Dość dobrze jest poznany złożony wpływ glikokortykosteroidów (GKS) na przebieg uogólnionej reakcji zapalnej w ZS. Nie mniej dla zrozumienia sposobu działania GKS w ostrym stanie septycznym wskazane jest bliższe poznanie procesów zachodzących na poziomie molekularnym. Obecnie prowadzonych jest wiele badań nad poznaniem wpływu GKS na przebieg i rozwój SIRS. Prace te przynoszą jednak rozbieżne wyniki.

GKS można podzielić na substancje naturalnie występujące w organizmie oraz związki syntetyczne, często o zmodyfikowanej budowie chemicznej. Zmian tych dokonuje się w celu pozyskania określonych właściwości farmakologicznych leku. I tak powszechnie znany deksametazon jest syntetycznym glikokortykosteroidem o silnym działaniu przeciwzapalnym, natomiast praktycznie nie wykazuje on działania mineralokortykoidowego.

Niewątpliwie GKS w organizmie dotkniętym urazem nie działają przyczynowo, a jedynie zmniejszają objawy zapalenia. Działanie to dotyczy zarówno wczesnej reakcji zapalnej jak i zmian występujących w późniejszym okresie. Przez swoje działanie przeciwzapalne GKS wpływają korzystnie na ustrój wygaszając nadmiernie nasilony odczyn, który może prowadzić do uszkodzenia wielu narządów aż do wystąpienia niewydolności wielonarządowej ( multiorgan disfunction syndrome – MODS). Z drugiej strony liczni autorzy uważają, że GKS powodując upośledzenie aktywności nieswoistych mechanizmów obronnych oraz wytłumienie odpowiedzi immunologicznej, mogą zwiększyć ryzyko nadkażenia i przyczynić się do zwiększenia śmiertelności. Uważają też, że GKS aktywują apoptozę wielu komórek biorących udział w odpowiedzi immunologicznej. [4,5,6,7,8,9]. Do tej pory nie ustalono w sposób jednoznaczny, czy zastosowanie GKS w warunkach klinicznych może przynieść wyraźnie korzystne efekty.

Odpowiedź ustroju na uraz ma charakter dynamiczny i może przebiegać w trzech fazach. Początkowo w rejonie oddziaływania czynników szkodliwych rozwija się reakcja zapalna o charakterze miejscowym ( local inflammatory reaction syndrome – LIRS). Stopień nasilenia działania bodźca szkodliwego odgrywa tu decydującą rolę. Początkowo LIRS znajduje się pod kontrolą mechanizmów regulujących ustroju i zmierza do przywrócenia homeostazy. Czynniki patogenne uwolnione w tym okresie prowadzą do kontrolowanej przez organizm odpowiedzi humoralnej i komórkowej. We wczesnej fazie LIRS, GKS regulując aktywność cytokin prozapalnych korzystnie wpływają na odporność komórkową, a limfocytom T ułatwiają rozpoznawanie antygenów. Biorą one również udział w różnicowaniu, dojrzewaniu i aktywacji limfocytów B, przez co stymulują je do wydzielania wszystkich rodzajów immunoglobulin. Zachodzące procesy zapalne mobilizują zatem mechanizmy obronne ustroju i początkowo wykazują działanie korzystne. W okresie tym, zwanym efektem uwalniania ( spill over efect), obserwuje się wydzielanie wielu białek osocza, w tym nieswoistego białka C-reaktywnego (CRP), składników dopełniacza, wzrost aktywności kinin osoczowych, czynników aktywujących krwinki płytkowe oraz uwalnianie tlenku azotu i wolnych rodników tlenowych. Szczególnie ważną rolę przypisuje się cytokinom prozapalnym. Uważa się, że większość objawów wywołanych działaniem urazu na ustrój jest wyrazem układowego działania cytokin. Duża śmiertelność obserwowana w ZS wynika najprawdopodobniej z destruktywnego wpływu na organizm niekontrolowanych reakcji zapalnych zapoczątkowanych i pobudzanych przez cytokiny. Już we wczesnym okresie ZS są one wydzielane w sposób gwałtowny. Najważniejszą rolę odgrywają tu interleukina 1beta (IL-1 beta), interleukina 6 (IL-6), czynnik martwiczy guza ( Tumor Necrosis Factor – TNF-alfa) oraz jego rozpuszczalne receptory – p55 i p75 ( soluble TNF Receptors – sTNF-R) [1,7,10,11,12,13]. TNF-alfa jest cytokiną aktywującą kaskadę mediatorów reakcji zapalnej. Udokumentowano, że w niepobudzonych monocytach stwierdza się niski poziom TNF-alfa i jego matrycowego RNA. Natomiast po stymulacji makrofagów przez LPS dochodzi do powielania mRNA i znacznej jego akumulacji z jednoczesnym wzrostem transkrypcji i translacji [14]. Drogą wzmożenia ekspresji genów dochodzi do wzbudzenia jądrowych czynników wpływających na transkrypcję genów kodujących wydzielanie cytokin i do uwolnienia w ciągu kilku minut dojrzałej cytokiny. W tej sytuacji szczególnego znaczenia nabiera fakt, że już małe dawki steroidów hamują translację mRNA – TNF-alfa. Przez spowodowanie wzrostu stężenia wewnątrzkomórkowego cAMP drogą zahamowania fosfodiesterazy prowadzą one do zmniejszenia ilości TNF-alfa. Aczkolwiek hamujący wpływ na poziomie transkrypcji aminokwasów wykazują także niektóre inhibitory cyklooksygenazy jak pentoksyfilina, to głównym inhibitorem jest deksametazon [14,15,16,17,18,19]. Glikokortykosteroidy niewątpliwie hamują wydzielanie TNF-alfa w rozwijającej się posocznicy, ale nie jest to równoznaczne ze zmniejszeniem odsetka zgonów.

