Imunita při nejčastějších nesdělných chorobách, ateroskleróze a zhoubných novotvarech

Overview

K nesdělným chorobám, které nejvíce postihují populaci lidí v globálním měřítku, patří již po desetiletí kardiovaskulární nemoci a zhoubné novotvary. Obojí provázejí charakteristické imunitní projevy, které jsou sice v principu totožné, ale v řadě podstatných aspektů se odlišují. Ještě v osmdesátých letech 20. sto-letí převládal všeobecný názor, že ateroskleróza má multifaktoriální genezi, tedy že na vzniku a vývoji patologického procesu v tepnách vyúsťujícího v ukládání cholesterolového plátu se podílí více příčin jak zevního, tak i vnitřního prostředí. Za externí aterogenetické příčiny se pokládaly vysoký příjem energie (nadměrná spotřeba živočišných tuků a glycidů), nedostatek pohybové aktivity, kouření a znečištěné prostředí, za endogenní faktory pak geneticky determinované vady lipidového metabolismu. O infekčních příčinách a úloze imunity se prakticky neuvažovalo.

Účast imunity při nádorovém procesu byla předmětem úvah dokonce už od začátku 20. století. V oné době se o imunitě vědělo pouze to, že je namířena proti původcům infekčních onemocnění, ale o strukturální podstatě a funkci imunitního systému prakticky nebylo nic známo. Později se ukázalo, že imunita může mít, co se týče nádorů dvojí funkci: ničí nádorové buňky a potlačuje jejich růst, ale také tím, že selektuje životaschopnější nádorové buňky, růst nádoru podporuje. Právě účast imunity při nádorovém procesu umožňuje využít biologické terapie (imunoterapie) pro léčbu nádorových onemocnění.

Klíčová slova:

aterogeneze – vyškolená přirozená imunita – zánět – terciární lymfoidní tkáň – imunologický dozor – nádorová imunoeditace

ATEROSKLERÓZA A IMUNITA

Příčiny vzniku aterosklerózy

Na možnou účast imunity při aterogenetickém procesu se poukazovalo již od sedmdesátých let 20. století, ale většina odborné veřejnosti tomu nevěnovala pozornost. Léčení aterosklerózy bylo tehdy zaměřeno především na dietní opatření, a to hlavně na snižování hladiny cholesterolu (1), i když už bezmála sto let předtím R. Virchow (1821–1902) předpokládal, že aterogenezi vyvolává zánět (2). Názory na příčiny aterogeneze se začaly postupně měnit teprve od počátku 21. století. Řada autorů přinesla důkazy, že u aterogenetických pacientů lze zjistit specifické protilátky proti řadě infekčních agens, tudíž že aterogeneze může mít infekční příčiny (3). Mezi závažné patogeny vyvolávající aterogenetický proces jsou dnes počítány viry (např. virus Epstein-Barrové, herpes simplex a cytomegaloviry), z bakterií hlavně Helicobacter pylori a Chlamydia (Chlamydiphila) pneumoniae. Z urychlení aterogenetického procesu se podezřívají také některá další chronická onemocnění (chronická bronchitida, periodontitida aj.). Od začátku devadesátých let 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 (4, 5) a rovněž tak i přítomnost patogenů a jejich DNA v aterosklerotických plátech prokazovaná elektronopticky i imunofluorescenčně, i stanovením kolujících bakteriálních toxinů, antivirových a antibakteriálních protilátek, cytokinů monocytárně-makrofágového původu a také vysokých hladin C-reaktivního proteinu, který je významným markerem zánětu (6), svědčí o účasti patogenů při vzniku aterogeneze. Tato zjištění jsou považována za primární rizikové faktory etiopatogeneze aterosklerózy a za přímou predikci kardiovaskulárního onemocnění. Infekční agens podporují také klinické důkazy, neboť mnoho pacientů s infarktem nebo mozkovou příhodou bylo několik týdnů předtím léčeno na bakteriální či virovou infekci. Definitivní průkaz založený na důkazu příčinných souvislostí mezi infekcí a aterosklerózou však dosud chybí (7) a ani není známo, zda vůbec a do jaké míry ovlivňuje aterosklerotický proces léčba antibiotiky.

