-200 Czêstochowa
Madej J. P., Boratyñski J., Nowacki W.
Structure and role of DBP (Vitamin D-Binding Protein) on physiological and pathological states
in animals and humans
Summary
The vitamin D-binding protein (DBP), also known as group-specific component or Gc globulin, demonstrates a pleiotropic effect in human and animal bodies. DBP binds vitamin D and its derivatives. It plays a key role in the extracellular actin-scavenger system (EASS) through the ability of actin binding. DBP is a precursor of the macrophage-activating factor in the inflammation-primed macrophage activation cascade. It binds various cells to the surface of and can significantly enhance the leukocyte chemotactic activity for C5a and C5a des Arg. Anti--human DBP serum shows a cross-reactivity with the serum of the various species in double immunodiffusion or immunoelectrophoresis tests. The polymorphism of DBP in humans and animals indicates a species--characteristic pattern in PAGE and IEF. Gc globulin may be used as a non-specific marker of diseases and some clinical states of patients.
Keywords: vitamin D binding protein (DBP), Gc protein, Gc globulin, vitamin D, macrophage activating factor (MAF) k e n u t a G M(kaDsa) Punkt zioeplHekrtyczny Stê¿eniewsurowicy Autor k e i w o ³ z C 58 131 k e i w o ³ z C 56 6 k e i w o ³ z C 51,2 4-8µM 8 r u z c z S 54 pprr¹¹¿¿eekkwszoylbnkyi54,,09 57,,85--96,,54µµMMuussaammicców 121 r u z c z S 52 5,2 913µMµMuussaammicców 1 a r u K 54/60 6,0i5,9 nniioesdkoirj1z0a³µeM4µM M µ 4 y t u g o k 2
rozga³êzione trisacharydy zbudowane z N-acetylgalakto-zaminy (GalNac), galaktozy oraz kwasu sjalowego (8, 26).
Funkcje
Wi¹zanie witaminy D. W osoczu DBP wystêpuje w 20--krotnym nadmiarze w stosunku do metabolitów witami-ny D, st¹d tylko ok. 5% puli tego bia³ka jest zaanga¿owane w transport tych steroli. W warunkach prawid³owych je-dynie 0,04% 25-hydroksycholekalcyferolu (syn. kalcyfi-dol czyli 25(OH)D3) i 0,4% 1,25-dihydroksycholekalcy-ferolu (syn. kalcytriol czyli 1,25(OH)2D3) jest w formie wolnej, reszta jest zwi¹zana z DBP (85-88%, silne powi-nowactwo) i albuminami (12-15%, niskie powipowi-nowactwo). DBP posiada jedno miejsce wi¹zania witaminy D znajdu-j¹ce siê na N-koñcu (10). Powinowactwo DBP zale¿y od pochodnej witaminy D i wynosi odpowiednio:
DBP znacznie wyd³u¿a okres pó³trwania 25(OH)D3 w surowicy (w kompleksie 25(OH)D3 DBP okres pó³-trwania wynosi 10-14 dni) i w mniejszym stopniu witami-ny D. Hamuje wychwyt tej ostatniej przez w¹trobê i pod-nosi efektywnoæ jej przemiany do 25(OH)D3 (21). Obni-¿a tempo nerkowej 1a-hydroksylacji 25(OH)D3 (12) oraz ze wzglêdu na swoj¹ wielkoæ, spowalnia bezporedni¹ filtracjê i wydalanie z moczem (21). DBP w kompleksie z 25(OH)D3 jest filtrowana w k³êbuszkach nerkowych, a w kanalikach proksymalnych ulega ponownemu wch³o-niêciu przy zaanga¿owaniu receptora endocytarnego me-galiny nale¿¹cej do rodziny lipoprotein o ma³ej gêstoci (16). DBP jest rozpuszczalnikiem i nonikiem dla 25(OH)D3, pe³ni¹c jednoczenie funkcje ochronne (12). Utrzymuj¹c sta³¹ iloæ metabolitów witaminy D, zgodnie z teori¹ wolnego hormonu, moduluje stopieñ jej dostêp-noci biologicznej, aktywacji i dzia³ania na narz¹dy doce-lowe (21). DBP chroni organizm przed krótkotrwa³ymi niedoborami witaminy D w diecie (23), natomiast nie os³a-bia toksycznego dzia³ania jej nadmiaru. DBP jest niezbêdne dla endocytozy i póniej dla metabolizmu wewn¹trzkomór-kowego witaminy D.
