Rola czynników immunologicznych i zapalnych w patogenezie SM, MR(1)

[ Pobierz całość w formacie PDF ]
//-->ISSN 1734–5251www.neuroedu.plOFICJALNE PORTALE INTERNETOWE PTNwww.ptneuro.plRola czynników immunologicznychi zapalnych w patogeneziestwardnienia rozsianegoJacek LosyZakład Neuroimmunologii Klinicznej Katedry Neurologii Uniwersytetu Medycznego im. Karola Marcinkowskiego w Poznaniu,Zespół Kliniczno-Badawczy Chorób Neuroimmunologicznych IMDiK im. Mirosława Mossakowskiego PANSTRESZCZENIESpośród możliwych czynników etiologicznych stwardnienia roz-sianego (SM, sclerosis multiplex), podnosi się rolę zakażeń wiru-sowych jako czynników spustowych reakcji immunologicznych.Jako potencjalnie patogenne można wyróżnić: herpeswirus typu 6(HHV-6,human herpesvirus 6)czy retrowirus związany ze stward-nieniem rozsianym (MSRV,multiple sclerosis associated retrovi-rus).Początek choroby jest związany z aktywacją krążących au-toreaktywnych limfocytów T, które przedostają się do ośrodko-wego układu nerwowego (OUN). Tutaj ponownie aktywowane przezkomórki prezentujące antygen ulegają klonalnej ekspansji i uwal-niają wiele cytokin, takich jak: TNF-a, IFN-g, IL-2, IL-12, IL-15 czyIL-18. W ogniskach demielinizacji wykrywa się też cytokiny o wła-ściwościach antyzapalnych uwalniane przez limfocyty Th2 — IL-4oraz IL-10 — czy przez makrofagi TGF-b. Prozapalne cytokinyaktywują komórki mikrogleju, makrofagi i astrocyty, stymulująuwalnianie chemokin oraz ekspresję cząsteczek adhezyjnych napowierzchni śródbłonka. Cząsteczki te, poprzez łączenie się z od-powiadającymi im ligandami, na przykład VLA-4 dla VCAM-1 czyLFA-1 dla ICAM-1, umożliwiają przechodzenie limfocytów przezbarierę krew–mózg. Podobną rolę w patogenezie SM pełni czą-steczka adhezyjna komórek śródbłonka i płytek krwi PECAM-1.W proces migracji w sposób istotny zaangażowane są chemoki-ny oraz metaloproteinazy.Przeciwciała przeciwko antygenom obecnym w obrębie mieliny(MOG, MBP) przyczyniają się do uszkodzenia osłonki mielinowej.Przeciwciała mogą wywoływać opsonizację autoantygenów, umoż-liwiając makrofagom fagocytozę, jak również tworzą kompleksyimmunologiczne aktywujące układ dopełniacza z powstawaniemkompleksów ataku błonu komórkowej. Uszkodzenie aksonów,obserwowane zarówno w obrębie aktywnych ognisk demielini-zacji, jak i w obrębie pozornie prawidłowej istoty białej, przyczy-nia się do klinicznej progresji choroby. Remielinizacja widocznaw obrębie ostrych, jak i przewlekłych ognisk demielinizacji, zależyod liczby zachowanych oligodendrocytów na terenie ognisk usz-kodzenia, warunkując poprawę kliniczną. Na procesy naprawcze,w tym remielinizację, wpływa uwalnianie czynników troficznych,takich jak BDNF, NGF czy IGF-1.Polski Przegląd Neurologiczny 2009; 5 (4): 159–165Słowa kluczowe: stwardnienie rozsiane, czynniki zapalne,immunologiaWprowadzenieStwardnienie rozsiane (SM,sclerosis multiplex)jest chorobą, w patogenezie której odgrywają rolęzarówno czynniki genetyczne, środowiskowe orazimmunologiczne. Wydaje się, że spośród czynni-ków środowiskowych kluczową rolę, jak wynikaz wielu badań epidemiologicznych, pełnią zakaże-nia, najprawdopodobniej