Biotechnologia.pl
łączymy wszystkie strony biobiznesu
Choroby autoimmunologiczne – mechanizmy powstawania
Choroby autoimmunologiczne – mechanizmy powstawania
Do chorób autoimmunologicznych można zaliczyć ogromny wachlarz jednostek chorobowych zaczynając od reakcji alergicznych, poprzez choroby zapalne jelit, reumatoidalne zapalenie stawów, toczeń rumieniowaty układowy, twardzinę układową oraz inne choroby dermatologiczne, a także cukrzycę typu 1, chorobę Hashimoto i wiele innych związanych z produkcją przeciwciał, które rozpoznają własne komórki jako obce prowadząc do ich zniszczenia i w rezultacie rozwoju objawów choroby. W poniższym artykule zostaną opisane najczęstsze mechanizmy, mutacje oraz predyspozycje wpływające na rozwój chorób autoimmunologicznych, a także kierunki prowadzonych badań nad strategiami terapeutycznymi.

Ogólnie choroby autoimmunologiczne możemy podzielić na: narządowo swoiste oraz układowe. W tym pierwszym przypadku możemy wymienić m.in. Choroby autoimmunologiczne tarczycy (Zapalenie typu Hashimoto oraz Chorobę Gravesa-Basedova), Niedokrwistość złośliwą (Addisona-Biermera), Chorobę Addisona, Miastenię Gravis, Pęcherzycę Zwykłą czy Stwardnienie Rozsiane. Natomiast do chorów układowych należą m.in. Zespół Sjögrena, Twardzina Układowa czy Toczeń Rumieniowaty Układowy.

Inny podział wyróżnia: choroby z dominująca odpowiedzią komórkową (m.in. Choroba Hashimoto, Cukrzycę typu 1, Stwardnienie Rozsiane) oraz z dominującą odpowiedzią humoralną (np. Pęcherzyca Zwykła, Miastenia Gravis, Choroba Gravesa-Basedowa, Toczeń Rumieniowaty Układowy)

Za rozwój chorób autoimmunologicznych odpowiadają zaburzenia mechanizmów odpowiedzialnych za autotolerancję, która polega na „uczelniu” komórek układu immunologicznego, aby nie rozpoznawały własnych antygenów jako obce. W celu zapobiegania wspomnianej sytuacji limfocyty T zachowują tolerancję podtrzymywaną przez trzy główne mechanizmy: selekcję pozytywną, anergię oraz supresję.

Selekcja pozytywna do usuwanie autoreaktywnych limfocytów T, które ma miejsce głównie w centralnym narządzie limfatycznym – grasicy, gdzie młode limfocyty T dojrzewają i nabierają autotolerancji na własne antygeny. Jeżeli jednak limfocyt T rozpoznaje własne antygeny – receptory wykazują do nich powinowactwo – zostaje skierowany na drogę apoptozy. Następnie limfocyty T, które przeżyły są narażone na działanie antygenów w obecności MHC klasy I. Jeśli antygeny te zostaną rozpoznane przez limfocyt jako obce to jest on kierowany również na drogę apoptozy.

Anergia limfocytów polega na prezentacji antygenów w obecności cząsteczki koaktywatora. Jeśli koaktywator jest nieobecny to limfocyt T nie przechodzi w stan wzbudzenia i staje się niezdolny do aktywacji – przechodzi w stan anergiczny.

Z kolei supresja polega na hamowaniu odpowiedzi limfocytów T przez inne limfocyty T regulatorowe (Treg) oraz supresorowe (Ts), które wydzielają cytokiny hamujące aktywację. Częstą przyczyną rozwoju chorób autoimmunologicznych jest obniżenie funkcji limfocytów Treg.

Jedną z możliwych mutacji, które umożliwiają przeżycie autoreaktywnych limfocytów T jest brak cząsteczki układu Fas Fas ligand, która odpowiada za wzbudzenie apoptozy limfocytów wykazujących powinowactwo do własnych antygenów w grasicy.

Limfocyty T wykazujące niskie powinowactwo do własnych antygenów często unikają apoptozy podczas dojrzewania w grasicy. Nie wywołują one jednak objawów chorób autoimmunologicznych, ponieważ przechodzą w stan anergiczny lub supresję. Przeżywają one jako nieaktywne komórki pamięci.

W przypadku limfocytów B tolerancja na własne antygeny jest uzyskiwana m.in. również poprzez wywołanie anergii w obecności autoantygenów. Po przyłączeniu rozpuszczalnego antygenu do limfocytów B następuje obniżenie ekspresji immunoglobulin powierzchniowych, co wpływa na obniżenie liczby receptorów błonowych i mniejsze prawdopodobieństwo aktywacji komórki.

Poza tym istnieją także inne mechanizmy ochronne, które chronią przed autoimmunizacją m.in. bariery uniemożliwiające przenikanie komórek do danej tkanki jak np. mózgu czy jądra.