Wi¹zanie aktyny. DBP jest jednym z najwa¿niejszych sk³adników pozakomórkowego systemu zmiatania aktyny
EASS (extracellular actin scavenger system), do którego nale¿y tak¿e gelsolina i profilina (20). Miejsce wi¹¿¹ce aktynê G znajduje siê na C-koñcu (10, 18, 23). Jedna cz¹steczka DBP wi¹¿e jedn¹ cz¹steczkê aktyny G (K = 1-10 × 108 M (13, 18)). W wi¹zaniu uczestnicz¹
od-dzia³ywania hydrofobowe, jonowe i wodorowe. Okres pó³-trwania kompleksu wynosi ok. 30 min. w porównaniu z 24 h dla wolnego DBP (18). Bia³ko Gc zapobiega poli-meryzacji aktyny G, przeciwdzia³aj¹c tworzeniu siê mikro-zakrzepów i mo¿e przyczyniaæ siê bezporednio do de-polimeryzacji filamentów aktynowych (13). Wi¹¿e silniej aktynê ni¿ gelsolina i profilina. Na przyk³adzie gelsoliny wykazano, ¿e DPB mo¿e przejmowaæ do niej monomery aktyny, przesuwaj¹c równowagê oddzia³ywañ w kierunku tworzenia kompleksu aktyna : DBP. Bia³ko Gc nie wi¹¿e aktyny F (fibrylarnej polimeru aktyny G) (13, 18).
Prekursor MAF. DBP poddane dzia³aniu b-galaktozy-dazy limfocytów B oraz neuraminib-galaktozy-dazy Neu-1 limfocy-tów T ulega konwersji do czynnika aktywuj¹cego makro-fagi (MAF). Aby nast¹pi³a aktywacja DBP, wymagane jest dodanie lizofosfatydylocholiny (lyso-Pc), która zwiêksza p³ynnoæ b³ony komórkowej i ekspozycjê enzymów od-dzia³uj¹cych z bia³kiem Gc na powierzchni komórek B (ryc. 3). Obecnoæ neuraminidazy na powierzchni limfo-cytów T powoduje, i¿ nie wymagaj¹ one wczeniejszego przygotowania (26).
Lokalizacja na powierzchni komórek. DBP lo-kalizuje siê na wielu komórkach. Ma zdolnoæ spon-tanicznego wi¹zania siê do powierzchni leukocytów i mo¿e byæ przez nie internalizowane, a nastêpnie degradowane w lizosomach (7). Wi¹¿e siê z b³on¹ cytoplazmatyczn¹: ludzkich monocytów (5, 7), limfocy-tów (7, 23) i neutrofilów (5, 23), limfoblaslimfocy-tów linii B (8, 23), fibroblastów (8) komórek Raji, HL-60 (5) i U-937 (5, 7, 23), komórek trofoblastu ³o¿yska cz³owieka (7, 8, 23), komórek miêni g³adkich (8, 23), groniastych komórek trzustkowych szczura (8, 23), komórek kanalików nerko-wych wini (8, 23), sperm¹ cz³owieka (8, 23), komórek woreczka ¿ó³tkowego szczura (23). DBP wystêpuje na po-wierzchni 30-50% jednoj¹drzastych komórek krwi obwo-dowej PBMCs (peripheral blood mononuclear cells) w tym 95% limfocytów B, 5-8% limfocytów T (7). Po³¹-czenie DBP z powierzchni¹ komórek nastêpuje przy po-mocy proteoglikanu siarczanu chondroityny (5, 8). DBP zasocjowane z powierzchni¹ komórki najprawdopodobniej nie jest now¹ form¹ DBP, a pochodzi z surowicy (6). Wiêk-szoæ komórek nie syntetyzuje DBP, lecz przejmuje je z otoczenia (6, 23). W uwalnianie bia³ka Gc do rodo-wiska pozakomórkowego zaanga¿owana jest elastaza enzym dzia³aj¹cy destrukcyjnie na uk³ad wi¹¿¹cy DBP (5). Wzmaganie aktywnoci chemotaktycznej sk³adni-ków dope³niacza C5a i C5a des Arg. DBP zwi¹zane na powierzchni leukocytów, dzia³aj¹c ju¿ w pikomolowych stê¿eniach, wzmacnia aktywnoæ chemotaktyczn¹ sk³ado-wej C5a dope³niacza. Dot¹d nie poznano, w jaki sposób
SA kwas sjalowy
Gal GalNAc Thr czyli galaktoza N-acetylogalaktozoamina
Ryc. 1. Budowa Gc1 cz³owieka i DBP byd³a (bDBP) (24, 28, 29)
Gal GalNAc Thr
Ryc. 2. Budowa Gc2 cz³owieka, DBP myszy (mDBP) i DBP szczura (rDBP) (24, 26, 28, 29)
Gal SA
GalNAc Thr b-galaktozydazalimf. B Thr Neu-1 neuraminidazalimf. T GalNAc Thr SA
GalNAc
Ryc. 3. DBP jako prekursor MAF (26)
Kd = 5×10-9M 3× ni¿sza 10× ni¿sza
DBP wzmaga chemotaksjê sk³adowej C5a, choæ wiado-mo, ¿e nie zmienia ono licz-by receptorów na neutrofilach (C5aR czyli CD88) ani sta³ej dysocjacji Kd dla C5a (5).