o charakterze wiruso-wym. Mogą one brać udział w zapoczątkowaniuchoroby wraz z czynnikami genetycznymi i dopro-wadzać do rozwoju reakcji autoimmunologicznej,powodującej demielinizację i powstawanie obja-wów klinicznych choroby.Adres do korespondencji:prof. dr hab. n. med. Jacek LosyUniwersytet Medyczny im. Karola Marcinkowskiego w Poznaniuul. Przybyszewskiego 49, 60–355 Poznańtel.: 61 867 98 87, faks: 61 869 16 97e-mail: jlosy@amp.edu.plPolski Przegląd Neurologiczny 2009, tom 5, 4, 159–165Wydawca: „Via Medica sp. z o.o.” sp.k.Copyright © 2009 Via Medicawww.ppn.viamedica.pl159Polski Przegląd Neurologiczny, 2009, tom 5, nr 4Badania serologiczneu chorych na stwardnienie rozsianeCelem badań serologicznych u chorych na SMbyło wykrycie w surowicy oraz płynie mózgowo--rdzeniowym swoistych wirusowych przeciwciałoraz porównanie ich mian z grupą kontrolną. Po-czątkowe badania Adamsa i Imagawy [1] dostar-czyły danych o wzroście miana przeciwciał prze-ciw odrze u pacjentów z SM. Stwierdzono rów-nież częstsze występowanie zachorowań na odręwśród osób, u których w późniejszym wieku roz-winęły się objawy SM. W dalszych badaniach wy-kazano wzrost miana przeciwciał przeciwko wiru-som świnki, grypy, paragrypy, opryszczki, półpaś-ca, różyczki, wirusowi Epsteina-Barr, a także ludz-kiemu herpeswirusowi typu 6 (HHV-6,humanherpesvirus 6)[2]. Podwyższenie miana przeciwciałobserwowano nie tylko w surowicy, ale niejedno-krotnie także w płynie mózgowo-rdzeniowym.Może być to wynikiem zarówno uszkodzenia ba-riery krew–mózg, ale także rezultatem lokalnej pro-dukcji przeciwciał w ośrodkowym układzie ner-wowym. Wśród najczęściej lokalnie syntetyzowa-nych przeciwciał wirusowych u pacjentów z SMstwierdza się przeciwciała przeciwko odrze, ró-życzce oraz półpaścowi. Kombinacja lokalnie syn-tetyzowanych przeciwciał przeciwko tym wiru-som, określana jako reakcja MRZ (Measles, Rubel-la, Zoster), wykrywana jest u ponad 90% chorychz SM. Należy jednak pamiętać, że wśród oligoklo-nalnych prążków IgG wykrywanych u chorych z SMtylko niewielką frakcję stanowią przeciwciała prze-ciwwirusowe. Kontrastuje to wyraźnie z sytuacjąw podostrym stwardniającym zapaleniu mózgu(SSPE,subacute sclerosing panencephalitis)czy kileukładu nerwowego, w których oligoklonalna IgGskłada się głównie z przeciwciał przeciwko wiru-som odry czytreponema pallidum.Obserwowanezjawisko wzrostu miana przeciwciał przeciwkoróżnego typu wirusom nie stanowi bezpośrednie-go dowodu na ich udział w patogenezie SM. Możebyć ono bowiem wynikiem niespecyficznej poli-klonalnej aktywacji limfocytów przez cytokinyuwalniane w SM. W takim przypadku staje się je-dynie objawem towarzyszącym chorobie, bezzwiązku przyczynowo-skutkowego.Próby izolacji oraz poszukiwaniestruktur wirusóww ośrodkowym układzie nerwowymChoć w ciągu ostatnich kilkudziesięciu lat wie-lokrotnie informowano o izolacji wirusa u pacjen-tów z SM, żadne z tych doniesień nie wytrzymałopróby czasu, zwłaszcza w kontekście ustalenia kon-kretnego wirusa jako czynnika etiologicznego cho-roby. Często wyniki badań jednych zespołów niebyły potwierdzane przez innych autorów. Przykła-dem