Ateroskleróza a imunita Arterie jako terciární lymfoidní orgán?

Souhrn

Už v devadesátých letech 20. století se začaly objevovat názory, že na vzniku a rozvoji aterosklerotického procesu se výrazně podílejí imunologické faktory. V roce 2001 pořádala Evropská společnost pro aterosklerózu v Ženevě sympozium s názvem „Imunitní systém v ateroskleróze“. Přes 200 vědeckých pracovníků a klinických specialistů zde předneslo nová data, která svědčila pro významný podíl imunologických faktorů na rozvoji aterosklerotických procesů. Podle současných názorů představují arterie terciární lymfoidní orgán (artery tertiary lymphoid organ – ATLO) s variabilní buněčnou strukturou produkující řadu imunokompetentních faktorů, které přímo i nepřímo průběh onemocnění ovlivňují. Smyslem tohoto sdělení je snaha přispět k současnému pohledu na komplexní úlohu ATLO při vzniku a rozvoji aterosklerózy.

Klíčová slova:
etiopatogeneze aterosklerózy – imunitní systém – imunokompetentní faktory – inflamazony – arterie – terciární lymfoidní orgán

ÚVOD

O zapojení imunitních mechanismů do patogeneze aterosklerózy se začalo uvažovat od sedmdesátých let 20. století, kdy na účast imunity v aterogenetickém procesu upozornila řada studií, aniž tomu odborná veřejnost věnovala adekvátní pozornost. Stojí za připomenutí, že už Rudolf Virchow v 19. století vyslovil hypotézu, že aterogeneze je doprovázena zánětlivými procesy (1, 2).

Nové přístupy ve výzkumu rizikových faktorů aterosklerózy a v interpretaci jejich účinků a následků začínají až začátkem tohoto století. V roce 2001 pořádala Evropská společnost pro aterosklerózu v Ženevě sympozium s názvem „Imunitní systém v ateroskleróze“. Přes 200 vědeckých pracovníků a lékařů zde předneslo nová data, která přímo svědčila, že na aterosklerotickém procesu se významně podílejí i imunitní příčiny (tedy infekční i autoimunitní onemocnění), a tradiční rizikové faktory jako např. diabetes 2. typu nebo kouření nehrají ve všech případech vždy hlavní roli. Ukázalo se, že asi 40 % osob s infarktem myokardu nebo mozkovou příhodou nebylo významně exponováno těmto obecně uznávaným rizikům. Bylo naopak zdůrazněno, že progres aterogeneze urychlují imunopatologická onemocnění jako systémový lupus erythematodes, antifosfolipidový syndrom, revmatoidní artritida a vaskulitida, a proto se odvozovalo, že na tvorbě aterosklerotického plátu se zánětové faktory a imunitní mechanismy přímo účastní. Sympozium končilo závěry, že „je nejvyšší čas uvažovat o nových imunomodulačních možnostech prevence a léčby aterosklerózy“ (3).

Ateroskleróza jako infekční onemocnění

Depozici aterosklerotického plátu vyvolává řada virů i bakterií. Hlavními patogeny jsou virus Epsteina-Barrové, herpes simplex virus, cytomegaloviry a Helicobacter pylori. Byl také prokázán přímý vztah mezi infekcí Chlamydia (Chlamydiphila) pneumoniae a zvýšenými titry IgM a IgG protilátek u pacientů s kardiovaskulárním onemocněním, kteří již prodělali infarkt myokardu nebo mozkovou příhodu. Proti antigenům chlamydií identifikovaných v aterosklerotických plátech byla prokázána zvýšená reaktivita T buněčné složky imunity (4). Z urychlení aterogenetického procesu se dnes podezřívají také některá další chronická onemocnění, např. chronická bronchitida nebo periodontitida. Od začátku devadesátých let 20. století je extenzivně studován protein tepelného šoku HSP 65 C. pneumoniae, který křížově aktivuje autoreaktivní T buňky rozpoznávající lidský HSP 60, což vede k vymizení imunologické tolerance. Zvýšené titry anti-HSP60/65 protilátek zjišťované u aterosklerotických nemocných naznačují, že tento antigen je odpovědný za vyvolání T i B odpovědi (5, 6).

