Je jaterní fibróza reverzibilní proces?

Souhrn

Jaterní fibróza vzniká v důsledku působení nejrozličnějších příčin či podnětů – je důsledkem chronických jaterních onemocnění, jako je virová či autoimunitní hepatitida, vlivem abúzu alkoholu, účinku toxinů či biliárního poškození. V profesní patologii se zřídka setkáváme s působením hepatotoxických látek. Nekróza hepatocytů vede k aktivaci jaterních hvězdicových buněk (HSC) a aktivaci celé řady imunitních buněk. HSC hrají zásadní roli při fibrogenezi, produkují kolagen typu I a další složky extracelulární matrix, které se v játrech hromadí a ukládají. HSC uvolňují řadu profibrogenních cytokinů, metaloproteáz a inhibitorů matrix-degradujících enzymů, které jsou pro celý proces nezbytné a hrají klíčovou roli. Experimentální studie prokázaly vratnost fibrotického procesu, přičemž jednou z možností k odstranění nadbytečných HSC je snížení jejich počtu apoptózou. Navození či ovlivnění apoptózy HSC je proto v dnešní době významným, strategicko-terapeutickým, antifibrotickým cílem. Tento článek se zaměřuje na aspekty etiologie, molekulární patogenezi jaterní fibrózy a možnosti její reverzibility.

Klíčová slova:
fibróza – jaterní hvězdicové buňky – apoptóza – extracelulární matrix

Úvod

Jaterní fibróza patří po celou dobu moderní medicíny mezi nejsledovanější choroby trávicího systému. Její složitý mechanismus byl v posledních třech dekádách intenzivně studován a nové metody přinesly řadu cenných poznatků o její patogenezi. Jaterní fibróza je dynamická a vysoce regulovaná odpověď na poškození jaterních buněk a jejich nahrazení tkání bohatou na extracelulární matrix. Fibróza může nastat z mnoha příčin a jakýmkoli procesem, který naruší rovnováhu vnitřního prostředí. Je způsobená zánětlivými a autoimunitními onemocněními, metabolity, nevhodnou stravou, vrozenými poruchami látkového metabolismu, vlivem abúzu alkoholu, drog, léků, toxických látek či biliárního poškození. Klinické projevy jsou variabilní, záleží na příčině onemocnění, typu a pokročilosti.

Nejzávažnějším následkem jaterní fibrózy je portální hypertenze a komplikace spojené s tímto syndromem. Progredující fibróza může vyústit v cirhózu, což je konečné nevratné difuzní stadium fibrotizace jater, a poté až v jaterní selhání [22]. Jedinou úspěšnou léčbou v dnešní době je včasné odstranění příčin poškození a vysoká regenerační schopnost jater, v druhém případě pak transplantace jater s vysokým rizikem posttransplantačních komplikací.

PROFESIONÁLNÍ POŠKOZENÍ JATER Z HLEDISKA PRACOVNÍHO LÉKAŘSTVÍ

Chronické hepatopatie profesní etiologie bývají převážně v důsledku proběhlé infekce, pouze třetina je způsobena dlouhodobou expozicí malým dávkám toxických látek trvající delší dobu. K akutnímu poškození jater dochází výjimečně v důsledku havarijních stavů. Hepatotoxický účinek spočívá v poškození parenchymu, čímž zablokuje primární funkci jaterních buněk. Typ poškození záleží na druhu užité hepatotoxické látky. Cestou vstupu toxické látky do organismu je zejména inhalace, v menší míře perkutánní resorpce. Při chronické hepatopatii dochází k centrizonálnímu poškození – od lehkých lézí až k nekrózám hepatocytů. Klinicky se manifestuje (třeba i po dlouhé době latence) dyspeptickými obtížemi, hepatomegalií a ikterem. V těžkých případech přechází do cirhózy nebo až do selhání jater. Kromě klinického nálezu se diagnostika opírá o laboratorní nález a důkladnou pracovní anamnézu včetně údajů o koncentraci toxické látky na pracovním místě. Zpravidla nejlepším řešením je eliminace působení toxické látky na zaměstnance. Reálné riziko vzniku onemocnění způsobené profesí je poměrně nevelké.

Poškození může být způsobeno pravými hepatotoxickými látkami, u nichž je toxický účinek škodliviny přímo úměrný výši dávky a stupni poškození jater a projeví se v krátkém časovém intervalu od počátku expozice, druhou variantou jsou nepravé hepatotoxické látky, které vyvolávají poškození jen u citlivých jedinců [4].