może być wirus odry. Zastosowanie technikihybrydyzacjiin situumożliwiło wykrycie RNA-spe-cyficznego dla wirusa odry u chorych z SM [3].Donoszono także o podobnym zjawisku u pacjen-tów grupy kontrolnej, a inni autorzy nie zdołaliwykazać żadnego materiału genetycznego wirusaodry w mózgach osób z z SM. Innymi wirusami,o izolacji których donoszono u chorych z SM, byływirusy opryszczki oraz paragrypy. Wśród zastoso-wanych technik badawczych były również, tak jakw przypadku wirusa cytomegalii oraz koronawi-rusa, metody izolacji u zwierząt po uprzednimprzeniesieniu materiału biologicznego od cho-rych na SM.Duże zainteresowanie w omawianej dziedziniebudzą dwa wirusy: HHV-6 oraz retrowirus zwią-zany ze stwardnieniem rozsianym (MSRV,multi-ple sclerosis associated retrovirus).Ludzki herpes-wirus typu 6 wykazuje tropizm w stosunku dolimfocytów CD4, ale także neurotropizm w sto-sunku do astrocytów, komórek mikrogleju oraz oli-godendrocytów. W badaniach serologicznychwykazano podwyższenie mian przeciwciał w sto-sunku do HHV-6 w klasie IgG i IgM. Przeciwciałamonoklonalne przeciwko białkom wirusa HHV-6wykryły obecność wirusa w oligodendrocytachchorych z SM, nie wykazując tego zjawiska u osóbw grupie kontrolnej. Stwierdzono ponadto obec-ność HHV-6 DNA w płynie mózgowo-rdzeniowymu kilkunastu procent chorych z SM, lecz u żadnejosoby z grupy kontrolnej. Obok tych badań są rów-nież doniesienia o obecności HHV-6 w mózgachosób z grupy kontrolnej w podobnym odsetku jaku chorych z SM, a także negatywne wyniki doty-czące obecności HHV-6 w płynie mózgowo-rdze-niowym i surowicy u chorych z SM. Wyniki badańsą więc często sprzeczne. Wiele uwagi poświęcasię roli retrowirusów w postulowanej patogenezieSM. Retrowirusem jest wirus wisna powodującydemielinizację u owiec, wirus HTLV1 powodują-cy spastyczny niedowład kończyn dolnych, a tak-że MSRV. Retrowirusy posiadają RNA-zależnąDNA polimerazę (odwotną transkryptazę), umoż-liwiającą przekształcenie informacji genetycznej wi-rusa w DNA mogące ulegać wbudowaniu do ludz-kiego genomu. Takie sekwencje retrowirusowe sątu powszechne i zbliżone do struktury egzogennychwirusów. W 1997 roku Perronowi i wsp. [4] udałosię wyizolować frakcje supernatantu z aktywnością160www.ppn.viamedica.plJacek Losy,Rola czynników immunologicznych i zapalnych w patogenezie SModwrotnej transkryptazy z komórek naczyniówkiopon miękkich chorych z SM. Autorzy nadali wi-rusowi nazwę MSRV. W dalszych badaniach wy-kazano obecność MSRV RNA w surowicy 9 spoś-ród 17 pacjentów z SM oraz u 3 spośród 44 pa-cjentów z grupy kontrolnej. W interpretacji tychwyników należy jednak zachować dużą ostrożność,gdyż sekwencje endogennych retrowirusów pra-wie identycznych z MSRV znajdowano zarównou chorych z SM, jak i w mózgach osób z grupykontrolnej.Związki między infekcją wirusową a rzutami SMObserwacje kliniczne wskazują na związek mię-dzy infekcjami wirusowymi, szczególnie górnychdróg oddechowych, a pojawieniem się rzutów cho-roby. Sibley i wsp. [5] wykazali, że 27% rzutówchoroby pozostawało w związku z infekcją wiru-sową. Rzuty obserwowano zwykle 4–6 tygodni poinfekcji dróg oddechowych, a