Úloha zánětu a tzv. vyškolené přirozené imunity při aterogenezi

Hlavními celulárními imunitními vektory, které se účastní zánětu v aterosklerotickém plátu, jsou populace monocytů/makrofágů. Ke chronicitě zánětu přispívá hlavně přirozená, tzv. vyškolená imunita (trained immunity) (8). Po desetiletí imunologové předpokládali, že oproti imunitě adaptivní, přirozená imunita imunologickou paměť nemá. V posledních letech však řada prací přinesla nezvratné důkazy, že přirozená imunita je také schopna se přizpůsobovat, a „pamatovat si“: při opětovném setkání se s molekulárními vzory (PAMP – Pathogen Associated Molecular Patterns) a v případě aterosklerózy také s oxidovanými lipoproteinovými částicemi (oxLDL) dojde k epigenetickým modifikacím a metabolickým změnám a přeprogramování monocytů a přirozených zabíječů (NK-buňky), takže se zvýší produkce nespecifických humorálních faktorů (cytokinů) i celková pohotovost přirozené imunity proti reinfekci (9, 10). Je ovšem samozřejmé, že do procesu tvorby aterogenetického plátu vstupují později také mechanismy adaptivní specifické imunitní odpovědí, jako jsou kooperující T a B buněčné subpopulace, hierarchická orchestrace cytokinů a dalších humorálních faktorů. Tyto vektory však nejsou jako u nádorů zaměřeny proti vlastním buňkám, ale především proti PAMP signálům modifikovaných lipidů (cholesterolu).

Vznik strukturované terciární lymfoidní tkáně

V aterosklerotickém plátu se postupně začíná vytvářet strukturovaná lymfoidní tkáň analogická sekundární lymfoidní tkání, která se označuje jako ATLO (Artery Tertiary Lymphoid Organ) (11). Na rozdíl od primárních a sekundárních imunokompetentních tkání a orgánů, jako je thymus, kostní dřeň, lymfatické uzliny, slezina, mandle, apendix a Peyerovy plaky, které se primárně zakládají v průběhu embryonálního vývoje, ATLO vznikají de novo až v pozdějších letech, jako následek chronických neinfekčních zánětů provázejících různá nesdělná onemocnění.

Vývoj ATLO probíhá ve třech fázích. V první fázi se zakládá souběžně s formací ateromu a nemá ještě zcela vyvinuté specifické struktury, kde by umožnily vznik imunokompetentních buněk, ale už produkuje příslušné faktory nutné pro jejich diferenciaci. Druhá fáze je charakterizována novotvorbou drobných lymfatických cévek, které se napojují na stěnu arterie. V konečné fázi se dotváří morfofunkční struktura, která je zcela srovnatelná se sekundární lymfatickou tkání. Obsahuje také vysoce morfologicky vyvinuté lymfatické uzlíky (folikuly) s charakteristickými zárodečnými (germinálními) centry, v nichž se vyvíjejí různé typy imunokompetentních buněk od makrofágů aktivně pohlcujících cizorodé částice po plazmacyty, které tvoří specifické protilátky (12).

NÁDORY A IMUNITA

Může imunita ochraňovat růst zhoubného novotvaru aneb imunologický dozor ano či ne?

Myšlenku, že by imunita mohla chránit rostoucí zhoubný novotvar, vyslovil jako první začátkem minulého století P. Ehrlich (1909) (13), protože ze zkušenosti usuzoval, že nádory vznikají především u dlouhožijících živočichů. To však v tehdejších podmínkách imunologické metodologie nebylo možné prokázat. Trvalo pak téměř půl století než sir M. F. Burnet (14) a L. Thomas (15) vyslovili hypotézu imunologického dozoru a kdy téměř bezprostředně na to, počátkem šedesátých let popsali G. Klein et al. specifické nádorové antigeny, což potvrdilo účast imunity v nádorovém procesu (16). O 10 let později však následující studie účast imunitního dozoru nepotvrdily. Prokázalo se totiž, že nádory vznikají spontánně, anebo je lze vyvolat karcinogenními faktory nejen u imunologicky normálních myší, ale také u imunodeficitních (athymických) myší. Vzhledem k těmto nálezům byla hypotéza imunologického dozoru při onkogenezi mnoha odborníky odmítána. Argumentovalo se hlavně tím, že nádorové buňky nevysílají dostatečně silné „signály nebezpečí“, aby došlo k indukci imunitní odpovědi. Jiní autoři se zase přikláněli k názoru, že imunita ignoruje, nebo při nejmenším toleruje nádorové buňky, které se vlastně vyvinuly z původně normálních buněk blastickou transformací, anebo že stálá aktivace prozánětové větve přirozené imunity zabraňuje plnit její imunoprotektivní funkce, čímž usnadňuje nádorovou buněčnou transformaci i růst nádoru (17).

