Choroba kawasakiego
Patofizjologia i mechanizm
Choroba Kawasakiego (KD) to ostre, układowe zapalenie naczyń średniej wielkości, szczególnie tętnic wieńcowych, dotykające głównie dzieci poniżej 5. roku życia. Etiologia pozostaje nieznana, choć dane epidemiologiczne i immunologiczne wskazują na zakaźny czynnik wywołujący odpowiedź immunologiczną u predysponowanych genetycznie pacjentów. Patogeneza obejmuje aktywację zarówno wrodzonej, jak i adaptacyjnej odpowiedzi immunologicznej, z dominującą leukocytozą neutrofilową, proliferacją limfocytów CD8+ i komórek plazmatycznych produkujących IgA, a także wzrostem cytokin prozapalnych (TNF-α, IL-1, IL-6) i metaloproteinaz (MMP3, MMP9). Proces zapalny prowadzi do uszkodzenia śródbłonka, fragmentacji blaszki sprężystej wewnętrznej i powstawania tętniaków tętnic wieńcowych u 25-30% nieleczonych pacjentów, co może skutkować zawałem mięśnia sercowego lub nagłą śmiercią. Genetyczne warianty, m.in. w genie ITPKC i szlaku TGF-β, wpływają na podatność i przebieg choroby.
- Patogeneza choroby Kawasakiego – przegląd
- Mechanizmy immunologiczne w patogenezie choroby Kawasakiego
- Rola wrodzonych mechanizmów odpornościowych
- Rola adaptacyjnej odpowiedzi immunologicznej
- Cytokiny i mediatory zapalne
- Patofizjologia uszkodzenia naczyń w chorobie Kawasakiego
- Czynniki genetyczne w chorobie Kawasakiego
- Implikacje terapeutyczne wynikające z patogenezy
- Wnioski i przyszłe kierunki badań
Patogeneza choroby Kawasakiego – przegląd
Choroba Kawasakiego (Kawasaki disease, KD) jest ostrym, ogólnoustrojowym schorzeniem zapalnym dotykającym głównie małe dzieci, szczególnie poniżej 5. roku życia. Jest klasyfikowana jako układowe zapalenie naczyń, które przede wszystkim atakuje tętnice średniej wielkości, ze szczególnym uwzględnieniem tętnic wieńcowych.12 Etiologia choroby Kawasakiego pozostaje nieznana, pomimo intensywnych badań prowadzonych od ponad czterech dekad, co czyni ją jedną z największych zagadek pediatrycznych.34
Choroba Kawasakiego stała się wiodącą przyczyną nabytej choroby serca u dzieci w krajach rozwiniętych.56 Patofizjologicznie, KD najlepiej rozumieć jako zapalenie naczyń dotyczące nie tylko tętnic wieńcowych, ale również żył, naczyń włosowatych, małych tętniczek i większych tętnic.7 Bez odpowiedniego leczenia, u około 25-30% pacjentów dochodzi do rozwoju tętniaków tętnic wieńcowych, które mogą prowadzić do zawału mięśnia sercowego, a nawet nagłej śmierci u wcześniej zdrowych dzieci.89
Teorie etiologiczne
Najbardziej akceptowana teoria dotycząca etiologii choroby Kawasakiego sugeruje, że jest ona spowodowana przez powszechnie występujący czynnik zakaźny, który wywołuje bezobjawowe zakażenie u większości osób, ale prowadzi do choroby Kawasakiego tylko u niewielkiej podgrupy osób z predyspozycją genetyczną.1011 Dane epidemiologiczne silnie wskazują na zakaźną etiologię choroby Kawasakiego, co potwierdzają sezonowość występowania oraz obserwowane epidemie.1213
Obecność wyraźnej odpowiedzi limfocytów B IgA oraz limfocytów T CD8+ jest zgodna z adaptacyjną odpowiedzią immunologiczną na wewnątrzkomórkowy patogen, taki jak wirus wnikający przez powierzchnię błony śluzowej.14 Badania wykazały obecność cytoplazmatycznych ciałek inkluzyjnych w ostrym zapaleniu oskrzeli w chorobie Kawasakiego, które są zgodne z agregatami białek wirusowych i kwasów nukleinowych.1516 Dodatkowe badania wskazują, że ciałka inkluzyjne w KD zawierają RNA, ale nie DNA, i mogą być zidentyfikowane u 85% ofiar śmiertelnych w ostrej i późnej fazie KD, co sugeruje, że czynnikiem wywołującym KD może być wcześniej niezidentyfikowany, wszechobecny wirus RNA mogący powodować przetrwałe zakażenie.17
Ostatnie badania wskazują, że KD może być wywoływane przez różne czynniki zakaźne, a nie przez jeden konkretny patogen.18 Zaobserwowano również związek między wiatrem troposterycznym a nowymi przypadkami choroby Kawasakiego w Japonii, na Hawajach i w San Diego, co sugeruje możliwość przenoszenia przez wiatr czynnika zdolnego do wywoływania kaskady immunologicznej po wdychaniu przez dzieci z predyspozycją genetyczną.1920
Mechanizmy immunologiczne w patogenezie choroby Kawasakiego
Patogeneza choroby Kawasakiego obejmuje złożoną interakcję między wrodzoną i adaptacyjną odpowiedzią immunologiczną, prowadzącą do systemowego zapalenia naczyń.21 Proces ten można podzielić na kilka kluczowych etapów i mechanizmów.