prawdopodobień-stwo rzutu było wówczas ponad dwukrotnie więk-sze niż w innym czasie. W badaniach de Keyserai wsp. [6] u 33% chorych z SM stwierdzono rzutypo przebytej infekcji grypowej, podczas gdy tylkou 5% po szczepieniu przeciwko grypie. Dane tewskazują na silne powiązania między przebytymzakażeniem wirusowym a zaostrzeniem przebieguSM. Mechanizm tego zjawiska można między inny-mi tłumaczyć uwalnianiem interferonugpodczas in-fekcji. Ta prozapalna cytokina odgrywa istotną rolęw aktywności immunologicznej choroby.Mechanizmy demielinizacjipowodowanej przez wirusyWyróżnia się kilka mechanizmów, w którychwirusy mogą doprowadzić do demielinizacjiw OUN:•bezpośrednie uszkodzenie i liza oligodendro-cytów odpowiedzialnych za tworzenie mieli-ny. Tego typu mechanizm obserwuje się w pos-tępującej wieloogniskowej leukoencefalopa-tii wywołanej papowawirusem JC, a takżew zakażeniu neurotropowym koronawirusemzapalenia wątroby u myszy (JHM);•reakcja immunologiczna humoralna i komór-kowa w stosunku do białek wirusa wbudo-wanych do błon zainfekowanych komórek go-spodarza. Przykładem tego mechanizmu sązapalenie mózgu i rdzenia kręgowego wiru-sem Theilera u myszy;•niespecyficzna reakcja immunologiczna wy-wołana infekcją wirusową, podczas której do-chodzi do uszkodzenia mieliny oraz oligoden-drocytów przez cytokiny i proteazy uwalnia-ne przez makrofagi i limfocyty;•reakcja autoimmunologiczna w stosunku doantygenów mózgowych wywołana infekcjąwirusową. W tym przypadku istnieje kilkamożliwości rozwoju takiej reakcji. Wirusy,ulegając replikacji, mogą wiązać na swojejpowierzchni antygeny gospodarza, które w po-łączeniu z antygenami wirusowymi mogą sięstać obiektem reakcji autoimmunologicznej.Inną możliwością jest reakcja na podstawiemolekularnego podobieństwa, jakie istniejemiędzy epitopami wirusowymi a własnymiantygenami gospodarza. Na przykład, białkozasadowe mieliny (MBP,myelin basic prote-in)— najbardziej prawdopodobny autoantygenw SM — ma sekwencje aminokwasów obec-nych w wirusie odry, zapaleniu wątroby ty-pu B, grypie i innych. W efekcie, w następstwieinfekcji wirusowej u osoby podatnej genetycz-nie, dochodzi do powstania klonalnej aktywa-cji limfocytów T skierowanych przeciwko biał-ku zasadowemu mieliny i rozwoju demielini-zacji. Sugerowany jest też udział wirusów w ko-dowaniu superantygenów, które bez udzia-łu antygenów zgodności tkankowej stymulująklony limfocytów T, a także udział wirusóww aktywacji antygenów zgodności tkankowejklasy II na komórkach w ośrodkowym układzienerwowym. Jak dotąd nie wykryto w niepod-ważalny sposób konkretnego wirusa odpowie-dzialnego za zapoczątkowanie SM, prawdopo-dobnie może ich być wiele. Z uwagi na hetero-genność obrazu neuropatologicznego SM (prze-waga reakcji komórkowej, humoralnej, domi-nujący obraz uszkodzenia oligodendrocytów)postulowane mechanizmy działania wirusówmogą się różnić w konkretnych przypadkach.W złożonym procesie immunopatogenezy SM(ryc. 1) po aktywacji krążących autoreaktywnychlimfocytów T (etap 1) przechodzą one przez barie-rę krew–mózg, względnie barierę krew–rdzeń krę-gowy. Proces ten obejmuje kilka faz: toczeniei