© Borgis - Postępy Nauk Medycznych 1/2000, s. 13-17
Małgorzata Pawłowska, Waldemar Halota
Aspekty immunologiczne zakażeń HCV
Immunological aspects of HCV infections
Katedra i Klinika Chorób Zakaźnych Akademii Medycznej im. L. Rydygiera w Bydgoszczy
Kierownik Kliniki: prof. nadzw. dr hab. med. Waldemar Halota
Streszczenie
Historię naturalną zakażeń HCV kształtują interakcje pomiędzy wirusem HCV a układem immunologicznym gospodarza. Przebieg zakażenia zależy od sprawności mechanizmów odpornościowych. Zaburzenia ich działania uniemożliwiają eliminację wirusa prowadząc do przewlekłych następstw chorobowych. Szczególnie często występuje to w przypadkach zakażeń HCV. Autorzy przedstawiają obecny stan wiedzy na temat patogenezy przewlekłych zapaleń wątroby typu C w kontekście mechanizmów immunologicznych warunkujących określone następstwa kliniczne tego zakażenia, a też udziału wielu mediatorów w tym cytokin.
Summary
Natural history of HCV infections is forming by interactions between HCV and host immune system. The course of infection depends of efficiency of immune mechanisms. Their disturbances makes impossible elimination of virus and causes persistent clinical consequences of infection. Authors present contemporary opinions for immune patomechanism of HCV infection.
Słowa kluczowe: hepatologia,
choroby wątroby,
wątroba,
WZW typu B,
czasopismo medyczne,
borgis,
klekowski,
postępy nauk medycznych,
wydawnictwo,
czasopismo,
medycyna,
medyczne.
Konsekwencje kliniczne zakażeń różnymi patogenami są wypadkową inwazyjności czynników zakaźnych i możliwości obronnych organizmu ludzkiego.
Geny odpowiedzi immunologicznej (immune response genes – Ir) znajdują się u człowieka w chromosomie 6, w obszarze głównego kompleksu zgodności tkankowej (major histocompatibility complex – MHC), programującym ekspresję antygenów zgodności tkankowej MHC klasy I i II. W 14 chromosomie ulokowane są geny dla łańcuchów ciężkich immunoglobulin, w 2 i 22 dla ich łańcuchów lekkich – odpowiednio kappa i lambda. Geny dla łańcucha a i b receptora antygenowego limfocytów T (T-cell receptor – TCR) znajdują się odpowiednio w chromosomie 14 i 7.
Liczbę limfocytów szacuje się na około 500 x 109 komórek. Źródłem macierzystych komórek układu odpornościowego jest szpik kostny. Drogi oraz mechanizmy dojrzewania i różnicowania poszczególnych typów komórek odpornościowych różnią się znacznie między sobą.
Limfocyty B, komórki NK, K, monocyty i makrofagi różnicują się na terenie szpiku kostnego, a pełną dojrzałość osiągają w obwodowych narządach limfoidalnych. Dojrzałość limfocytów B wyraża się zdolnością wytwarzania swoistych klonalnie przeciwciał oraz produkcji odpowiednich cytokin (IL-1, IL-6, IL-12). Dojrzałe komórki NK posiadają zdolność cytotoksycznego oddziaływania na komórki obce i nowotworowe prowadzącego do ich lizy. Mają także zdolność produkcji interferonu po stymulacji IL-12. Makrofagi obok komórek dendrytycznych i limfocytów B są komórkami prezentującymi antygen – kluczowymi w zapoczątkowywaniu odpowiedzi immunologicznej.
Limfocyty T pod wpływem mikrośrodowiska i hormonów grasicy uzyskują dojrzałość przejawiającą się zdolnością rozpoznawania obcych antygenów, inicjowania odpowiedzi immunologicznej (tolerancja, wspomaganie, eliminacja) poprzez wydzielanie określonych cytokin, niszczenia komórek docelowych oraz zachowania pamięci immunologicznej.
Podstawową reakcją w odpowiedzi immunologicznej jest interakcja pomiędzy komórką prezentującą antygen (antigen presenting cell – APC), a komórką immunologicznie kompetentną.