Rola wrodzonych mechanizmów odpornościowych
Układ odpornościowy wrodzony jest aktywnie zaangażowany w stan zapalny w ostrej fazie KD, co obserwuje się poprzez dominującą leukocytozę neutrofilową i monocytozę, podwyższone poziomy wzorców molekularnych związanych z uszkodzeniem (DAMPs), takich jak białko grupy wysokiej ruchliwości 1 (HMGB1) i białka S100 u pacjentów z KD.22 Leukocytoza neutrofilowa występuje u większości dzieci z KD podczas ostrej fazy, charakteryzując się morfologicznie ziarnistościami toksycznymi i wakuolizacją cytotoksyczną, co ma tendencję do bycia wyższym u pacjentów z KD z współistniejącymi zmianami tętnic wieńcowych.23
W najwcześniejszych stadiach choroby komórki śródbłonka i błona środkowa naczyń stają się obrzęknięte, ale blaszka sprężysta wewnętrzna pozostaje nienaruszona. Następnie, około 7-9 dni po wystąpieniu gorączki, dochodzi do napływu neutrofilów, który szybko następuje po proliferacji limfocytów CD8+ (cytotoksycznych) i komórek plazmatycznych wytwarzających immunoglobulinę A.24 Komórki zapalne wydzielają różne cytokiny (czynnik martwicy nowotworów, czynnik wzrostu śródbłonka naczyniowego, czynnik chemotaktyczny i aktywujący monocyty), interleukiny (IL-1, IL-4, IL-6) i metaloproteinazy macierzy (głównie MMP3 i MMP9), które atakują komórki śródbłonka i prowadzą do kaskady zdarzeń prowadzących do fragmentacji blaszki sprężystej wewnętrznej i uszkodzenia naczyń.25
Rola adaptacyjnej odpowiedzi immunologicznej
Charakterystyczne dla KD jest występowanie przeważającej odpowiedzi komórek plazmatycznych wytwarzających IgA w tkankach tętniczych, co jest wyjątkowo nietypowe dla tkanki nielimfoidalnej i nieśluzówkowej.26 Obecność odpowiedzi oligoklonalnej IgA wskazuje na specyficzną odpowiedź immunologiczną, potencjalnie skierowaną przeciwko antygenom zaangażowanym w patogenezę choroby, takim jak czynnik etiologiczny.27
Badania wykazały również zwiększoną ekspresję ligandu CD40 (CD40LG) na komórkach T CD4+ i CD8+ oraz płytkach krwi u pacjentów z chorobą Kawasakiego, która była znacząco wyższa niż u kontrolnych pacjentów gorączkujących, zmniejszając się znacząco 3 dni po leczeniu IVIG. Ekspresja CD40LG na komórkach T CD4+ i płytkach krwi korelowała z występowaniem zmian w tętnicach wieńcowych u pacjentów z KD.28
Cytokiny i mediatory zapalne
W patogenezie choroby Kawasakiego kluczową rolę odgrywają liczne cytokiny prozapalne i mediatory zapalne. Badania wykazały, że wysokie poziomy czynnika martwicy nowotworów alfa (TNF-α) są znaczące w naczyniach wieńcowych pacjentów ze zmianami sercowymi, co może sugerować bardziej specyficzną terapię (anty-TNF alfa) w przypadkach uszkodzenia serca lub opornej odpowiedzi na leczenie.29
Czynnik wzrostu śródbłonka naczyniowego (VEGF) jest ważnym czynnikiem w mediowaniu stanu zapalnego w chorobie Kawasakiego. Podwyższone poziomy VEGF są związane z ryzykiem rozwoju zmian tętnic wieńcowych (CALs) u pacjentów z KD. Wyniki badań wykazały znaczącą dodatnią korelację VEGF z CRP oraz płytkami krwi u pacjentów z KD zarówno przed podaniem IVIG, jak i po podaniu IVIG w ostrych fazach.30 Badania potwierdziły zaangażowanie VEGF w ogólnoustrojowe zapalenie naczyń w KD, a wysokie poziomy VEGF mogą być kolejnym czynnikiem ryzyka dla CALs poza opornością na IVIG.31