przyleganie do powierzchni śródbłonka (etap 2),trwałe związanie ze środbłonkiem (etap 3), pene-tracja do OUN (etap 4). W procesie tym zaanga-żowane są cząsteczki adhezyjne (selektyny, inte-gryny, cząsteczki nadrodziny immunoglobulin),chemokiny oraz metaloproteinazy. W początko-wej fazie pokonywania bariery, komórki zaczynająsię toczyć po powierzchni śródbłonka. W procesietym istotną rolę odgrywają selektyny. Wyróżnia sięselektyny L, E i P. L-selektyny, obecne na po-www.ppn.viamedica.pl161Polski Przegląd Neurologiczny, 2009, tom 5, nr 4Rycina 1.Schemat immunopatogenezy stwardnienia rozsianegowierzchni leukocytów, wiążą się z glikoproteina-mi na powierzchni śródbłonka, takimi jak GlyCAM(glycosylation-dependentcell adhesion molecule)czy MADCAM (mucosaladressin cell adhesion mo-lecule).P-selektyna jest obecna w obrębie płytekkrwi oraz pojawia się po aktywacji na powierzch-ni śródbłonka. Głównym ligandem jest dla niej gli-koproteina PSGL-1 (P-selectinglycoprotein ligand).E-selektyna na powierzchni śródbłonka, aktywo-wana przez cytokiny, takie jak IL-1 czy TNF-a,umożliwia wiązanie się z cząsteczkami PSGL-1,Lewis X czy ESL-1 (E-selectinligand 1),występu-jącymi na powierzchni limfocytów T, monocytóworaz granulocytów. W obrębie ognisk demielini-zacji na powierzchni śródbłonka wykrywa się tak-że cząsteczki adhezyjne: VCAM-1 (vascularcell ad-hesion molecule-1,cząsteczka adhezji komórkowejnaczyń), ICAM-1 (inter-cellularadhesion molecu-le 1,międzykomórkowa cząsteczka adhezyjna).Umożliwiają one, poprzez łączenie się z odpowia-dającymi im integrynami VLA-4 dla VCAM-1 czyLFA-1 dla ICAM-1, trwałe związanie komórek ześródbłonkiem naczynia krwionośnego. Stwierdzo-no, że w obrębie ognisk demielinizacji ekspresjaICAM-1 na powierzchni śródbłonka jest stała, pod-czas gdy VCAM-1 dominuje w ogniskach długo-trwale aktywnych. Podobną rolę w patogenezie SMpełni cząsteczka adhezyjna komórek śródbłonkai płytek krwi — PECAM-1 (platelet/endothelialcelladhesion molecule-1)[7]. Najważniejszą właściwo-ścią tej adhezyny jest jej powinowactwo do samejsiebie. Jest ona konieczna do transendotelialnej mi-gracji limfocytów poprzez złącza między komór-kami śródbłonka. Rozpuszczalne cząsteczki adhe-zyjne wykrywa się w płynie mózgowo-rdzeniowymoraz surowicy chorych z SM. Wysokość ich stęże-nia koreluje z aktywnością choroby (tab. 1).Obok cząsteczek adhezyjnych niezwykle ważnągrupą cząsteczek immunologicznych związanychz migracją komórek zapalnych do OUN i biorącychudział w immunopatogenezie SM są chemokiny[8]. Biorą one między innymi udział w:•aktywacji integryn;•ruchu leukocytów po śródbłonku;•transendotelialnej migracji komórek zgodniez gradientem wytwarzanym przez chemokiny.162www.ppn.viamedica.plJacek Losy,Rola czynników immunologicznych i zapalnych w patogenezie SMTabela 1. Rozpuszczalne cząsteczki adhezyjne w stwardnieniu rozsianymCząsteczkaPłynmózgowo-rdzeniowysVCAM-1sICAM-1SPECAM-1sL-selektynasE-selektyna≠≠≠≠≠≠≠≠≠SurowicaRezonans magnetyczny(wzmocnienie gadoliną)+++++sVCAM-1 (solublevascular adhesion molecule-1)— rozpuszczalna naczyniowa cząsteczka adhezyjna 1; sICAM-1 (solubleintercellular