Materiał antygenowy po adhezji, fagocytozie i enzymatycznej obróbce jest eksponowany na powierzchni APC w kompleksie z antygenami zgodności tkankowej MHC klasy I lub II. Sposób prezentacji antygenu warunkuje rodzaj komórek efektorowych ulegających aktywacji.
Wirusy, mikroorganizmy wewnątrzkomórkowe uzależnione są w swojej egzystencji od genetycznych mechanizmów syntezy białek gospodarza. Wbudowując się w genom zakażonej komórki wykorzystują jej szlaki metaboliczne, modyfikując jednocześnie strukturę i funkcję. Wirusy niecytopatogenne wywołują stan zakażenia latentnego. Po integracji z genomem gospodarza produkują zmienione białka eksponowane na powierzchni komórek. Rozpoznawane są one jako obce, stymulujące odpowiedź immunologiczną. Odpowiedź immunologiczna przeciw antygenom wirusowym obejmuje fazę niespecyficzną i antygenowo?swoistą.
Istnieją dwa główne mechanizmy wrodzonej odporności przeciwwirusowej. We wczesnym stadium zakażenia dominuje niszczenie komórek zakażonych wirusem przez limfocyty NK, później dołącza się hamowanie replikacji wirusa wskutek działania interferonów a i b. Interferon oprócz blokowania replikacji wirusowej zwiększa ekspresję antygenów zgodności tkankowej na powierzchni komórek zakażonych, wpływa na aktywność limfocytów T i B, a też wzmaga działanie cytotoksyczne limfocytów NK i cytotoksycznych.
Swoista odpowiedź przeciw zakażeniom wirusowym mediowana jest poprzez zintegrowane mechanizmy humoralne i komórkowe.
Antygeny wewnątrz- i zewnątrzkomórkowe stanowią odmienne „wyzwania” dla układu immunologicznego zarówno w zakresie rozpoznania jak i odpowiedzi limfocytów. Dla prawidłowej odpowiedzi niezbędne jest rozpoznanie przez receptor limfocyta T bimolekularnego kompleksu złożonego z przetworzonych immunogennych peptydów wirusa i cząsteczki antygenów zgodności tkankowej na powierzchni komórki prezentującej antygen lub komórki docelowej. Peptydy wirusowe muszą ulec wstępnemu przetworzeniu w komórce prezentującej antygen, gdyż limfocyty T nie rozpoznają natywnych białek wirusa. Sekwencja aminokwasów i struktura „przetworzonych” peptydów determinują interakcje kompleksu MHC i receptora TCR limfocyta T.
Za połączenie z receptorem TCR limfocyta T odpowiedzialne są 3-4 aminokwasy łańcucha polipeptydowego antygenu wirusowego, podobna ich liczba wchodzi w połączenie z cząsteczką MHC. Tylko ścisła komplementarność struktur warunkująca ich konformację przestrzenną zapewnia rozpoznanie antygenów i następową odpowiedź. Niektóre peptydy, nawet mające zdolność łączenia się z MHC nie indukują proliferacji komórek T. Zmienione ligandy peptydów mogą stymulować wybrane, pojedyncze funkcje limfocytów T (6). Przetwarzane peptydy wirusowe są prezentowane głównie limfocytom T CD8 w kontekście antygenów zgodności tkankowej klasy I (obecnych na większości komórek organizmu), lub limfocytom T CD4 przy udziale cząsteczek MHC klasy II, znajdujących się na wyspecjalizowanych komórkach prezentujących antygen (APC).
W zależności od profilu uwalnianych cytokin wśród limfocytów CD4 wyróżniono subpopulacje:
– Th1 – produkujące IL-2, IFN-g i TNF promujące odpowiedź komórkową
– Th2 – produkujące IL-4, IL-5, IL-6 i IL-10, które wpływają na rozwój limfocytów B i potęgują odpowiedź humoralną.