Přítomnost patogenů a jejich DNA v aterosklerotických plátech (prokazovaná elektronopticky a imunofluorescenčně), kolující bakteriální toxiny, antivirové a antibakteriální protilátky, cytokiny monocytárně-makrofágového původu a také vysoké hladiny C-reaktivního proteinu (jako významného markeru zánětu) (7) jsou považovány za primární rizikové faktory etiopatogeneze aterosklerózy a za přímou predikci kardiovaskulárního onemocnění. Infekční agens podporují také klinické důkazy. Mnoho pacientů s infarktem nebo mozkovou příhodou bylo několik týdnů předtím léčeno na bakteriální či virovou infekci.

IMUNOLOGIE ATEROSKLERÓZY

Přirozená imunita

Pohled na mechanismy přirozené imunity jako nespecifické větve předcházející imunitu adaptivní se za posledních 10 let zcela změnil. Nejsou to jen nekoordinované autonomní reakce prozánětových faktorů vyvolávající, resp. provázející nespecifický zánět a fagocytózu, ale hierarchicky uspořádaný a vzájemně propojený sled událostí, který na začátku rozpoznává molekulární vzory sdružené s patogeny (Pathogen Associated Molecular Patterns – PAMP) a poté přechází ve vysoce specifickou adaptivní buněčnou a humorální imunitní odpověď.

Na počátku zánětové odpovědi stojí rozpoznání poškozující noxy nitrobuněčnými senzory přirozené imunity, které se dnes souborně podle svého objevitele označují jako inflamazomy (8). Jsou to komplexy cytoplazmatických proteinů, které rozpoznávají PAMP, ale také některé jiné škodliviny, které pronikly do buněčné cytoplazmy. Prozatím byly popsány čtyři inflamazomy, které se účastní vzniku dny (rozpoznávána je kyselina močová), Alzheimerovy choroby (amyloid), azbestózy a silikózy (asbestová vlákna, křemičité krystalky) a malárie (molekula hemu v hemoglobinu).

PAMP nebo jiné potenciálně poškozující struktury jsou rozpoznávány povrchovými (TLR) nebo nitrobuněčnými receptory (endoplazmatické TLR a cytoplazmatické NLR). Signál rozpoznání je přenesen na proteiny, které aktivují cytoplazmatický enzym kaspázu-1, jež představuje hlavní složku inflamazomu, protože bezprostředně vyvolává zánětovou kaskádu, tj. tvorbu endogenních pyrogenů (horečka) a cytokinů, hlavně interleukinů IL-1β a IL-18 a interferonu-γ (IFN-γ), které aktivují makrofágy (fagocytóza). Tyto inter-leukiny (ale i další prozánětové cytokiny a chemokiny) jsou produkovány a bezprostředně sekretovány do mezibuněčného prostoru jak volnými imunocyty (makrofágy, T a NK buňky) a granulocyty, tak buňkami cévní výstelky. Na tyto promotory zánětu pak bezprostředně navazuje lokální adaptivní imunitní odpověď.