Aktywacja inflamasomu NLRP3 i następująca dojrzewanie i wydzielanie interleukiny-1 (IL-1) odgrywają kluczową rolę w rozwoju zapalenia naczyń w KD zarówno u ludzi, jak i u myszy.32 Dlatego autofagia i mitofagia mogą odgrywać ważną rolę w zapobieganiu zmianom sercowo-naczyniowym w zapaleniu naczyń KD poprzez zmniejszenie/hamowanie aktywacji NLRP3, jego konsekutywnego wydzielania IL-1 i wynikających z tego uszkodzeń tkanek.33
Nowe badania wskazują również na rolę białka HMGB1 i jego receptora RAGE w patogenezie KD. Badania wykazały, że ekspresja HMGB1, RAGE i NF-κB była znacząco zwiększona w ostrej fazie u dzieci z KD, co miało dużą wartość dla wczesnej diagnozy KD, a ekspresja HMGB1, RAGE i NF-κB w grupie z uszkodzeniem tętnic wieńcowych (CAL) była znacząco wyższa niż w grupie bez uszkodzenia (NCAL), co wskazuje, że uczestniczą one w powstawaniu i rozwoju uszkodzenia wieńcowego w KD.34
Patofizjologia uszkodzenia naczyń w chorobie Kawasakiego
Fazy uszkodzenia naczyń
Patofizjologia choroby Kawasakiego obejmuje trzystopniowy proces, który jest charakteryzowany przez martwicze zapalenie tętnic, podostre/przewlekłe zapalenie naczyń oraz proliferację miofibroblastyczną światła naczyń.3536 Procesy te rozpoczynają się w pierwszych 2 tygodniach po wystąpieniu gorączki.
Martwicze zapalenie tętnic (NA) rozpoczyna się na powierzchni śródbłonka światła naczynia i prowadzi do powstania dużych tętniaków, które mogą pęknąć lub ulec zakrzepicy. Podostre/przewlekłe zapalenie naczyń (SA/C) zaczyna się w przydance i jest ściśle związane z proliferacją miofibroblastyczną światła naczyń (LMP). Proliferacja miofibroblastyczna (LMP) składa się z aktywnie proliferujących miofibroblastów pochodzących z komórek mięśni gładkich i ich produktów macierzy, i może prowadzić do postępującego zwężenia światła tętnic.37
NA ustępuje w pierwszych 2 tygodniach, podczas gdy podostre/przewlekłe zapalenie naczyń i LMP mogą utrzymywać się przez miesiące lub lata.38 W ciężko dotkniętych naczyniach błona środkowa rozwija stan zapalny z martwicą komórek mięśni gładkich. Blaszki sprężyste wewnętrzna i zewnętrzna mogą się rozdzielić, prowadząc do powstania tętniaków.39
W ciągu następnych kilku tygodni do miesięcy aktywne komórki zapalne są zastępowane przez fibroblasty i monocyty, a w ścianie naczynia zaczyna tworzyć się tkanka łączna włóknista. Błona wewnętrzna proliferuje i grubieje. Ściana naczynia ostatecznie staje się zwężona lub zamknięta z powodu stenozy lub zakrzepu.40 Śmierć sercowo-naczyniowa może nastąpić w wyniku zawału mięśnia sercowego wtórnego do zakrzepicy tętniaka wieńcowego lub pęknięcia dużego tętniaka wieńcowego.41
Zmiany histopatologiczne
Histologicznie zapalenie tętnic wieńcowych rozpoczyna się 6-8 dni po wystąpieniu KD i prowadzi bezpośrednio do stanu zapalnego wszystkich warstw tętnicy. Stan zapalny rozprzestrzenia się całkowicie wokół tętnicy; w rezultacie elementy strukturalne tętnicy ulegają intensywnemu uszkodzeniu; tętnica zaczyna się rozszerzać. Naciek komórek zapalnych utrzymuje się do około 25. dnia choroby, po czym liczba komórek zapalnych stopniowo maleje.42
Zapalenie tętnic w KD charakteryzuje się stanem zapalnym ziarniniakowym, który składa się z ciężkiej akumulacji monocytów/makrofagów. Uważa się, że nieprawidłowa aktywacja monocytów/makrofagów jest zaangażowana w powstawanie zmian naczyniowych.43 Badania wykazały również, że limfocyty T CD8 i makrofagi infiltrują tętniaki tętnic wieńcowych w ostrej fazie choroby Kawasakiego.44