Pravé hepatotoxické látky se dělí na látky působící přímo, nepřímo anebo za pomoci svých metabolitů. Morfologicky se poškození pravou hepatotoxickou látkou projevuje centrilobulární nekrózou hepatocytů nebo intrahepatální cholestázou. Zástupcem pravé hepatotoxické látky poškozující hepatocyt, přímo anebo pomocí svého derivátu, jsou chlorované uhlovodíky – nejznámějšími jsou tetrachlormetan a chloroform. Ty se užívaly např. v čistírnách oděvů či jako rozpouštědla. Chloroform se využívá například pro syntézu některých freonů či teflonu. Tetrachlormetan je také často využíván ke studiu fibrotického procesu v experimentálních stu­dií k vytvoření modelu zobrazujícího fibrózu jater, reprodukovatelnou s poškozením jater in vivo. Opakovaným podáváním tetrachlormetanu vznikají změny připomínající změny po alkoholovém poškození jater u člověka. Kromě tetrachlormetanu patří do této skupiny řada průmyslových škodlivin jako arzenové sloučeniny, dimetylnitrosamin, polychlorované bifenyly, 2-nitropropanol, arzen, trinitrotoluen, chlorované naftaleny a brombenzen. Nepřímo zasahující látky atakují bazální procesy hepatocytu na úrovni DNA a často jde o přírodní toxiny, antimetabolity a jim příbuzné látky, které jsou používané jako léky, např. metotrexát a merkaptopurin, aflatoxin, etylenglykol.

Nepravé hepatotoxické látky způsobují poškození ojediněle, nepředvídatelně pouze u citlivých jedinců. Velmi to závisí na celé řadě faktorů – na genetické výbavě, předešlém poškození jater nebo věku. Reakce organismu není závislá na dávce, může se také jednat o alergickou reakci. Z hlediska pracovního lékařství je tato skupina zanedbatelná. Typickými zástupci jsou léky jako fenytoin či isoniazid [29].

Akutní intoxikace není častá a vzniká zejména při průmyslových haváriích či v důsledku nehod. Při diagnostice je nutné vyloučit všechny neprofesní příčiny.

MECHANISMUS FIBRÓZY

Fibróza je výsledkem reparačních procesů doprovázejících hepatocelulární poškození. Tento proces je lokalizován do subendoteliálního Disseho prostoru. Účastní se ho celá řada biologických a chemických účastníků (chemokinů, růstových faktorů, cytokinů) a každý z nich zasahuje svým zvláštním mechanismem. Z počátku jde o vznik zánětu a masivní nekrózu hepatocytů, který přechází ve steatózu a centrilobulární nekrózy, později septální fibrózu až cirhózu [25]. V poslední fázi jsou tyto změny převážně ireverzibilní.

Klíčovou roli zde hrají hlavní producenti extracelulární matrix (ECM) – jaterní hvězdicové buňky (HSC), které se během poškození jater aktivují, proliferují a produkují ECM ve zvýšeném množství [30]. Jednotlivé složky extracelulární matrix jako kolagen, proteoglykany a adhezivní glykoproteiny jsou ukládány do jaterního parenchymu, akumulují se zde a způsobují změnu v jeho stavbě a zároveň ovlivňují chování všech buněk jaterního parenchymu. Tvorba vaziva, jeho ukládání (fibrogeneze) a odbourávání (fibrolýza) jsou za fyziologického stavu vyrovnané. Porucha této homeostázy vede nejen k patologické fibrogenezi, která je charakterizována několikanásobným zmnožením mezibuněčné hmoty kolagenního i nekolagenního původu, ale také ke změněnému podílu mezi jednotlivými složkami ECM.