Dominującym mechanizmem w procesie eliminacji infekcji wirusowej, szczególnie w odniesieniu do wirusów niecytopatogennych, jest swoista odpowiedź cytotoksycznych limfocytów T CD8. Antygeny wirusowe stymulują głównie tę właśnie subpopulację limfocytów. T CD8 rozpoznają endogenne, syntetyzowane wewnątrz zakażonej komórki antygeny wirusowe w kontekście kompleksu antygenów zgodności tkankowej klasy I. Pełne rozpoznanie wymaga współudziału cytokin produkowanych przez limfocyty pomocnicze CD4 oraz ekspresji kostymulatorów na powierzchni zakażonej komórki, a też udziału limfocytów supresorowych, wspomaganych przez limfocyty CD4.
Antygeny wirusowe mogą być również prezentowane w kontekście MHC klasy II. Po uwolnieniu wirionu z zakażonej komórki, endocytozie i częściowej proteolizie w kolejnej komórce, stają się antygenami zewnątrzpochodnymi.
Limfocyty pomocnicze T CD4 rozpoznają antygeny zewnątrzpochodne, związane z antygenami zgodności tkankowej klasy II. Dla eliminacji niektórych wirusów wymagana jest aktywacja limfocytów CD4 w celu wzmożenia aktywności cytotoksycznej CD8.
Efekt przeciwwirusowy przejawia się lizą zakażonej komórki. Jest on poprzedzony działaniem enzymów degradujących genom wirusa oraz wydzielaniem cytokin o aktywności zbliżonej do interferonu. W niektórych zakażeniach wirusami niecytopatogennymi limfocyty cytotoksyczne mogą być odpowiedzialne za uszkodzenie tkanek (24).
Rola procesów immunologicznych w patogenezie zapaleń wątroby etiologii wirusowej nie ulega obecnie wątpliwości. W przewlekłym zapaleniu wątroby procesy replikacji wirusa, odpowiedź gospodarza, jak też destrukcja hepatocytów regulowane są działaniem licznych, opisanych w ostatnich latach mediatorów zjawisk immunologicznych (m.in. cytokin, ich receptorów, enzymów wewnątrzkomórkowych, rozpuszczalnych składowych receptorów limfocytów T) (10). Determinują one funkcję układu immunologicznego, wywołują lokalną odpowiedź wewnątrzwątrobową, prowadząc w konsekwencji do zmian patologicznych hepatocytów. Wiele z nich posiada formy rozpuszczalne, możliwe do oznaczenia w surowicy, odzwierciedlające pośrednio aktywność wybranych procesów immunologicznych.
Wśród rozpuszczalnych mediatorów wymienia się:
– interleukinę 1b (IL-1b);
– czynnik wzrostu granulocytów i makrofagów (GM? ?CSF), syntetyzowany w odpowiedzi na sygnały specyficznej aktywacji, stymulujący wzrost i różnicowanie granulocytów i monocytów, a w efekcie produkcję cytokin (np. czynnika martwicy nowotworów TNF-a);
– neopterynę (prekursor biopteryny, wydzielanej przez makrofagi działające wspomagająco na proliferację i aktywację limfocytów T);
– interleukinę 6 (IL-6) prozapalną cytokinę będącą wskaźnikiem aktywacji monocytów/makrofagów i odpowiedzi zapalnej;
– interferon gamma (IFN-g) – marker specyficznej odpowiedzi immunologicznej;
– interleukinę 12 (IL-12)
– b2 – mikroglobulinę (b2M), wskaźnik ekspresji kompleksu antygenów zgodności tkankowej klasy I (MHC klasy I);
– interleukinę 2 (IL-2) i jej receptor sIL-2R – wskaźniki aktywności limfocytów T;
– rozpuszczalne formy receptorów limfocytów T CD4 (sCD4) i CD8 (sCD8) możliwe do oznaczenia po aktywacji odpowiednich podklas limfocytów;
– rozpuszczalny receptor dla cząsteczek adhezji międzykomórkowej (sICAM-1);
– 2?, 5? – syntetazę oligoadenylową (2-5 OAS) – enzym wewnątrzkomórkowy aktywowany przez interferon, którego aktywność odzwierciedla stan „gotowości przeciwwirusowej” komórki.