Wykazano także, że limfopenia może także wpływać na rozwój chorób autoimmunologicznych poprzez większą dostępność dla APC autoreaktywnych limfocytów T poprzez zmniejszenie liczby limfocytów. Aktywowane komórki dendrytyczne mogą także promować namnażanie autoreaktywnych limfocytów T.

Wpływ na rozwój chorób ma także defekt na poziomie komórek macierzystych, który prowadzi do zaburzenia funkcji limfocytów T oraz B.

Swój udział w autoimmunizacji mają także limfocyty NKT, które mogą pełnić funkcję immunomodulującą poprzez zaostrzanie lub supresję powstawania komórek autoreaktywnych.

W niektórych chorobach autoimmunologicznych zidentyfikowano istotny wpływ na patogenezę trzech receptorów Toll podobnych (TLR): TLR-3 – rozpoznaje dwuniciowy RNA, TLR-7 – rozpoznaje jednoniciowy RNA, a także TLR-9 rozpoznający dsDNA. TLR-7 oraz TLR-9 ulegają ekspresji na limfocytach B, TLR-3 na fibroblastach, z kolei komórki dendrytyczne mogą posiadać tylko TLR-3 lub zarówno TLR-7 oraz TLR-9. Receptory te mogą wpływać na rozwój autoagresji poprzez ekspresję cytokin prozapalnych, a także poprzez aktywację limfocytów B.

Jednak pomimo udziału wrodzonego układu odpornościowego, główną rolę w rozwoju autoagresji odgrywają komórki nabytego układu odpornościowego. Podłoże rozwoju stanową zwykle zaburzenia pomiędzy wydzielanymi cytokinami prozapalnymi oraz przeciwzapalnymi.

Choroby autoimmunologiczne nie stanowią jednorodnej grupy chorób i mogą być wywoływane przez różne czynniki. Podział ze względu na czynnik powodujący rozwój choroby wciąż nie jest dopracowywany, ponieważ badania odkrywają przed nami nowe informacje dotyczące autoagresji. Ogólnie można jednak podzielić choroby z autoagresji na kilka grup, wśród których można wyróżnić grupę zależną od IL-1, IFN, czynnika NF-κB, ciągłej aktywacji makrofagów, a także grupę zależną od jeszcze nie scharakteryzowanych czynników.

Najczęściej w chorobach z autoagresji spotykamy się ze zwiększoną aktywnością limfocytów CD4 Th – zarówno Th1, Th2 jak i T17 mają istotne znaczenie.

W przypadku limfocytów Th1, które odpowiadają ze przewagę drogi komórkowej, obserwujemy zwiększony poziom cytokin IL-2 oraz INF-γ. Natomiast w przypadku przewagi odpowiedzi humoralnej, swój udział mają limfocyty Th2, które wydzielają głównie IL-4, IL-5, oraz IL-10. Odpowiedź zależna od Th2 charakteryzuje się ponadto zwiększoną aktywację makrofagów. Z kolei limfocyty Th17 wpływają na aktywację neutrofili poprzez wydzielenie IL-23.

Na zwiększoną aktywację limfocytów T wpływają mutacje uszkadzające funkcję limfocytów Treg m.in. poprzez obniżoną ekspresję cytotoksycznego antygenu limfocytów T (CTLA) 4, a także transduktor sygnału oraz aktywacji transkrypcji (STAT) 3.

Co ciekawe w wielu przypadkach czynnikiem wpływającym na rozwój chorób autoimmunologicznych jest zakażenie bakteryjne lub wirusowe. Autoimmunizacja w tym przypadku może przebiegać w kilku mechanizmach m.in. poprzez aktywację niespecyficznej odpowiedzi immunologicznej w odpowiedzi na antygeny bakteryjne lub wirusowe. Przykładem tego typu reakcji może być związany z wirusem mysi model cukrzycy typu 1, który jest napędzany wydzielaniem IFN-γ w odpowiedzi na infekcję, przez co podnosi ekspresję cząsteczki MHC klasy II wpływając na większą zdolność prezentowania antygenów oraz prawdopodobieństwo aktywacji limfocytów o niskim powinowactwie do antygenów.

Inny mechanizm stanowi przykład gorączki reumatycznej, gdzie rozwój autoimmunizacji wynika z podobieństwa antygenu – białka błonowego bakterii β-hemolizujących Sreptococcus do myozyny mięśnia sercowego. Kolejny przykład mechanizmu stanowią superantygeny drobnoustrojów, które mogą powodować niespecyficzną aktywację limfocytów T poprzez sieciowanie MHC klasy II z receptorem TCR, prowadząc w ten sposób do wydzielania licznych cytokin prozapalnych. Przykładem tego typu reakcji jest związek pomiędzy wirusem Coxsackie B a cukrzycą typu 1, a także Klebsiella pneumoniae z zapaleniem stawów czy Proteus mirabilis z reumatoidalnym zapaleniem stawów.