W wyniku konwersji sk³a-dowej C5 tworzy silny che-moatraktant C5a i jego po-chodn¹ C5a des Arg (6). DBP wzmaga aktywnoæ chemo-taktyczn¹ C5a i C5a des Arg, uwa¿anych za najwa¿niejsze czynniki chemotaktyczne neutrofilów, monocytów i fi-broblastów (5, 6, 31), nato-miast nie wykazuje podobne-go dzia³ania w stosunku do formylowanych peptydów, IL-8, leukotrienu B4 oraz czynnika aktywuj¹cego p³yt-ki krwi (19, 31). Aktywnoæ chemotaktyczna wymaga zwi¹zania DBP do wierzchni leukocytów po-przez siarczan chondroityny
(5, 6, 23) lub makrocz¹steczki zawieraj¹ce glikozamino-glikany GAG (6).
C5a jest jednym z najsilniejszych mediatorów odpowie-dzialnych za chemotaksjê i funkcje efektorowe komórek w odpowiedzi zapalnej. Wywo³uje w komórkach docelo-wych szereg efektów: chemotaksjê, degranulacjê, wybuch tlenowy, zmiany adherencji komórek, skurcz naczyñ, wzmaga przepuszczalnoæ naczyñ oraz powoduje skurcz miêni g³adkich (8). DBP przy³¹czaj¹c C5a des Arg do kwa-su sjalowego w obrêbie ³añcucha oligosacharydowego, tworzy kompleks o silnym dzia³aniu chemotaktycznym na ludzkie PMN (polimorphonuclear cells). Natomiast za dzia-³anie wspomagaj¹ce C5a jest odpowiedzialna 20-amino-kwasowa sekwencja w obrêbie N-koñca domeny I DBP (31). Istnieje kilka teorii dotycz¹cych stymulacji chemo-taktycznego dzia³ania C5a des Arg przez DBP. Mo¿liwe, ¿e DBP maskuje ³añcuch oligosacharydowy C5a des Arg (usuniêcie ³añcucha oligosacharydowego C5a des Arg wzmacnia aktywnoæ chemotaktyczn¹) lub wzmacnia si³ê wi¹zania C5a des Arg do jego receptora na PMN. Tworz¹c kompleksy z C5a des Arg (stosunek molarny DBP/C5a des Arg 1 : 2) DBP mo¿e obarczyæ receptory teoretycznie na-wet dwukrotnie wiêksz¹ liczb¹ cz¹steczek C5a des Arg i tym samym zwiêkszyæ liczbê cz¹steczek stymuluj¹cych komórkê (19).
Czy bez DBP mo¿na ¿yæ?
Pocz¹tkowo zak³adano, ¿e brak DBP jest letalny (3, 10, 13), poniewa¿ dotychczas nie znaleziono w populacji ludz-kiej homozygoty Gc0. Hipoteza ta zosta³a obalona poprzez stworzenie myszy z nokautem genetycznym DBP (/), które nie tylko ¿yj¹, ale s¹ prawid³owej wielkoci, wygl¹-du, bez objawów os³abienia p³odnoci i plennoci zarów-no u samców, jak i samic (8, 21, 23). Maj¹ one znacz¹co ni¿szy poziom surowiczego 25(OH)D3 i 1,25(OH)2D3 w po-równaniu z DBP (+/+) (21, 23) i nie wykazuj¹ objawów
niedoboru witaminy D. Obni¿ony poziom metabolitów witaminy D u tych myszy, odpowiada poziomowi u myszy prawid³owych, utrzymywanych na diecie niedoborowej w t¹ witaminê. Wydaje siê zatem, ¿e iloæ wolnego hor-monu, a co za tym idzie jego biodostêpnoæ, w obu przy-padkach jest podobna. Ró¿nica polega jedynie na tym, ¿e zdrowe myszy posiadaj¹ zapas tej witaminy, w postaci kompleksu z DBP. ¯ywienie myszy DBP (/) diet¹ z nad-miarem witaminy D nie wywo³uje u nich objawów hyper-kalcemii, takich jak resorpcja koci i zwapnienie tkanek miêkkich, obserwowanych u myszy DBP (+/+).