Efektywna odpowiedź immunologiczna wymaga integracji mechanizmów odporności nieswoistej i swoistej, humoralnej i komórkowej, zapoczątkowanej aktywacją makrofagów, monocytów i limfocytów T. Cytoliza zakażonych komórek oraz ich eliminacja jest według wielu autorów mediowana głównie przez HCV – specyficzne limfocyty T cytotoksyczne, jak też cytokiny uwalniane przez limfocyty T CD4 subpopulacji Th1 (7, 23). Specyficzna odpowiedź humoralna (wytworzenie przeciwciał przeciw epitopom określonych antygenów HCV) czy komórkowa (powstanie HCV – specyficznych klonów limfocytów T cytotoksycznych) wymaga w pierwszym etapie rozpoznania immunogennych obszarów genomu HCV przez układ immunologiczny gospodarza.
Mapowanie regionu rdzenia i zachodzących na rdzeń białek pozwoliło na wykrycie trzech najbardziej immunogennych epitopów rozpoznawanych przez limfocyty T CD4. Znajdują się one pomiędzy aminokwasami: 23?42, 65-85 i 131-150. Białko NS3 (aminokwasy 1000? ?1500) koduje proteazę serynową, NS5 (aminokwasy 1960?3011) RNA-zależną polimerazę RNA.
Na podstawie analizy sekwencyjnej izolatów HCV z różnych stron świata wyróżniono co najmniej 6 typów HCV. Posiadają one homologiczne w 90-98% sekwencje znajdujące się w wysoce zakonserwowanych regionach rdzenia oraz sekwencje regionów zmiennych E2/NS1 zgodne tylko w 56-77%. Dużą zmienność genetyczną HCV potwierdza dodatkowo istnienie podtypów i quasispecies (10).
Najbardziej zmiennym antygenowo fragmentem genomu HCV, odpowiedzialnym za wysoką różnorodność zarówno pomiędzy poszczególnymi typami HCV jak i wewnątrz genomu jest hiperzmienny region HVR-1 w obrębie białka otoczki E2. Zawiera on głównie epitopy dla przeciwciał neutralizujących i wydaje się być najbardziej zaangażowany w mechanizmy ucieczki wirusa spod kontroli immunologicznej gospodarza (15, 21).
HCV charakteryzuje się wysoką zdolnością mutacji, ocenianą na około 1,44-1,92 x 10-3 (miejsce/rok) (14). Dotyczy ona regionów o dużej zmienności – HVR-1 i HVR-2, znajdujących się w obszarach genomu kodujących białka otoczki i NS3. Częste mutacje zachodzące w regionach antygenowych mogą według Tsui być odpowiedzialne za modulację aktywności choroby (21). Zmutowane geny rozpoznawane są przez limfocyty T jako „zmienione ligandy peptydów”. Poprzez odmienne sygnały determinujące określone interakcje komórkowe mogą wywoływać zjawiska tolerancji immunologicznej lub śmierci komórek (6, 18).
HCV nie jest wirusem cytopatycznym. Do uszkodzenia hepatocytów w przebiegu zakażenia HCV dochodzi w wyniku procesów immunologicznych przebiegających z udziałem limfocytów T CD4 i CD8.
Powyżej zamieściliśmy fragment artykułu, do którego możesz uzyskać pełny dostęp.
Mam kod dostępu
- Aby uzyskać płatny dostęp do pełnej treści powyższego artykułu albo wszystkich artykułów (w zależności od wybranej opcji), należy wprowadzić kod.
- Wprowadzając kod, akceptują Państwo treść Regulaminu oraz potwierdzają zapoznanie się z nim.
- Aby kupić kod proszę skorzystać z jednej z poniższych opcji.
Opcja #1
29 zł
Wybieram
- dostęp do tego artykułu
- dostęp na 7 dni
uzyskany kod musi być wprowadzony na stronie artykułu, do którego został wykupiony
Opcja #2
69 zł
Wybieram
- dostęp do tego i pozostałych ponad 7000 artykułów
- dostęp na 30 dni
- najpopularniejsza opcja
Opcja #3
129 zł
Wybieram
- dostęp do tego i pozostałych ponad 7000 artykułów
- dostęp na 90 dni
- oszczędzasz 78 zł
Piśmiennictwo
1. Abrignani S.: Immune responses throughout hepatitis C virus (HCV) infection: HCV from the immune system point of view. Springer Sem. Immunopathol. 1997, 19(1): 47-55.