Jaterní extracelulární matrix je komplikovanou strukturou makromolekul, která je produkována buňkami mezenchymálního původu. Jde o několik typů kolagenů, proteoglykanů, glykoproteidů, glykosaminoglykanů a dalších proteinů, které mají v játrech kromě mechanického udržení struktury tkáně celou řadu dalších funkcí. ECM umožňuje migraci buněk, ale působí též jako informační systém, v němž buňky mohou detegovat, koordinovat nebo vytvářet chemické signály. Největší množství ECM je lokalizováno v portálním traktu, kolem stěn sinusoid a centrální vény, kde slouží jako mechanická opora a k udržení soudržnosti. Během poškození jater podléhá ECM remodelaci. Dochází ke kvantitativním i kvalitativním změnám. Celkový obsah kolagenních i nekolagenních složek je 3–5krát větší a dochází k posunu od intersticiální hmoty o standardní hustotě směrem ke kolagenním vláknům typu I [10, 36]. V prvním stadiu převládá kolagen typu III, V a fibronektin, v pozdějším stadiu jaterní cirhózy kolagen typu I, IV, elastin, undulin a laminin [33]. Hyaluronan se v Disseho prostoru normálně nachází pouze v malém množství, ale v poškozených játrech stoupá jeho množství až 8krát, dermatan, chondroitinsulfát a heparansulfát také stoupají [3]. Je zde rozdílná redistribuce množství lamininu, proteoglykanů, adhezivních glykoproteinů a glykosaminoglykanů, dále také přítomnost molekul, které se specificky vážou na ECM – růstových faktorů, cytokinů.

Na odstranění nadbytečné ECM se specializuje skupina enzymů, která se nazývá metaloproteá­zy (Matrix Mettaloproteinases – MMP). Exprese a produkce těchto enzymů schopných degradovat ECM v prostoru mezi endotelovými a parenchymovými buňkami je během fibrotického procesu zvýšená, zejména  metaloproteáz 2, 3, 9, 10, 13 a 14 [31]. Současně se však zvyšuje i exprese jejich inhibitorů (Tissue Inhibitor of MMP – TIMP), které jsou exprimovány pouze HSC a tlumí intersticiální kolagenázovou aktivitu [24].

Během fibrotického procesu je velká část nově syntetizované ECM zároveň degradována, nadprodukce je však tak velká, že se zde ECM ukládá. Vyústěním jaterní fibrózy je tedy cirhóza charakterizována akumulací ECM, což způsobuje vznik nodul a následně deformaci stavby jater.

JATERNÍ HVĚZDICOVÉ BUŇKY

HSC jsou lokalizovány v perisinusoidálním (Disseho) prostoru a tento typ buněk zaujímá 15 % z celkového počtu buněk v játrech. V klidovém stavu mají tyto neparenchymové buňky charakteristický hvězdicový tvar s mnohými výběžky, které jsou nezbytné k udržení architektury jaterní tkáně, k migraci buněk či k regulaci krevního tlaku. Jsou v těsném kontaktu s hepatocyty, ECM, endotelovými buňkami a ostatními hvězdicovými buňkami.

HSC v klidovém stavu primárně slouží k vychytávání (řízenému pomocí receptorů), skladování a následnému uvolňování vitaminu A, a jeho metabolitů ve formě retinyl palmitanů, rozpuštěných v tukových kapénkách v cytoplazmě buněk. Pro transport do tkání je komplex hydrolyzován a pomocí retinol-vázajícího proteinu vylučován do plazmy, kde je v případě potřeby ve tkáních vychytáván pomocí specifických receptorů. HSC hrají klíčovou roli v kontrole homeostázy retinoi­dů [32]. Klidové HSC mají nízkou proliferační aktivitu, nízký fibrogenní potenciál a žádnou kontraktilní aktivitu [2]. Ovlivňují krevní tlak pomocí svých dlouhých výběžků, kterými obkružují krevní sinusoidy a produkují vazoaktivní proteiny jako substance P, neuropeptid Y a somatostatin [12].

V akutně poškozených játrech dochází k aktivaci HSC. Ta je řízena signály od sousedících buněk, ale také přestavbou okolního prostředí. Nekróza hepatocytů v důsledku poškození jater vede k aktivaci Kupferových buněk, endotelových buněk a trombocytů, které produkují mnoho cytokinů a růstových faktorů [14]. V první fázi aktivace HSC (tzv. iniciace) dochází k rychlým změnám v genové expresi a změně funkční i fenotypové. V další fázi (tzv. perpetuaci) migrují aktivované HSC směrem k poškozeným místům, ve kterých dochází k apoptóze a nekróze hepatocytů, a lokální proliferací se zvyšuje jejich počet [16]. HSC začínají produkovat prozánětlivé cytokiny, chemokiny a růstové faktory. Nejvíce fibrogenními a proliferativními jsou TGF-β1 a PDGF [10].