Efekt biologiczny działania cytokin zależy od połączenia się jej ze swoistym receptorem na powierzchni komórki oraz od dalszego przekazania sygnału do jądra komórkowego. Natomiast GKS łącząc się z receptorami tworzą kompleksy immunologiczne, które hamują transkrypcję w jądrze komórkowym i tą drogą uniemożliwiają generowanie cytokiny. Kompleksy te powodują zahamowanie przekazywania sygnału pobudzenia jądrowego ( signaling).

Liczne badania dokumentują wiodącą rolę czynnika jądrowego kappa B (NFkappaB) w procesie przekazywania sygnału do jądra komórkowego. Czynnik ten początkowo, w nie pobudzonej komórce, znajduje się w stadium inhibicji. Wynika to ze związania NFkappaB z jego inaktywatorem I kappa B. Następnie w cytoplazmie komórki przy współdziałaniu kinaz dochodzi do procesów jego fosforylacji, a w konsekwencji do dysocjacji i uaktywnienia. Zjawisko to ma kluczowe znaczenie w początkowych etapach rozwoju reakcji zapalnej [15,16,17,18,19]. Rola GKS polega w tym procesie na tym, że przyczyniają się do sekrecji czynnika inhibicyjnego kappa B i w ten sposób wykazują silne działanie hamujące wydzielanie NFkappaB. GKS drogą tą wtórnie nie tylko łagodzą cytotoksyczne oddziaływanie kachektyny (TNF-alfa), ale również blokują jej funkcję aktywującą kaskadę cytokin [14,15,16].

Nie budzi dziś wątpliwości fakt łatwego przenikania GKS przez błonę komórkową do cytoplazmy i wiązania się ze swoistym białkiem receptorowym, które wykryto w większości komórek organizmu ludzkiego [20]. Receptor ten w postaci nieaktywnej ma złożoną budowę i składa się głównie z białka wstrząsu cieplnego ( heat shock protein – hsp90), immunofiliny i białek stabilizujących. Uważa się, że efekt biologiczny działania GKS na komórkę efektorową w dużym stopniu zależy od syntezy tego właśnie białka. Natomiast dysocjacja hsp90 jest warunkiem połączenia glikokortykosteroidu z receptorem (21). Białko wstrząsu cieplnego pełni zatem funkcję zabezpieczającą przed wniknięciem receptora do jądra.