2. Ayres R.C.S. et al.: Intracellular adhesion molecule-1 and MHC antigens on human intrahepatic bile duct cells effect on proinflammatory cytokines. Gut 1993, 34:1245-9.
3. Banner B.F. et al.: Inflammatory markers in chronic hepatitis C. Virchows Arch. 1997, 431: 181-187.
4. Botarelli P. et al.: T-Lymphocyte response to hepatitis C virus in different clinical courses of infection. Gastroenterology 1993, 104: 580-587.
5. Dhillon A.P., Dusheiko G.M.: Pathology of hepatitis C virus infection. Histopath. 1995, 26: 297-309.
6. Evavold B.D. et al.: Tickling the TCR: selective T-cell functions stimulated by alters peptide ligands. Immunology Today 1993, 14: 602-9.
7. Ferrari C., Chisari F.V.: Immune mechanisms of cellular injury in viral hepatitis. The Liver Biology and Pathobiology. Raven Press, New York 1994.
8. Hayashi N., Mita E.: Fas system and apoptosis in viral hepatitis. J. Gastroenterol. Hepatol. 1997, 12(9-10): 223-6.
9. Jardetzky T.S. et al.: Identification of self peptides bound to purified HLA B27. Nature 1991, 353: 364-366.
10. Jung M.C. et al.: T cell recognition of hepatitis B and C viral antigens. Eur. J. Clin. Invest. 1994, 24: 641-650.
11. Lechner S. et al.: Antibodies directed to envelope proteins of hepatitis C virus outside of hypervariable region 1. Virology. 1998; 243(2): 313-21.
12. Liaw Y.F. et al.: T-cell-mediated autologous hepatocytotoxicity in patients with chronic hepatitis C virus infection. Hepatology 1995, 22: 1368-1373.
13. Morita M. et al.: Inflammatory cytokines up-regulate intercellular adhesion molecule-1 expression on primary cultured mouse hepatocytes and T-lymphocytes adhesion. Hepatology 1994, 19: 426?31.
14. Okamoto H. el al.: Genetic drift of hepatitis C virus during an 8-2 year infection in a chimpanzee: variability and stability. Virology 1992, 190: 894-9.
15. Puntoriero G. et al.: Towards a solution for hepatitis C virus hypervariability: mimitopes of the hypervariable region 1 can induce antibodies cross-reacting with a large number of viral variants. EMBO. J. 1998; 17(13): 3521-33.
16. Puppo F. et al.: Behavior of soluble HLA class I antigens in patients with chronic hepatitis C during interferon therapy: an early predictor marker of response? J. Clin. Immun. 1995, 15(4): 179?184.
17. Rennick D. et al.: Interleukin-10 gene knock-out mice: a model of chronic inflammation. Clin. Immunol. Immunopathol. 1995, 76: S174-8.
18. Sloan-Lancaster J. et al.: Induction of T-cell anergy by altered T?cell-receptor ligand on live antigen-presenting cells. Nature 1993, 363: 156-9.
19. Tran A. et al.: Significance of serum immunoglobulin M to hepatitis C virus core in patients with chronic hepatitis C. Am. J. Gastroenterol. 1997; 92(10): 1835-8.
20. Tsai S.L., Huang S.N.: T-cell mechanisms in the immunopathogenesis of viral hepatitis B and C. J. Gastroenterol. Hepatol. 1997, 12: S227-S235.
21. Tsuji T., Chisari F.V.: Cellular Immune Responses to Hepatitis Viruses: Summary of a Specialty Session. Viral Hep. Liv. Dis. 1994: 153-154.
22. Walker C.: Cytotoxic T-lymphocyte responses to the hepatitis C virus in humans and chimpanzees. Semin. Virol. 1996, 7: 13.
23. Wang D.K. et al.: Liver-derived CTL in hepatitis C virus infection: breadth and specificity of responses in a cohort of persons with chronic infection. J. Immunol. 1998, 160(3): 1479-88.
24. Zinkernagel R.M.: Immunology taught by viruses. Science 1996, 271: 173-178.