Počátkem devadesátých let 20 století byla hypotéza imunitního dozoru znovu přehodnocena. Stalo se to vzhledem k vylepšeným modelům imunodeficitních myší a objevu úlohy interferonu γ (IFN-γ), kterou hraje při odvržení transplantovaných nádorů. To, že imunitní systém opravdu potlačuje nádorový růst, pak bylo potvrzeno i dalšími autory (např. 18).

Dvojí úloha imunity

Imunitní systém likviduje viry vyvolávající nádorové bujení. Na druhé straně však zároveň zabraňuje vzniku a rozvoji zánětového mikroprostředí, které by eliminovalo invadující patogenní činitele, což v konečném důsledku indukci nádoru napomáhá. Co se však přímo týče vzniku nádoru, jeho růstu a šíření, má pak imunita nesporně dvojí, vzájemně protikladnou úlohu (19). Nejen že ničí nádorové buňky a tím potlačuje jejich další množení, ale naproti tomu také jejich množení a růst podporuje, protože selektuje životaschopnější buňky, které jsou vůči imunitnímu zásahu odolnější. V ložisku nádoru se tak vytváří specifické mikroprostředí umožňující nejen přežívání těchto buněk, ale usnadňující i jejich množení. Nádor roste a navíc se jeho metastázy šíří do okolních tkání.

IMUNOEDITACE ANEB 3E

Duální úloha imunity v maligním procesu se v současné době označuje jako nádorová imunoeditace (20, 21). Jde o koncepci, která popisuje vzájemnou interakci nádorových buněk a imunokompetentních buněk a imunitních humorálních faktorů. Během imunoeditace se selektují klony méně imunogenních nádorových buněk, tzn. buněk exprimujících antigeny, které nevyvolávají imunitní odezvu. Proces interakce nádoru a imunitního systému se dělí do tří fází označovaných jako 3E: eliminace (destrukce), equilibrium (rovnováha) a escape (únik).

Fáze eliminace

Je to vlastně klasický imunologický dozor. Zahrnuje buňky a humorální faktory jak přirozené, tak adaptivní specifické imunitní odpovědi, které blokují (kontrolují) růst nádoru a vedou k jeho destrukci (eliminaci). Hlavními buněčnými efektory jsou NK-buňky a T-buňky, které jsou aktivovány prozánětovými cytokiny produkovanými makrofágy, maligními a stromálními buňkami. NK-buňky infiltrují nádor a jeho buňky zabíjejí systémem perforin/granzym. Fáze eliminace se ještě rozděluje na čtyři podfáze, které zahrnují: imunitní rozpoznávání, produkci protinádorových chemokinů, produkci reaktivních kyslíkových a dusíkových radikálů a nakonec diferenciaci cytotoxických CD⁺ T-buněk neboli NK-T-buněk. Nemusí však dojít k destrukci všech maligních buněk a nádor přechází do rovnovážné fáze.

Fáze rovnováhy

Představuje, co se týče délky trvání, nejdelší období v procesu imunoeditace. Nádorové buňky, které destrukci v předchozí fázi eliminace unikly, nenesou imunogenní fenotyp, ale jsou geneticky nestabilní a dochází v nich k četným mutacím i ke změnám vyvolaným epigenetickými mechanismy. Maligní tkáň je imunitním systémem udržována v klidovém, homeostatickém stavu. Probíhající genetické a epigenetické změny vedou k produkci klonů buněk nejen málo imunogenních, ale také odolnějších vůči buněčným i humorálním faktorům vlastní imunity. Maligní buňky se zde nacházejí v relativně malých počtech, klinicky prakticky nezjistitelných. Stále jsou však podrobovány selekci, což trvá někdy celá léta, kdy se mezi nimi objevují nové a nové varianty, které už jsou zcela rezistentní vůči imunitním zásahům a které nakonec přecházejí do poslední fáze imunoeditačního procesu, do fáze úniku. Existenci rovnovážné fáze potvrzují případy, kdy příjemci byl od dárce, jemuž bylo nádorové onemocnění vyléčeno, transplantován orgán, v němž se po určité době nádor opětně vyvinul (22).