adhesion molecule-1)—rozpuszczalna cząsteczka adhezji międzykomórkowej 1; sPECAM-1 (solubleplatelet endothelial cell adhesion molecule-1)— rozpuszczalna cząsteczka adhezjikomórkowej płytek i śródbłonka 1Tabela 2. Chemokiny i receptory chemokinowe na poszczególnych typach komórek (na podstawie: Rebenko-Moll N.i wsp.Curr. Opin. Immunol.2006; 18: 683)Typ komórekMonocytyLimfocyty TLimfocyty BKomórki NKReceptory chemokinoweCCR1,CCR5, CCR2CCR7, CCR5, CXCR3CXCR4, CXCR5CX3CR1LigandyCCL3,CCL4,CCL5,CCL8, CCL2CCL19, CCL21, CCL5CXCL9,CXCL10,CXCL11CXCL12,CXCL13CX3CL1Chemokiny działają za pośrednictwem recepto-rów. Wiele chemokin może się wiązać z jednymreceptorem, a jedna chemokina może oddziaływaćna więcej niż jeden receptor. Chemokiny i ich re-ceptory, odgrywające istotną rolę w procesach za-palnych w OUN, przedstawione są w tabeli 2.W SM patogenetyczną rolę odgrywają następującereceptory chemokinowe i ich ligandy: CXCR3i CXCL9, CXCL10; CCR1, CCR5 i CCL3, CCL4,CCL5, CCL8; CCR2 i CCL2; CCR7 i CCL19, CCL21.Receptory CXCR3 są wykrywane na większościlimfocytów T w płynie mózgowo-rdzeniowymu chorych z SM. Ligandy tego receptora, chemokinyCXCL9 i CXCL10, miały podwyższone stężeniaw płynie mózgowo-rdzeniowym u pacjentów z SMw okresie rzutu [9]. Wykrywano je także w obrę-bie aktywnych ognisk demielinizacji. Migrującemonocyty wykazują na swojej powierzchni recep-tory CCR1 i CCR5. Ligandy tych receptorów, che-mokiny CCL3, CCL4, CCL5 i CCL8, są obecnew ogniskach demielinizacji. Podwyższone stężeniaCCL3 i CCL5 wykrywano także w płynie mózgo-wo-rdzeniowym pacjentów z SM podczas rzutuchoroby [10]. Opisywane zmniejszenie stężeniaCCL2 w płynie mózgowo-rdzeniowym chorychz SM może być spowodowane związaniem przezreceptory CCR2 na powierzchni monocytów i lim-focytów T. Ekspresję CCR2 wykrywano na makro-fagach i komórkach mikrogleju w aktywnych ogni-skach demielinizacji, podobnie jak ekspresję CCL2.Chemokiny CXCL12 i CXCL13 są istotne w migra-cji limfocytów B w OUN. Obie chemokiny wykry-wano w płynie mózgowo-rdzeniowym u chorychz SM oraz w obrębie ognisk demielinizacji [11].Natomiast CX3CR1 bierze udział w migracji ko-mórek naturalnej cytotoksyczności (NK,natural kil-ler),korelujących także z aktywnością choroby.Istotną rolę w patogenezie SM przypisuje się me-taloproteazom (MMP,matrix metalloproteinases),enzymom powodującym między innymi uszkodze-nie bariery krew–mózg i ułatwiającym przejścielimfocytów do OUN, co ma kluczowe znaczeniew powstawaniu ognisk demielinizacji [12]. Metalo-proteazy biorą także udział w degradacji białka za-sadowego mieliny wchodzącego w skład osłonkimielinowej, wykazują zdolność aktywacji TNF-a,a także biorą udział w procesie remielinizacji. W SMstwierdzono wzrost aktywności MMP-1, 2, 3, 7, 9oraz MMP-12.Przykładowo, w odniesieniu do MMP-9 podwyż-szone stężenia stwierdzono zarówno we krwi, jaki w płynie mózgowo-rdzeniowym u pacjentówz SM, zwłaszcza podczas rzutu choroby. Stężenia tekorelowały ze stopniem uszkodzenia bariery krew–www.ppn.viamedica.pl163 [ Pobierz całość w formacie PDF ]

Rola czynników immunologicznych i zapalnych w patogenezie SM, MR(1)

Tematy