Aktivace HSC je doprovázena ztrátou retinoidů, změnou tvaru z hvězdicového typu na myofibroblastový, ztrátou výběžků, expresí hladkosvalového α-aktinu (αSMA). Dochází k přestavbě jater, kdy je funkční parenchym nahrazován nadprodukcí ECM. Rovnováha novotvorby a odbourávání ECM je posunuta směrem ku prospěchu fibrogeneze [39].

Přestože bylo jaterní poškození považováno za nevratný proces, bylo nedávnými studiemi na zvířecím i lidském modelu zjištěno a dokázáno, že jaterní fibróza je proces vratný [8] a současné strategie léčby jaterní fibrózy zahrnují možnost iniciace buněčné smrti HSC [1, 9].

Vše ovlivňuje (ne)rovnováha mezi produkcí a degradací matrix, za kterou jsou zodpovědné aktivované HSC. HSC mohou přecházet buď do stavu mitózy, nebo naopak apoptózy (programované buněčné smrti) a záleží na tom, který proces převládne. Přežití či setrvávání HSC v místě akutního poškození a tvořící se jizvy má zásadní vliv na proces reparace. Během reparační fáze se počet aktivovaných HSC vrací na hladinu, která je běžně nalézána v nepoškozených játrech. Část aktivovaných buněk se vrací do klidového stadia a část z nich podléhá apoptóze [3]. Apoptóza je fyziologický proces eliminace nežádoucích buněk programovanou smrtí buňky v protikladu k druhé formě možného zániku – nekróze. Buňky podléhající apoptóze se vyznačují řadou biochemických a morfologických změn – dochází k změnám v buněčném jádře, kondenzaci chromatinu, fragmentaci DNA a k tvorbě charakteristických apoptotických tělísek, které jsou odstraňovány fagocytózou [5]. Teze o návratu buněk do klidového stadia byla podpořena experimentálními výsledky kultivací aktivovaných HSC v různých podmínkách [11, 27]. Potvrzující data získaná in vivo však stále chybí [34].

V poslední době probíhají studie zaměřené na redukci počtu aktivovaných HSC pomocí apo­ptózy a vratnosti fibrotického procesu [7, 13, 17, 18, 20]. Jsou zkoušeny různé látky, jejichž cílem je inhibovat aktivaci a proliferaci HSC, navodit apoptózu in vitro [19, 23, 35, 37, 38] či případně redukovat novotvořené ECM. Jednou z nich je například gliotoxin či sulfasalazine. V obou případech dochází již po podání jednotlivé dávky těchto apoptózu navozujících látek ke snížení počtu HSC, a může tak dojít ke spontánnímu návratu jater směrem k původnímu stavu [26, 28, 37]. Neméně významnou roli má také tradiční čínská medicína, kdy má celá řada látek hepatoprotektivní vlastnosti a schopnost navodit apoptózu aktivovaných HSC [15, 21].

ZÁVĚR

Jaterní fibróza představuje závažný celosvětový problém. Dochází k ní následkem poškození způsobeným rozličnými příčinami a vyvíjí se v jaterní cirhózu. Jejím charakteristickým rysem je hromadění velkého množství ECM způsobující dysfunkci jater, které je produkováno zejména jaterními hvězdicovitými buňkami. HSC jsou jejími hlavními producenty, plní celou řadu funkcí, mají nezaměnitelnou roli v remodelaci ECM a při regeneraci jater. HSC se z klidového stavu, s typickými výběžky a uchovávající v tukových kapénkách vitamin A, transdiferencují na buňky s myofibroblastovým fenotypem. Aktivně produkují velké množství ECM, která se v játrech ukládá a způsobuje celou řadu komplikací. Zdali se mohou HSC vrátit z tohoto aktivovaného stavu ke klidovému fenotypu je in vitro prokázáno, avšak in vivo je to doposud sporné. Osud HSC lze ovlivnit na mnohých úrovních celou řadou intracelulárních či extracelulárních faktorů majících apoptotický vliv, což může ústit k reverzibilitě jaterní fibrózy [6]. Experimentální stimulace a urychlení apoptózy HSC je tedy jedna z možných cest antifibrotické terapie, kterou lze jaterní fibrózu ovlivnit a způsobit tak eliminaci aktivovaných buněk.

Do redakce došlo dne 19. 3. 2013.

Do tisku přijato dne 5. 4. 2013.

Adresa pro korespondenci:

Mgr. Lenka Bittnerová

Pod Altánem 2405/46

100 00 Praha 10

e-mail: len.bittnerova@gmail.com