Fáze úniku

Jako únik se označuje stav, kdy se v nádoru ustavuje mikroprostředí, které umožňuje nekontrolovatelný růst nádoru, který se již klinicky projevuje. Nádorové buňky se neustále dělí a šíří se do dalších tkání a orgánů (nádorové metastáze). Do prostředí nádoru pronikají imunokompetentní buňky (T i B), což je považováno za zásah specifické adaptivní imunity proti nádoru a další typy buněk nespecifické imunity, jako jsou monocyty/makrofágy, NK- a NK-T-buňky, neutrofily, dendritické buňky a také vaskulární endoteliální buňky secernující růstové faktory a chemokiny potřebné k neovaskularizaci, protože růst nádoru je závislý na přísunu živin. Imunita nositele nádoru je namířena proti různým víceméně potenciálním maligním buněčným variantám, ale rezistentní buňky, které se selektovaly během rovnovážné fáze, nezasahuje. K úniku rakovinových buněk z dosahu imunity ještě napomáhá řada dalších mechanismů, mezi jinými např. ztráta exprese klasického hlavního histokompatibilního komplexu I (MHC I) (HLA-A, HLA-B- HLA-C), která byla zjištěna až u 90 % nádorů (23). Mikroprostředí nádoru je sice imunitně velmi komplexní a imunosupresivní, ale paradoxně poskytuje sofistikovanou ochranu maligním buňkám. Jakmile nádor dospěje do této fáze, nezbývá než použít zcela neimunologické prostředky a postupy k jeho konečné likvidaci, např. chirurgické odstranění nebo chemo- a radioterapii nebo aplikovat některý z mnoha způsobů biologické léčby.

Biologická léčba

Potvrzení o účasti imunity v procesu karcinogeneze umožnilo využití množství různorodých přístupů k léčbě nádorů, které však mají jediný základní cíl, likvidovat nádorové buňky, jejich množení a šíření do zdravých tkání. Tyto léčebné přístupy lze obecně označit jako biologická léčba, imunoterapie či cílená léčba. Tento relativně nový přístup v protinádorové terapii využívá efektorové imunitní buňky (makrofágy, NK-buňky, T-lymfocyty aj.), vakcinace a také aplikace cytokinů i řady konstruktů monoklonálních protilátek, které jsou namířeny proti specifickým nádorovým antigenům, včetně řady dalších biologicky aktivních látek, enzymů, oligonukleotidů apod. (24–26).

ZÁVĚR

Závěrem je třeba uvést, že toto sdělení mělo v úmyslu upozornit širokou odbornou veřejnost nejen na současné pohledy na podíl imunologických aspektů v kontextu vzniku a průběhu kardiovaskulárních nemocí a maligních novotvarů. Hlavním cílem autorů bylo vést čtenáře k zamyšlení, zda už není čas na podstatné změny přístupů jak k jejich prevenci, tak i léčbě, což se týká zvláště aterosklerózy.

U zhoubných novotvarů pak bylo cílem zmínit, k jakým proměnám došlo v našem nazírání na jednotlivé fáze vývoje zhoubných novotvarů a zároveň poukázat na nové, do nedávna netušené možnosti terapie nádorů, které nabízí široká škála přístupů nádorové imunoterapie.

Referát byl vypracován v rámci aktivit podporovaných výzkumným grantem RVO 61388971a výzkumným záměrem PROGRES Q29/LF1.

Konflikt zájmů: žádný.

ADRESA PRO KORESPONDENCI:

prof. MUDr. Vladimír Bencko, DrSc.

Ústav hygieny a epidemiologie

1. lékařská fakulta Univerzity Karlovy

Albertov 7, 128 00 Praha 2

e-mail: vladimir.bencko@lf1.cuni.cz