W rozwoju ostrej reakcji zapalnej szczególną rolę pełnią neutrofile. Pod wpływem uwolnionych mediatorów dochodzi do ich aktywacji ( priming) i wędrówki do ogniska zakażenia. Tam wraz z licznymi komórkami jak monocyty/makrofagi, fibroblasty, komórki tuczne, komórki śródbłonka naczyń oraz limfocyty B i T wydzielają cytokiny prozapalne. Początkowo powstają one w sposób parakrynny w ognisku objętym zakażeniem i tam wywołują reakcję miejscową, natomiast po przedostaniu się do krwi są odpowiedzialne za objawy ogólnoustrojowe. W miarę rozwoju reakcji zapalnej ilość cytokin szybko narasta. Cytokiny te, wywołując zmiany na powierzchni śródbłonków naczyniowych, sprzyjają migracji i diapedezie makrofagów do przestrzeni pozanaczyniowej oraz powodują wzrost indeksu fagocytarnego i wzmożenie zdolności zabijania wewnątrzkomórkowego bakterii. Wiąże się z tym degranulacja ziarnistości wtórnych neutrofilów z uwalnianiem licznych enzymów lizosomalnych. Po okresie nadreaktywności dochodzi do depresji układu immunologicznego z upośledzeniem czynności limfocytów B i T. Obniża się zwłaszcza liczba i czynność komórek supresorowych T. Dochodzi do zmniejszenia aktywności chemotaktycznej oraz zdolności fagocytarnej neutrofilów. Z drugiej strony po przejściowej neutropenii wzrasta w wyniku redystrybucji krwinek białych przy współudziale GKS ich liczba w ognisku zapalnym [4,6,25,26].

Obecność w krążeniu dużych ilości mediatorów reakcji zapalnej przyczynia się do zburzenia równowagi pomiędzy mechanizmami obronnymi (CARS), a uogólnioną reakcją zapalną (SIRS). Stan ten jest określony jako mieszana reakcja zapalna ( mixed inflamatory reaction syndrome). Początkowo chwiejna równowaga istniejąca pomiędzy reakcjami prozapalnymi i przeciwzapalnymi ulega zachwianiu. Faza ta trwa krótko i przechodzi w trzeci okres – uogólnionej reakcji zapalnej (SIRS).

W przypadku rozwoju uogólnionej reakcji zapalnej dynamika uwalniania mediatorów prozapalnych jest bardzo duża, ale jednocześnie uwalniane są kolejne inhibitory stanu zapalnego, które unieczynniają krążące cytokiny [7,10,17,20,22]. Makrofagi wzbudzane przez TNF-alfa wydzielają do krążenia prostaglandynę E₂ (PGE₂), która w małych stężeniach stymuluje dalsze wydzielanie TNF-alfa, natomiast duże jej ilości działają inhibicyjnie w stosunku do kachektyny [27]. Ponadto makrofagi są pobudzane do „złuszczania” ( shedding) ze swej powierzchni receptorów dla TNF-alfa typu I (p55) oraz typu II (p75) [27,28]. Krążące w osoczu rozpuszczalne receptory i prostaglandyna E₂ wspólnie wykazują działanie hamujące w stosunku do cytotoksyczności TNF-alfa, tworząc pętle hamowania zwrotnego. Natomiast w stosunku do IL-1beta GKS zwiększają ekspresję jej receptorów. Takie zwiększenie potencjalnej aktywności receptorów IL-1beta pozwala na uwidocznienie działania tej interleukiny nawet przy niskich stężeniach. Udokumentowano, że w zależności od stężenia cytokin i ekspresji ich receptorów powierzchniowych na komórce efektorowej GKS posiadają zdolność potęgowania lub hamowania ich aktywności. Udokumentowano też hamujący wpływ GKS na uwalnianie wielu mediatorów zapalenia, jak GM-CSF, CSF, IL-1,2,3,4,5,6,8,11,12,13, syntetazy tlenku azotu, fosfolipazy A2, cyklooksygenazy oraz receptora neuropeptydowego Nk-1.Wśród białek przeciwzapalnych wrażliwych na działanie GKS szczególne znaczenie odgrywa lipokortyna-1, endopeptydazy, endonukleazy i leukocytarny czynnik hamujący powstawanie protein [29].