Ró¿nicowanie miêdzygatunkowe
Genetyczna ró¿norodnoæ DBP w obrêbie ró¿nych ga-tunków mo¿e s³u¿yæ jako narzêdzie charakteryzuj¹ce po-pulacjê (22). Oznaczanie poszczególnych izotypów DBP znalaz³o chyba najwiêksze zastosowanie praktyczne, jako jeden z parametrów pomocnych przy okrelaniu ojcostwa u koni.
Historycznie najstarsza metoda podwójnej immunody-fuzji jest ci¹gle wykorzystywana w badaniu miêdzygatun-kowego podobieñstwa DBP. Stosuj¹c surowicê anty-Gc cz³owieka wykazano antygenowe podobieñstwo bia³ka Gc cz³owieka i ró¿nych gatunków zwierz¹t (17). Podobieñ-stwo to jest wyra¿one jako procent krzy¿owo reaguj¹cego Gc danego gatunku z surowic¹ anty-Gc cz³owieka i wyno-si wzglêdem surowicy ludzkiej: pies 93%, kot 82%, szczur 74%, winia 48%, byd³o 42%, koza 40%. Pr¹¿ek precypi-tacyjny obserwowano tak¿e w reakcji z surowic¹ konia (20), natomiast nie wystêpowa³ on z surowicami kury (9, 17), go³êbia, kaczki, gêsi, traszki i ryb (17). Dodatkow¹ informacjê stanowi fakt, ¿e w podwójnej immunodyfuzji surowice psa, kota, wini, byd³a i kozy wykazuj¹ noæ. Szczur i winka morska wykazuj¹ czêciow¹ zgod-noæ z Gc: psa, kota, wini, byd³a i kozy oraz posiadaj¹ homologiczne antygeny dla surowicy anty-Gc Ho (17).
wi¹zanie sk³adowej C5a i C5a des Arg
dope³niacza dzia³anie chemotaktyczne produkcja DBP-MAF aktywacja makrofagów wi¹zanie aktyny G przejmowanie aktyny G od gelsoliny brak zakrzepów brak polimeryzacji aktyny
wi¹zanie witaminy D przemiana wit D do 25(OH)D w w¹trobie3 spowolnienie filtracji i wydalania 25(OH)D z moczem 3 DBP wi¹zanie z aktywowanymi limf. B i limf. T usuwanie aktyny (w¹troba, nerki)
Immunosurowica anty-Gc szczura reaguje z surowic¹ myszy, wykazuj¹c czêciow¹ zgodnoæ (1, 12), a nie re-aguje z surowic¹ psa, cz³owieka i kozy (1, 14).
Immunoelektroforeza jest metod¹, która pozwala ju¿ na okrelenie poszczególnych izotypów DBP. Przyk³adem jest rozdzia³ poszczególnych frakcji DBP szczura w gradien-cie napiêcia i reakcja precypitacji z immunosurowic¹ anty--Gc szczura. Obserwowano ³uki precypitacyjne o ró¿nej ruchliwoci: wolny i szybki (12).
Dobr¹ metod¹ wykorzystywan¹ do ró¿nicowania po-szczególnych gatunków zwierz¹t jest ogniskowanie izo-elektryczne IEF (isoelectrofocusing) po³¹czone z immu-nofiksacj¹ przy pomocy immunosurowicy anty-Gc cz³o-wieka lub autoradiografi¹ z wykorzystaniem witaminy D3 znakowanej radioizotopem 14C. Jest to mo¿liwe, gdy¿ DBP
w zale¿noci od pochodzenia ró¿ni siê punktem izoelek-trycznym oraz zawartoci¹ kwasu sjalowego (17). W IEF charakterystyczny gatunkowo polimorfizm bia³ka Gc uwi-dacznia siê szybk¹ F i woln¹ S wêdrówk¹ izotypów. W od-niesieniu do ludzkiego szybkiego pr¹¿ka Gc 1F, od strony anody lokalizuj¹ siê intensywne pr¹¿ki psa, kota, kozy i byd³a. Po stronie katodowej w odniesieniu do ludzkiego Gc1S lokalizuj¹ siê pr¹¿ki szczura i winki morskiej. Poli-morfizm DBP wykazano na przyk³adzie surowicy kota (homozygoty F lub S wykazuj¹ 2 pr¹¿ki, heterozygota FS 4 pr¹¿ki), byd³a (homozygota F lub S 4 pr¹¿ki; hetero-zygota FS 6 pr¹¿ków) i wini (homohetero-zygota F lub S 1 pr¹¿ek, heterozygota FS 2 pr¹¿ki silniejszy szybszy i s³abszy wolniejszy) (14, 17). Obraz izogniskowania wska-zuje, ¿e trzy fenotypy Gc u kota, byd³a i wini s¹ kontrolo-wane przez 2 kodominuj¹ce allele GcF i GcS. Za po³o¿enie
pr¹¿ków DBP w przypadku bia³ka wiñskiego, koziego i bydlêcego odpowiada obecnoæ kwasu sjalowego (17).
