Парапротеин и его свойства

При пролиферации клона плазматических клеток увеличивается синтез иммуноглобулина, представленного одним классом, подкласс и изотипом, и образованном тяжелыми и легкими цепями одного типа. При электрофоретическом разделении сыворотки крови этот иммуноглобулин мигрирует в виде компактной полосы, которая определяется на фоне других белковых фракций. Такой иммуноглобулин называют моноклональным иммуноглобулином или парапротеином (ПП) (Kyle R.A. et al.1997). Термин «парапротеин» был впервые использован Apitz 1940 для обозначения моноклональных белков в крови, моче и тканях, которые производятся миеломными клетками. В биохимических лабораториях прижился термин «М-пик» или «М-градиент», отражающий форму парапротеина при денситометрии результатов электрофореза белков сыворотки. Задолго до этого еще в 1846 году Willam MacIntyre описал моноклональную фракцию среди белков мочи, которая получила название белок «Бенс-Джонса». Таким образом, парапротеин представляет наиболее ранний, среди охарактеризованных, белковых онкомаркеров. Диагностическое применение парапротеина имеет ряд общих черт с известными онкомаркерами. При опухолевой трансформации, синтез иммуноглобулина, как и большинства онкомаркеров, значительно возрастает, а также приобретает новые свойства. Продукция парапротеина прирастает пропорционально объему опухоли, а концентрация в крови отражает общую опухолевую массу. При моноклональных гаммапатиях концентрация парапротеина обычно превышает 30 г/л, а синтез других классов иммуноглобулинов, не связанных с ПП, подавлен (Kyle R.A. et al., 2009). Эффективное лечение множественной миеломы (ММ) и других парапротеинемий снижает содержание парапротеина в сыворотке крови ниже детектируемого.

Молекулы парапротеина происходят из молекул иммуноглобулинов и синтезируются плазматическими клетками или плазмацитами. Поликлональные молекулы иммуноглобулинов включают тяжелую (IgA-альфа, IgG- гамма, IgM- мю, IgD- дельта, IgE-эпсилон) и легкую (каппа или лямбда) белковые цепи. Тяжелая цепь иммуноглобулина определяет его класс и подкласс. В каждой плазматической клетке экспрессируются легкие цепи только одной разновидности, причем в норме соотношение каппа и лямбда легких цепей в составе иммуноглобулинов сыворотки составляет 2/1-3/1.  Накопление массы злокачественных плазматических клеток приводит к уменьшению популяции плазмацитов костного мозга, что ведет к снижению продукции нормальных иммуноглобулинов. За счет этого при множественной миеломе практически весь иммуноглобулин сыворотки крови представлен парапротеином. При транзиторных парапротеинемиях синтез парапротеина происходит на фоне поликлональном фоне, и не ведет к угнетению синтеза защитных иммуноглобулинов крови.

Изолированный синтез тяжелой цепи отмечается крайне редко и отмечается при группе заболеваний, которую объединяют под названием «болезни тяжелых цепей». Синтез свободных легких цепей иммуноглобулинов является более частым явлением. Избыточный синтез поликлональных свободных легких цепей иммуноглобулинов отмечается при острых и хронических иммунных ответах, например при системной красной волчанке, рассеянном склерозе и других аутоиммунных заболеваниях. В связи с небольшим молекулярным весом свободные легкие цепи проходят через почечный фильтр, но при сохранной функции проксимальных канальцев полностью реабсорбируются и катаболизируются клетками канальцев. При нарушении процессов канальцевой реабсорбции, свободные легкие цепи фильтруются в мочу и могут быть обнаружены при ее иммунохимическом или электрофоретическом анализе. При плазмаклеточных болезнях продукция парапротеина сопровождается синтезом моноклональных свободных легких цепей, а при миеломе Бенс-Джонса (БД) парапротеин представлен только свободной легкой цепью иммуноглобулина. При миеломе с гиперпродукцией моноклональных легких цепей возможности реабсорбции канальцев быстро истощаются, и значительные количества белка оказываются в моче. При всех множественной миеломе легкие цепи обоих видов обладают нефротоксическим действием (SengulS, etal. 2009). Моноклональные легкие цепи обладают способностью к самоаггрегации, что приводит к их спонтанной полимеризации в просвете канальцев с образованием белковых цилиндров. Увеличенная ионная сила мочи в дистальных канальцах приводит к ко-полимеризации легких цепей и белка Тамм-Хорсфала. При электрофорезе белков моче и иммунофиксации наряду с мономерной легкой цепью обычно выявляются полимеры легких цепей. Другим проявлением повышенной способности легких цепей иммуноглобулинов к полимеризации является формирование AL- амилоида. При амилоидозе легкие цепи ассоциируются с белками сыворотки, прежде всего с сывороточным амилоидом Р (SAP), и образуют характерный фибриллярный материал, окрашивающийся Конго-красным и обладающий способностью к двойной поляризации. Отложения AL-амилоида могут быть обнаружены в клубочках, сердце, нервах, кишечнике. Амилоидоз AL-типа чаще возникает при продукции цепей лямбда типа. Легкие цепи каппа-типа при их гиперпродукции также могут откладываться в органах, однако отложений AL-амилоида не происходит. Это состояние носит название «болезнь отложений легких цепей».

Под воздействием онкологической трансформации нарушаются посттрансляционные модификации, синтезированных в плазматической клетке молекул иммуноглобулинов. Прежде всего это ведет к снижению гликозилирования иммуноглобулинов и, как следствие, их повышенной склонностью к самоаггрегации молекул парапротеина. Проявлением такой способности при плазмаклеточных болезнях является криоглобулинемия. Криоглобулины представляют собой циркулирующие иммунные комплексы, состоящие из моноклонального парапротеина, растворимость которых зависит от температуры. При снижении температуры ниже температуры ядра человеческого тела 35-36^оС происходит спонтанная преципитация иммунных комплексов. Клинические проявления криоглобулинемии включают кожные высыпания, артрит, в тяжелых случаях полиневрит и поражение почек. Преципитация обратима при повторном нагревании сыворотки invitro, однако может привести к ложно-отрицательным результатам выявления парапротеина, так как криоглобулины оседают на поверхности эритроцитов и остаются в «сгустке» при сепарации сыворотки крови.

Нарушение процессов созревания молекул иммуноглобулинов в злокачественной плазматической клетке приводит к тому, что изменяется число и структура цистеиновых мостиков в молекулах IgA и IgM. В результате антигены молекул парапротеина классов IgA и IgM могут быть «маскированы» и недоступны для их выявления с помощью антисывороток. Для демаскирования используется обработка восстанавливающим агентом (обычно 2-меркаптоэтанолом), который разрушает сульфгидрильные мостики и позволяет антисыворотке связаться со своими эпитопами.

Моноклональный иммуноглобулин в составе парапротеина может реагировать с собственными антигенами, т.е. являться аутоантителом  Так моноклональные парапротеина, индуцированные хронической инфекцией вирусным гепатитом С, представлены IgM и обладают активностью ревматоидного фактора. Это позволяет им образовывать крупные криоглобулиновые иммунные комплексы, в состав которых входит поликлональный IgG. Моноклональный IgM при парапротеинемических полинейропатиях направлен против миелин-ассоциированного гликопротеина (MAG). При холодовой гемолитической анемии моноклональные холодовые гемолизины класса IgM способны активировать комплемент, что приводит к  разрушению эритроцитов.