Nieprawidłowości histologiczne w KD obejmują uogólnione układowe zapalenie naczyń, głównie naczyń średniej wielkości, zwłaszcza tętnic wieńcowych. W początkowych stadiach zapalenia naczyń występuje obrzęk komórek śródbłonka z degeneracją jądrową, po którym następuje obrzęk i zapalenie warstwy przydanki. W wyniku utraty integralności strukturalnej dochodzi do tworzenia tętniaków.45
Czynniki genetyczne w chorobie Kawasakiego
Predyspozycja genetyczna jest wskazywana przez uderzająco wysoki wskaźnik zachorowalności na chorobę Kawasakiego u dzieci pochodzenia azjatyckiego oraz przez zwiększoną częstość występowania u krewnych pierwszego stopnia dotkniętych pacjentów.4647 Wiele genów kandydujących zostało wcześniej zasugerowanych, albo jako geny podatności na rozwój KD, albo zwiększające ryzyko tętniaków tętnic wieńcowych (CAA).48
Wariacja w genie ITPKC została powiązana ze zwiększonym ryzykiem choroby Kawasakiego. Gen ITPKC dostarcza instrukcji do wytwarzania enzymu zwanego kinazą C 1,4,5-trifosforanu inozytolu. Ten enzym pomaga ograniczyć aktywność komórek układu odpornościowego zwanych limfocytami T. Badacze sugerują, że wariacja genu ITPKC może zakłócać zdolność organizmu do zmniejszania aktywności limfocytów T, prowadząc do stanu zapalnego, który uszkadza naczynia krwionośne i powoduje objawy choroby Kawasakiego.49
Genetyczne warianty w szlaku transformującego czynnika wzrostu (TGF-β), kluczowego peptydu o funkcjach regulacyjnych w aktywacji limfocytów T i przebudowie sercowo-naczyniowej, wpływają na podatność na KD, wynik choroby i odpowiedź na terapię.50 Ponadto, zwiększona częstość alleli związanych z podwyższonymi poziomami czynnika martwicy nowotworów alfa (TNF-α) została stwierdzona u pacjentów z KD.51
Coraz więcej dowodów sugeruje, że czynniki środowiskowe mogą wpływać na podatność na KD lub ją modulować.52 Chociaż trwa debata na temat potencjalnych czynników przyczynowych i roli narażenia środowiskowego, istnieje szeroki konsensus, że złożony wzorzec genetyczny dziedziczony w sposób nie-mendlowski kształtuje podatność na KD.53
Implikacje terapeutyczne wynikające z patogenezy
Zrozumienie patogenezy choroby Kawasakiego ma kluczowe znaczenie dla opracowania skutecznych strategii terapeutycznych. Obecne leczenie jest głównie ukierunkowane na blokowanie lub zmniejszanie stanu zapalnego w tętnicach wieńcowych.54
IVIG i mechanizmy działania
Immunoglobulina dożylna (IVIG) jest głównym filarem leczenia KD i wykazano, że konsekwentnie zmniejsza ryzyko tętniaków tętnic wieńcowych do mniej niż 5%.55 Jednak dokładny mechanizm immunomodulacji pozostaje niejasny. Zaproponowano dwa możliwe wyjaśnienia: neutralizację superantygenów, które wiążą się niespecyficznie z receptorami na komórkach prezentujących antygen, oraz wiązanie gammaglobuliny z FcγR1, prowadzące do szybkiego obniżenia burzy cytokinowej.56
Badania wykazały, że IVIG może hamować interakcję między komórkami NK a komórkami śródbłonka, sugerując potencjalny mechanizm jego efektów terapeutycznych w KD.57 Proponowane mechanizmy obejmują dostarczanie przeciwciał antyidiotypowych, usuwanie autoprzeciwciał przez wiązanie z receptorami Fc, blokowanie cząsteczek adhezyjnych oraz aktywację receptora hamującego Fc (tj. FcγRIIB) na makrofagach. IVIG ma potencjał neutralizowania cytokin i superantygenów, a także zwiększania aktywności supresyjnej limfocytów T.58