Kolejn¹ metod¹ w badaniu ró¿nic miêdzygatunkowych jest elektroforeza w ¿elu poliakrylamidowym (PAGE) w nieobecnoci SDS, po³¹czona z autoradiografi¹ [14C]
wi-taminy D3. Obserwowano wiele fenotypów o charakte-rystycznym uk³adzie pr¹¿ków u: byd³a, koni, kotów, os³ów, mu³ów i jeleni. Nie zauwa¿ono ró¿nych fenotypów u: owiec, kóz, wiñ, królików, psów, wielb³¹dów i s³oni. Po-szczególne warianty fenotypowe bia³ka Gc (tab. 2) s¹ re-prezentowane przez ró¿ny uk³ad pr¹¿ków (22). Koñ Prze-walskiego, mu³, zebra i onager wykazuj¹ po jednym pr¹¿-ku (30).
Stosuj¹c dwukierunkow¹ elektroforezê (2D electropho-resis) wykazano, ¿e u koni i kotów homozygota jest repre-zentowana przez jedn¹ plamkê, heterozygota przez dwie plamki, podczas gdy u byd³a homozygota wykazuje dwie plamki, a heterozygota cztery plamki (22).
Sytuacje kliniczne wp³ywaj¹ce
na zmianê poziomu DBP
Bia³ko wi¹¿¹ce witaminê D stanowi jeden ze sk³adni-ków surowicy krwi, który mo¿e byæ wskanikiem okrelo-nych procesów tocz¹cych siê w organizmie. Zmiany poziomu DBP mog¹ zachodziæ zarówno w prawid³owych stanach fizjologicznych, jak równie¿ wskazywaæ na za-chwianie równowagi w ca³ym ustroju lub na dysfunkcje poszczególnych narz¹dów czy uk³adów.
Poziom DBP w surowicy ronie podczas ci¹¿y u kobiet i po antykoncepcji (13, 23); estrogenizacja powoduje wzrost nawet o 50% (8, 10). Jego poziom maleje w choro-bach w¹troby, np. w piorunuj¹cym uszkodzeniu w¹troby (fulminant hepatic failure) obni¿a siê o ok. 10%, oraz w chorobach nerek, np. w zespole nerczycowym (13, 23). Na spadek poziomu mo¿e mieæ wp³yw ograniczenie w die-cie bia³ka i energii (21). W przebiegu szoku septycznego spowodowanego endotoksynami jego poziom spada do 50-80%, przy równoczesnym wzrocie procentu Gc z ak-tyn¹ w postaci kompleksów z 8% (norma) do 51% (13).
Obni¿enie poziomu DBP koreluje z nekroz¹ (wzrost w surowicy aminotransferazy asparaginianowej). Po ura-zie dochodzi do charakterystycznych zmian ca³kowitego poziomu bia³ka Gc w surowicy oraz jego formy skomplek-sowanej. Poziom Gc ca³kowitego maleje pierwszego dnia po urazie do 87%, nastêpnie wzrasta ok. 4.-5. dnia do 135% i ok. 28 dnia wraca do normy, podczas gdy Gc w postaci kompleksu osi¹ga swój szczyt w trzecim dniu i spada do poziomu minimalnego w 12. dniu, osi¹gaj¹c normê ok. 28. dnia (4).
Badano tak¿e poziom DBP w wysiêkach do jamy otrzew-nowej w zale¿noci od tocz¹cych siê procesów chorobo-wych. Wspó³czynnik DBP w wysiêku/DBP w surowicy i DBP w wysiêku/bia³ek w wysiêku, w wielu infekcjach bakteryjnych by³ znacz¹co wy¿szy ni¿ w grulicy (odpo-wiednio p < 0,005, p < 0,05), a w wysiêkach nowotworo-wych (odpowiednio p < 0,0005, p < 0,005). Nie znalezio-no ró¿nic istotnych statystycznie pomiêdzy tymi wysiêka-mi w stosunku poziomu surowiczego DBP do bia³ek suro-wicy (11).