Predyspozycje genetyczne także mają wkład w prawdopodobieństwo rozwoju chorób autoimmunologicznych. Ma to głównie związek ze specyficznymi allelami genów wchodzących w skład kompleksu MHC. Związek z rozwojem chorób wykazano m.in. dla HLA-B27 (np. Zesztywniające Zapalenie Stawów Kręgosłupa), HLA-DR2 (np. Stwardnienie Rozsiane oraz Toczeń Rumieniowaty Układowy), HLA-DR3 ( np. cukrzyca typu 1, Miastenia Gravis, Toczeń Rumieniowaty Układowy), HLA-DR4 ( np. cukrzyca typu 1, Reumatoidalne Zapalenie Stawów oraz Pęcherzyca Zwykła).
Występowanie haplotypów związanych z rozwojem choroby nie prowadzi do objawów klinicznych, a jedynie zwiększa prawdopodobieństwo rozwoju autoagresji.

Za rozwój autoagresji są także odpowiedzialne inne mechanizmy jak oddziaływanie ksenobiotyków czy reaktywnych form tlenu na komórki, które mogą prowadzić do zwiększonej dostępności antygenów endogennych dla komórek prezentujących antygeny. Innym mechanizmem jest także wytworzenie neo-antygenów poprzez oddziaływanie haptenów (np. metale) z endogennym antygenem.

Leczenie chorób autoimmunologicznych jest w pierwszej kolejności nastawione na leczenie objawowe. W przypadku Cukrzycy typu 1 jest nim dostarczanie insuliny egzogennej do organizmu, a w przypadku choroby Addisona hormonów produkowanych w normalnych warunkach przez nadnercza.

W celu złagodzenia objawów chorób są stosowane leki immunosupresyjne, które poprzez obniżenie aktywności układu immunologicznego wpływają na złagodzenie objawów choroby.

W ostatnim czasie stosowane jest także leczenie biologiczne, które polega na terapii celowanej za pomocą przeciwciał blokujących czynnik powodujący objawy choroby. Do tej grupy leków zaliczamy przeciwciała monoklonalne m.in. Tocilizumab (przeciwciało IgG1 anty-IL6R), Rituximab ( chimeryczne przeciwciało monoklonalne anty-CD20), Ofatumumab ( przeciwciało monoklonalne anty-CD20), Belimumab (przeciwciało monoklonalne IgG1 wiążące i hamujące białko BlyS), Epratuzumab (przeciwciało monoklonalne IgG1 anty-CD22), Abatacept (przeciwciało wiążące się z CD80/86 i blokujące sygnał kostymulujący limfocytów T przez CD28), Golimumab (przeciwciało monoklonalne oddziałujące z TNF-α), Certolizumab (pegylowane humanizowane przeciwciało fragmetu Fab), Sifalimumab (przeciwciało anty-IFN-α), Anakinra, canakinumab oraz rilonocept (blokujące IL-1).

Podsumowując warto zauważyć jak różnorodną grupę stanowią choroby autoimmunologiczne. Wszystkie z nich wywodzą się z działania autoagresywnego układu immunologicznego na własne komórki i tkanki, a jednak różnią się znacznie podłożem na którym powstają. Jak w większości przypadków, również tutaj znaczenie mają predyspozycje genetyczne oraz mutacje powodujące upośledzenie działania układu odpornościowego. W opisywanej grupie chorób, aby zastosować leczenie celowane należy poznać dokładnie przyczynę każdej jednostki chorobowej osobno, co w dalszym ciągu jest skomplikowane i wymaga dalszych badań. Zastosowanie przeciwciał monoklonalnych w stosunku do niektórych jednostek chorobowych, które zostały już dokładnie scharakteryzowane, daje znakomite rezultaty oraz znacznie poprawia jakość życia pacjentów dotkniętych chorobą. Pozwala to z optymizmem patrzyć w przyszłość oraz daje jasny sygnał, że badania zmierzają w dobrym kierunku.

Źródła

Źródła:

 

Literatura:

 

1. de Jesus AA, Canna SW, Liu Y, Goldbach-Mansky R. Molecular mechanisms in genetically defined autoinflammatory diseases: disorders of amplified danger signaling. Annu Rev Immunol. 2015;33:823-74. doi: 10.1146/annurev-immunol-032414-112227.

 

2. Bolon B. Cellular and molecular mechanisms of autoimmune disease. Toxicol Pathol. 2012;40(2):216-29. doi: 10.1177/0192623311428481.

 

3. Rosman Z, Shoenfeld Y, Zandman-Goddard G. Biologic therapy for autoimmune diseases: an update. BMC Medicine. 2013;11:88. doi:10.1186/1741-7015-11-88.

 

Grafika:

 

http://thebluediamondgallery.com/a/autoimmune.html

 

http://creative-commons-images.com/handwriting/a/autoimmune-disease.html

 

http://www.fullhealthsecrets.com/diseases/autoimmune-diseases/

 

http://sekrety-zdrowia.org/choroby-autoimmunologiczne-a-dieta-suplementacja/

KOMENTARZE
Newsletter