Badania wykazały, że IVIG ma efekt hamujący na receptory FcγR z makrofagów pochodzących z monocytów. Infuzja po IVIG prowadzi do down-regulacji FcγRIA i FcγR3A, tłumiąc w ten sposób monocyty i makrofagi pochodzące z monocytów (MDMs).59 IVIG hamuje również tworzenie sieci zewnątrzkomórkowych neutrofili (NETosis), co może przyczyniać się do jego korzystnych efektów w leczeniu KD.60
Dodatkowe strategie terapeutyczne
Ze względu na rolę aktywowanych limfocytów T w patogenezie zapalenia naczyń u pacjentów z chorobą Kawasakiego, inhibitory limfocytów T, takie jak cyklosporyna, zostały zasugerowane jako opcja leczenia dla opornej choroby Kawasakiego.61 Właściwości przeciwzapalne metotreksatu (MTX) w niskich dawkach doprowadziły do jego stosowania w leczeniu chorób autoimmunologicznych, w tym reumatoidalnego zapalenia stawów. Chociaż dokładny mechanizm, w którym MTX w niskich dawkach moduluje stan zapalny, jest nieznany, prawdopodobne jest, że wpływa on na różne poziomy kaskady patofizjologicznej, podobnie jak w chorobie Kawasakiego.62
Dodatkowa wartość terapii adjuwantowej kortykosteroidami u pacjentów szczególnie narażonych na powikłania wieńcowe została wykazana w populacjach japońskich, ale identyfikacja pacjentów wysokiego ryzyka okazała się trudna w etnicznie zróżnicowanych populacjach.63 Zabiegi plazmaferezy wydają się również skuteczne w kontrolowaniu postępu choroby i nie powinny być opóźniane u pacjentów nieodpowiadających na początkowe leczenie immunomodulacyjne.64
Biorąc pod uwagę rolę czynnika martwicy nowotworów alfa (TNF-α) w patogenezie KD, terapie anty-TNF alfa mogą być przydatne w przypadkach uszkodzenia serca lub oporności na standardowe leczenie.65 Ponadto, ze względu na centralną rolę szlaku IL-1 w patogenezie KD, terapie ukierunkowane na ten szlak mogą również oferować korzyści terapeutyczne.66
Wnioski i przyszłe kierunki badań
Mimo znacznego postępu w zrozumieniu patogenezy choroby Kawasakiego, wiele aspektów tej enigmatycznej choroby pozostaje niewyjaśnionych. Identyfikacja etiologii lub etiologii KD będzie miała wyraźny wpływ na diagnozę i leczenie oraz może prowadzić do spostrzeżeń dotyczących innych nierozwiązanych stanów, takich jak sarkoidoza i choroba Behceta, które podejrzewa się o posiadanie komponentu środowiskowego.67
Ostatnie postępy w genomice i sekwencjonowaniu RNA zaczynają ujawniać specyficzną dysfunkcję odpowiedzi immunologicznej w KD, co może prowadzić do nowych metod diagnostycznych i terapeutycznych dla tej ważnej choroby dziecięcej.68 Badania nad etiopatogenezą choroby Kawasakiego są nadal prowadzone w celu dokładnego wyjaśnienia mechanizmów i znalezienia bardziej ukierunkowanych podejść terapeutycznych oraz środków zapobiegawczych przeciwko sekwelom sercowym.69
Główne pozostające pytania badawcze dotyczą czynników zakaźnych najbardziej prawdopodobnie wywołujących odpowiedź immunologiczną charakterystyczną dla choroby Kawasakiego; potencjalnego wpływu niezakaźnych wyzwalaczy środowiskowych; oraz czynników genetycznych, które mogą wyjaśnić, dlaczego niektóre dzieci są bardziej podatne.70 Pełniejsze zrozumienie patogenezy KD może prowadzić do opracowania bardziej specyficznych i skutecznych strategii terapeutycznych ukierunkowanych na leżące u podstaw mechanizmy choroby, potencjalnie zmniejszając ryzyko powikłań sercowo-naczyniowych i poprawiając długoterminowe wyniki u dzieci dotkniętych tą chorobą.
Kolejne rozdziały
Zapraszamy do dalszego czytania naszego leksykonu.
Wybierz kolejny rozdział z menu poniżej, aby otworzyć nową podstronę kompedium wiedzy i uzyskać szczegółowe informację o leku, substancji lub chorobie.