Rola DBP w przebiegu wybranych chorób
Wielu autorów zwraca uwagê na rolê DBP jako czynni-ka maj¹cego znaczenie w rozwoju ró¿nych jednostek cho-robowych. Na najwiêksz¹ uwagê zas³uguje jego pochod-na DBP-MAF, czyli czynnik aktywuj¹cy makrofagi. Jak ju¿ wczeniej wspomniano, powstaje on poprzez odtrawie-nie od bia³ka Gc galaktozy i kwasu sjalowego.
DBP-MAF jest czynnikiem hamuj¹cym angiogenezê, a poprzez szlak metaboliczny za porednictwem CD36 (re-ceptor dla trombospondyny 1) mo¿e hamowaæ prolifera-cjê i chemotaksjê. Natomiast zwiêksza zdolnoæ makro-fagów do fagocytozy poprzez receptor Fc-gamma (25), ak-tywuje osteoklasty, prowadz¹c do resorpcji koci (8, 15, 27) oraz wp³ywa na ró¿nicowanie komórek progenitoro-wych monocytów w kierunku makrofagów (23). Poza tym DBP-MAF kontroluje aktywnoæ makrofagów w miejscu zapalenia, indukuj¹c ich apoptozê, wp³ywaj¹c na aktyw-noæ kaspaz przez szlaki bia³ka p38 i INK1/2. Pe³ni zatem rolê prze³¹cznika, wzmacniaj¹c aktywnoæ makrofagów w ognisku zapalnym i nastêpnie, gdy nie s¹ ju¿ potrzebne, inicjuj¹c ich mieræ (8).
a b z c i L w ó k ¿ ¹ r p Gatunek Opispr¹¿ków 1 pies,winia 2 króilk sliniejszyanodowyis³abszykatodowy 3 owca,koza slinyrodkowypomiêdzydwomas³abymi 2 / 1 koñ,kot hhoetmeorozzyyggootyty12ppr¹r¹¿¿ekki((FFSlu)bS) 4 / 2 byd³o 3hemteoro¿zilwygeothyopmooz4ygpro¹ty¿kpiow2róp¿rn¹y¿ckhi(kAo,mBb,inCa)cjach
Tab. 2. Warianty fenotypowe bia³ka Gc u ró¿nych gatunków zwierz¹t oznaczane metod¹ PAGE (22)
Chorob¹, w której przebiegu dochodzi do dysfunkcji osteoklastów i zwi¹zanej z ni¹ zredukowanej resorpcji koci, jest osteopetroza czyli marmurowatoæ koci. Jest to choroba dziedziczna charakteryzuj¹ca siê nadmiern¹ gêstoci¹ koci, co powoduje, ¿e s¹ one kruche (8). Bada-nia na myszach z osteopetroz¹ wskazuj¹ na defekt b-ga-laktozydazy limfocytów B, co nie pozwala na syntezê MAF, a w konsekwencji na aktywacjê makrofagów (27). DBP--MAF mo¿e mieæ te¿ zastosowanie w klinice, gdy¿ jest on skuteczny w nanogramowych ilociach jako stymulator re-sorpcji koci in vitro, w porównaniu z mikrogramowym poziomem wymaganym dla IFNg (8).
W chorobach nowotworowych, a tak¿e w takich choro-bach wirusowych, jak AIDS, mo¿e równie¿ dochodziæ do zaburzeñ syntezy DBP-MAF. Pacjenci z zaawansowanym nowotworem nie s¹ zdolni do aktywacji makrofagów, poniewa¿ komórki nowotworowe skutecznie inaktywuj¹ DBP, wydzielaj¹c kodowan¹ w onkogenie endoglikozy-dazê (a-N-acetylgalaktozaminiendoglikozy-dazê), której aktywnoæ ró¿-ni siê od fizjologicznego enzymu. Ma to szczególne zna-czenie, gdy¿ DBP-MAF wykazuje dzia³anie anty-angio-genne oraz antyproliferacyjne na komórki nowotworowe. Uniwersalnym wskanikiem klinicznym dla ró¿nych pro-cesów nowotworowych mo¿e byæ poziom a-N-acetyloga-laktozoaminidazy, który wykazuje odwrotn¹ korelacjê z DBP i jest proporcjonalny do obci¹¿enia przez nowotwór. Inaktywacja DBP-MAF przez a-N-acetylgalaktozaminida-zê mo¿e byæ zwi¹zana z etiologi¹ stanów immunosupre-syjnych, jak to ma miejsce w infekcji HIV i uk³adowym toczniu rumieniowatym SLE (systemic lupus erythemato-sus), gdzie obserwowano os³abienie tempa usuwania kom-pleksów immunologicznych przez komórki fagocytarne (8). Niektóre izotypy bia³ka Gc cz³owieka predysponuj¹ do wyst¹pienia przewlek³ej obturacyjnej choroby p³uc (COPD). Jest to choroba o pod³o¿u genetycznym, praw-dopodobnie obejmuj¹ca tak¿e gen koduj¹cy DBP. Uszko-dzenie mi¹¿szu p³uc, wystêpuj¹ce w przebiegu COPD, jest prawdopodobnie zwi¹zane ze zdolnoci¹ przemiany DBP do DBP-MAF, który z kolei wzmaga stymulacjê makrofa-gów. U ludzi tylko izoformy Gc1F, Gc1S i 10% Gc2 po-siadaj¹ ³añcuchy cukrowe, które umo¿liwiaj¹ przemianê do MAF, st¹d wy¿sze poziomy Gc2 skutkuj¹ obni¿on¹ ak-tywacj¹ makrofagów w p³ucach. Obecnoæ homozygoty allelu Gc2 umo¿liwia ochronê p³uc, pomimo wp³ywu czyn-ników etiologicznych np. czêstego palenia papierosów (8). Do dzi nie badano zwi¹zku pomiêdzy fenotypem Gc u koni (GcF lub GcS) a podatnoci¹ na wyst¹pienie COPD.