Při aterogenezi dochází k chronické aktivaci zánětového aparátu na základě rozpoznávání škodlivé noxy, pravděpodobně dalším typem inflamazomu. Významný pokrok v porozumění tomuto procesu znamenal průkaz signální cesty rozpoznávání cholesterolu a modifikovaných lipidů jako endogenních PAMP (9, 10). Tvorba tukových proužků v prvním stadiu vzniku aterosklerotického plátu je doprovázena expresí vaskulární buněčné adhezivní molekuly 1 (VCAM 1) na endotelu, a to v místech, kde jak se předpokládá, došlo k jeho narušení (11), anebo jako odpověď na bioaktivní lipidy, např. oxidovaný LDL zachytávaný na cévní stěně. Zdravá cévní výstelka (endotel) je pro LDL neprostupná. Je-li však pozměněna jakýmkoliv procesem (chemicky, mechanicky prouděním krve např. v místech větvení nebo ohybu cév), stává se prostupnou. Indukci aterosklerotického procesu pak vyvolá hromadění LDL v intimě, kde se pomocí apolipoproteinu B vážou na proteoglykany extracelulární matrix cévní stěny. Oxidovaný LDL zároveň zesiluje expresi adhezních molekul na povrchu endotelových buněk a leukocytů, což adhezi leukocytů k endotelu dále zvyšuje. Adherované leukocyty pak pod vlivem chemokinů migrují do subendotelové vrstvy. Jejich usměrněný pohyb je regulován prostřednictvím chemokinů, hlavně monocytárně produkovaným chematraktantním proteinem-1 (monocyte chemoattractant protein-1 – MCP-1). Tuto chemokinovou produkci opět zvyšuje oxidovaný LDL a navíc leukocyty stimulované oxidovaným LDL uvolňují prozánětové mediátory, např. leukotrieny, prostaglandiny a stresové proteiny.

Výrazně prozánětové účinky má také oxid dusnatý, který je tvořen makrofágy. K iniciaci a k prohlubování aterosklerotického zánětového procesu rovněž přispívají tzv. konečné produkty pokročilých neenzymatických glykací, lipoxidace a proteinoxidací (AGE, ALE, AOPP) (12). Lokálně indukované cytokiny (chemokiny) pak atrahují mononukleáry a T buňky, které se na VCAM 1 vážou. Monocyty se transformují na makrofágy, zvyšuje se na nich exprese dalších receptorových molekul, zejména TLR a vychytávacích (scavenger) receptorů (13). Makrofágy tímto způsobem akumulují cholesterol a mění se na pěnové buňky. Současně se aktivují T buňky a produkují prozánětové mediátory (IFN-γ a jiné). Počínající zánět urychluje tvorbu aterosklerotického plátu a prohlubuje průběh onemocnění. Další progrese onemocnění pak záleží na ustavení rovnováhy v aktivitě pro- a protizánětových faktorů, mediátorů a cytokinů, které regulují apoptotickou odpověď, tvorbu kolagenu a reakci hladké svaloviny, což determinuje stabilitu plátu a tím i náchylnost k tvorbě trombu (14, 15) .

Ústřední buněčnou složku účastnící se primárně aterogenetického procesu představuje velmi heterogenní populace makrofágů. Rozmanitost jejich fenotypů je vyvolána různorodostí exogenních (ekologických) i endogenních podnětů (16), což determinuje jejich funkční specializaci při odpovědi na prakticky jakoukoliv signální molekulu nebo strukturu. Podobně jako Th1 a Th2 buňky se makrofágy kategorizují do dvou hlavních subpopulací: M1 a M2 (17). Jako M1 se označují prozánětové klasicky aktivované makrofágy hrající úlohu v imunitních reakcích (18). Subpopulace M2 mají stěžejní úlohu při hojení a při regulaci zánětového procesu (19). Makrofágy nesoucí různé fenotypy jsou v plátu lokalizovány odlišně. Polarizace makrofágové populace je pro aterosklerotický plát důležitá, protože jejich metabolicky a imunitně rozdílné produkty určují jeho progresi a osud (20).

Adaptivní imunita

Mechanismy adaptivní imunity představují druhou obrannou linii založenou na specifických mechanismech antigenního rozpoznávání prostřednictvím receptorů T buněk a pochodech vyúsťujících do tvorby specificky zaměřených protilátek.

Už kolem roku 1985 byla v aterosklerotických plátech prokázána přítomnost T buněk (21). Ukázalo se, že kolem 10 % zde přítomných T buněk rozpoznává chemicky modifikovaný (enzymaticky např. prostřednictvím myeloperoxidázy, sfingomyelinázy a sekreční fosfolipázy, nebo oxidovaný) LDL, a to prostřednictvím MHC antigenů II. třídy, T cytokinů a protilátek proti tomuto LDL (21–23) (Hansson et al. 1986; Hansson et al. 1989; Stemme et al. 1995; Hansson 2009).