W badaniach doświadczalnych wyizolowano w moczu i osoczu chorych z posocznicą substancje mające zdolność wiązania TNF-alfa. Okazały się nimi rozpuszczalne formy receptorów komórkowych ( soluble TNF receptors – sTNF-R). Złuszczona, pozakomórkowa domena receptora ma własności ligandowego wiązania monomeru TNF-alfa. Ich działanie inhibicyjne w stosunku do cytotoksyczności TNF-alfa polega na współzawodniczeniu z receptorami powierzchniowymi komórki efektorowej, wiązaniu i unieczynnianiu cytokiny. Wykazują one wysoki stopień powinowactwa w stosunku do cząsteczki TNF-alfa, współzawodniczą o wiązanie z tą cytokiną. Okazuje się, że GKS wykazują silne działanie synergistyczne z uwalnianymi sTNF-R p55 oraz p75 i przez ułatwienie wiązania krążącego TNF-alfa, redukują jego potencjał prozapalny, a także wpływają hamująco na jego dalszą sekrecję. Hamują również wydzielanie rozpuszczalnych receptorów TNF-alfa, zwłaszcza p75, którego rola jako endogennego inhibitora TNF-alfa jest szeroko podnoszona w piśmiennictwie [10,30,31]. Opisane mechanizmy tłumaczą istotną rolę GKS w pozakomórkowym hamowaniu cytotoksyczności TNF-alfa. Efektu takiego nie obserwuje się u zwierząt doświadczalnych, które otrzymały GKS przed wystąpieniem objawów ZS, niezależnie od wielkości zastosowanej dawki leku. Wczesne podanie GKS nie wpływa bezpośrednio na stężenia rozpuszczalnych receptorów, których powstawanie początkowo jest stymulowane przez sam TNF-alfa i proporcjonalne do jego stężenia w osoczu. Z drugiej strony powstałe kompleksy TNF/sTNF-R mogą być ważnym magazynem tej cytokiny stopniowo uwalnianej w miarę rozwoju posocznicy [30,32].

Istotną rolę w toczącej się reakcji zapalnej odgrywa wpływ GKS na inne, niespecyficzne mechanizmy obronne organizmu [4,15,17,32]. Uszkodzone w ZS mitochondria utrudniają przyswajanie tlenu przez komórkę. Aczkolwiek nie zidentyfikowano substancji odpowiedzialnej za zjawisko niedokrwienie – reperfuzja, to jednak uważa się, że szczególnie ważną rolę odgrywają w tym procesie formy aktywnego tlenu. Szczególnie TNF-alfa obwinia się o wpływ na neutrofile i inicjację „wybuchu oddechowego” z uwalnianiem wolnych rodników tlenowych (WRT). Równocześnie w procesie konwersji L-argininy do L-cytruliny przy udziale syntezy powstaje tlenek azotu (NO). Udowodniono, że tlenek azotu współdziała z wolnymi rodnikami tlenowymi, natomiast GKS przyczyniają się do upośledzenia sekrecji syntetazy [33].

W ZS mają miejsce toksyczne reakcje neutrofilów z uszkodzonym śródbłonkiem naczyń. Komórki śródbłonka w odpowiedzi na oddziaływanie TNF-alfa reagują wytwarzaniem czynnika aktywującego krwinki płytkowe, redukują syntezę trombomoduliny, a przez inhibicję aktywatora plazminogenu potęgują właściwości prokoagulacyjne. Zjawisko to wraz ze zmniejszeniem w kwasicy metabolicznej wrażliwości na heparynę sprzyja wykrzepianiu śródnaczyniowemu. Powstająca zakrzepica prowadzi do uszkodzeń tkankowych i niewydolności wielonarządowej. Natomiast GKS, przyczyniając się do hamowania agregacji trombocytów i leukocytów oraz aktywacji krwinek płytkowych i uwalniania enzymów lizosomalnych korzystnie wpływają na stan mikrokrążenia.