Podsumowanie
DBP jest bia³kiem budz¹cym sta³e zainteresowanie na-uki, ze wzglêdu na jego udzia³ w wielu wa¿nych proce-sach ¿yciowych. Liczne prace z zakresu medycyny cz³o-wieka donosz¹ o jego roli w patogenezie wielu chorób. Niestety, jego rola w biologii zwierz¹t nie jest w pe³ni po-znana. Jego cechy s¹ wykorzystywane w stosowanym na du¿¹ skalê okrelaniu ojcostwa u koni. Obecnoæ DBP u krêgowców wskazuje na jego du¿e znaczenie na ró¿-nych szczeblach ewolucji, a reakcje krzy¿owe przeciwcia³ anty-Gc cz³owieka z surowicami ró¿nych gatunków zwie-rz¹t sugeruj¹ jego znaczn¹ konserwatywnoæ w filogene-zie. Celowe jest zatem podejmowanie dalszych prób izolacji i szczegó³owej charakterystyki DBP u ró¿nych gatunków zwierz¹t.
Pimiennictwo
1.Bouillon R., Van Baelen H., Rombauts W., Moor P.: The isolation and characteri-zation of the vitamin D-binding protein from rat serum. J. Biol. Chem. 1978, 253, 4426-4431.
2.Bouillon R., Van Baelen H., Tan B. K., De Moor P.: The isolation and characteri-zation of the 25-hydroxyvitamin D-binding protein from chick serum. J. Biol. Chem. 1980, 255, 10925-10930.
3.Cooke N. E.: Rat vitamin D binding protein. J. Biol. Chem. 1985, 261, 3441--3450.
4.Dahl B., Schiodt F., Gehrchen P., Ramlau J., Kiaer T., Ott P.: Gc-globulin is an acute phase reactant and an indicator of muscle injury after spinal surgery. Inflamm. Res. 2001, 50, 39-43.
5.DiMartino S. J., Shah A. B., Trujillo G., Kew R. R.: Elastase controls the binding of the vitamin D-binding protein (Gc globulin) to neutrophils: a potential role in the regulation of C5a co-chemotactic activity. J. Immunol. 2001, 166, 2688-2694. 6.DiMartino S., Richard R. K.: Initial characterization of the vitamin D binding protein (Gc-globulin) binding site on the neutrophil plasma membrane: evidence for a chondroitin sulfate proteoglycan. J. Immunol. 1999, 163, 2135-2142. 7.Esteban C., Geuskens M., Ena J. M., Mishal Z., Macho A., Torres J. M., Uriel J.:
Receptor-mediated uptake and processing of vitamin D-binding protein in human B-lymphoid cells. J. Biol. Chem. 1992, 267, 10177-10183.
8.Gomme P. T., Bertolini J.: Therapeutic potential of vitamin D-binding protein. Trends Biotechnol. 2004, 22, 340-345.
9.Haddad J. G., Walgate J. J.: 25-hydroxyvitamin D transport in human plasma. J. Biol. Chem. 1976, 253, 4803-4809.
10.Haddad J. G.: Plasma vitamin D-binding protein (Gc-globulin): multiple tasks. J. Steroid Biochem. Molec. Biol. 1995, 53, 579-582.
11.Hamashima Y., Kanazawa T., Hirata A., Yamai Y., Fujihara H., Sekine K., Nagao K.: Measurement of vitamin D-binding protein in pleural fluids and sera by means of a turbidimetric immunoassay measuring system. Clin. Chim. Acta 2002, 321, 23-28.