Na experimentálním myším modelu bylo prokázáno, že v aterosklerotickém plátu se usazují jak CD4, tak CD8 T buňky, přičemž hned zpočátku procesu se objevují CD4 buňky, jimž jsou přisuzovány proaterogenetické účinky. Naopak, úloha CD8 buněk je při procesu aterogeneze za normálních podmínek méně významná, prokazuje se však, že mohou být aktivovány infekčním procesem a v konečné fázi pak aterogenezi urychlují (10, 24).

T buněčná odpověď začíná klasicky prezentací antigenu dendritickými buňkami, i když se mohou při tom účastnit i B buňky a makrofágy. Dendritické buňky fagocytují aterogenetické antigeny přítomné v arteriální intimě a transportují je do spádových lymfatických uzlin (26). Nabídka antigenu probíhá nejen v nich, ale také v místě léze, kdy se jí účastní lokální makrofágy i dendritické buňky, ale také neklasické buňky prezentující antigen jako endotelocyty a buňky hladké svaloviny (27). Tato lokální prezentace antigenu probíhající T buněčnou odpověď zesiluje.

Aterogenetické antigeny představují jak složky patogenních mikroorganismů uvedených v textu, tak antigeny vlastní, které však byly modifikovány peroxidací lipidů (28). Oxidačně modifikovaný LDL je autoantigen, který byl zjištěn v T-buňkách izolovaných z lidských aterosklerotických lézí (29) a rovněž byly proti němu u lidí i experimentálních zvířat stanoveny kolující specifické IgG protilátky (30, 31), což dokumentuje účast B buněčné složky imunity. B buňky nejen produkují antiaterogenní protilátky, ale i další faktory (cytokiny), které modulují další složky imunity včetně prezentace antigenu.

Jiný autoantigen účastnící se aterogenéze je ß₂-glykoprotein I (apolipoprotein H), což je protein vázající fosfolipidy v aterosklerotickém plátu u lidí. Autoprotilátky proti němu byly zjištěny nejen u aterosklerotických nemocných, ale také u dalších onemocnění doprovázených zánětovými procesy (lupus erythematodes, antifosfolipidový syndrom).

ZÁVĚR

Kardiovaskulární onemocnění končící infarktem myokardu nebo mozkovou příhodou, jehož příčinou je aterotrombotické onemocnění cév, patří v posledních letech k nejčastějším příčinám úmrtí na nesdělné choroby celosvětově, a to jak v rozvojových, tak průmyslově rozvinutých zemích (Global Health Observatory data, WHO: „Ischaemic heart disease and stroke are the world’s biggest killers, accounting for a combined 15 million deaths in 2015“). Ateroskleróza je dnes pokládána za chronické zánětové onemocnění. Výzkumy i klinická vyšetření za posledních 10 let přinesly velký pokrok v porozumění molekulární patogenezi aterosklerózy. Aterogenní proces regulují jak humorální a celulární, tak autoimunitní imunopatologické mechanismy. Tento nový přístup k tomuto závažnému a často fatálnímu onemocnění, otevírá nové možnosti léčby. Jeví se zcela reálné, že už v dohledné budoucnosti bude možné použít pro prevenci aterosklerózy protizánětové látky, případně různě konstruované vakcíny, a pro její léčbu aplikovat imunomodulátory a imunosupresiva (i odlišná od statinů), anebo různými protokoly navodit stav tolerance.

Souborný referát byl vypracován v rámci aktivit podporovaných výzkumným grantem RVO 67985904 a výzkumným záměrem PROGRES Q29/LF1.

Střet zájmů: žádný.

ADRESA PRO KORESPONDENCI:

prof. MUDr. Vladimír Bencko, DrSc.

Ústav hygieny a epidemiologie 1. LF UK a VFN Studničkova 7, 128 00 Praha 2

e-mail: vladimir.bencko@lf1.cuni.cz