12.Imawari M., Akanuma Y., Muto Y., Itakura H., Kosaka K.: Isolation and partial characterisation of two immunologically similar vitamin D-binding protein in rat serum. J. Biochem. 1980, 88, 349-360.
13.Lee W., Galbraith R.: The extracellular actin-scavenger system and actin toxicity. N. Engl. J. Med. 1992, 326, 1335-1341.
14.Ljungqvist L., Hyldgaard-Jensen J.: Genetic polymorphism of the vitamin D bin-ding protein (Gc protein) in pig plasma determined by agarose isoelectrofocusing. Anim. Blood Groups Biochem. Genet. 1983, 293-297.
15.Mohamad S. B., Hitoshi H., Nagasawa H., Usui K., Yoshihire U.: Characteriza-tion if human Gc protein-derived macrophage activaCharacteriza-tion factor (GcMAF) and its functional role in macrophage tumoricidal activity. Adv. Exp. Med. Biol. 2003, 510, 77-82.
16.Nykjaer A. and all: Cubilin dysfunction couses abnormal metabolism of the
steroid hormone 25(OH) vitamin D3. Med. Sci. 2001, 98, 13895-13900.
17.Ogata M., Nakasono I., Iwasaki M., Kubo S., Suyama H.: Comparative immuno-logical and electrophoretic analysis of Gc protein in sera from various animals. Comp. Biochem. Physiol. 1988, 193-199.
18.Otterbein L. R., Christophe C., Graceffa P., Dominguez R.: Crystal structures of the vitamin D-binding protein and its complex with actin: Structural basis of the actin-scavenger system. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2002, 99, 8003-8008. 19.Perez H. D., Kelly E., Chenoweth D., Elfman F.: Identification of the C5a des Arg
cochemotaxin. J. Clin. Invest. 1988, 82, 360-363.
20.Rz¹sa A., Nowacki W., Stefaniak T., Niko³ajczuk M.: Globulina Gc u wiñ. Med. Wet. 2004, 60, 193-195.
21.Safadi F. F., Thornton P., Magiera H., Hollis B. W., Gentile M., Haddad J. G., Stephen A. Liebhaber., Cooke N. E.: Osteopathy and resistance to vitamin D toxicity in mice null for vitamin D binding protein. J. Clin. Invest. 1999, 103, 239-251.
22.Van de Weghe A., Van Zeveren A., Bouquet Y.: The vitamin D binding protein in domestic animals. Comp. Biochem. Physiol. 1982, 73B, 977-982.
23.White P., Cooke N.: The multifunctional properties and characteristics of vitamin D-binding protein. Trends Endocrinol. Metab. 2000, 11, 320-327.
24.Yamamoto N., Homma S.: Vitamin D3 binding protein (group-specific
com-ponent) is a precursor for the macrophage-activating signal factor from lyso-phosphatidylcholine-treated lymphocytes. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 1991, 88, 8539-8543.
25.Yamamoto N., Kumashiro R., Yamamoto M., Willett N. P., Lindsay D. D.: Regula-tion of inflammaRegula-tion-primed activaRegula-tion of macrophages by teo serum factors,
vitamin D3-binding protein and albumin. Infect. Immun. 1993, 61, 5388-5391.
26.Yamamoto N., Kumashiro R.: Conversion of vitamin D binding protein (group--specific component) to a MAF by the stepwise action of b-galactosidase of B cells and sialidase of T cells. J. Immunol. 1993, 151, 2794-2802.
27.Yamamoto N., Naraparaju V. R.: A defect in b-galactosidase of B lymphocytes in the osteopetrotic (op/op) mouse. Immunol. Lett. 1996, 50, 35-40.
28.Yamamoto N., Naraparaju V. R.: Role of vitamin D3-binding protein in activation
of mouse macrophages. J. Immunol. 1996, 1744-1749.
29.Yamamoto N., Naraparaju V. R.: Vitamin D3-binding protein as a precursor for macrophage activation factor in the inflammation-primed macrophage activation cascade in rats. Cell. Immunol. 1996, 170, 161-167.
30.Zallen P. Z.: Evolutionary conservation of equine Gc alleles and of mammalian Gc/albumin linkage. Genetics 1979, 92, 1347-1354.
31.Zhang J., Kew R. R.: Identification of a region in the vitamin D-binding protein that mediates its C5a chemotactic cofactor function. J. Biol. Chem. 2004, 279, 53282-53287.
Adres autora: dr hab. Wojciech Nowacki, ul. C. Norwida 31, 50-375 Wroc³aw; e-mail: nowacki49@poczta.fm
