Choroba rąk, stóp i jamy ustnej
Patofizjologia i mechanizm
Choroba rąk, stóp i jamy ustnej (HFMD) jest wysoce zakaźną infekcją wirusową wywoływaną głównie przez enterowirusy z rodziny Picornaviridae, w tym Coxsackie A16, Enterowirus 71 (EV-A71) oraz Coxsackie A6. Okres inkubacji wynosi 3-6 dni, a transmisja odbywa się drogą fekalno-oralną, oralno-oralną, kropelkową oraz przez kontakt z płynem pęcherzykowym i zanieczyszczonymi powierzchniami. Po implantacji wirusa w błonie śluzowej jamy ustnej i jelita cienkiego następuje replikacja w tkankach limfoidalnych, a następnie rozprzestrzenianie do regionalnych węzłów chłonnych i wiremia, która umożliwia szerzenie się wirusa do skóry, błon śluzowych, OUN, serca i wątroby. Charakterystyczne zmiany pęcherzykowe wynikają z apoptozy keratynocytów i nacieku limfocytarnego. Receptory takie jak hSCARB2, PSGL-1 i KREMEN1 odgrywają kluczową rolę w wnikaniu wirusa do komórek, a mechanizmy unikania odpowiedzi immunologicznej obejmują działanie proteaz wirusowych, blokowanie szlaku interferonów typu I oraz obniżenie ekspresji MHC I.
- Patogeneza choroby rąk, stóp i jamy ustnej
- Wczesne etapy zakażenia – implantacja i replikacja wirusa
- Wiremia i rozsiew choroby
- Interakcje wirusa z receptorami komórkowymi
- Mechanizmy neuroinwazji i powikłania neurologiczne
- Mechanizmy odporności i unikania odpowiedzi immunologicznej
- Czynniki ryzyka ciężkiego przebiegu choroby
- Powikłania systemowe i późne następstwa
- Potencjalne strategie terapeutyczne i profilaktyczne
- Podsumowanie mechanizmów patogenetycznych HFMD
Patogeneza choroby rąk, stóp i jamy ustnej
Choroba rąk, stóp i jamy ustnej (HFMD – Hand, Foot and Mouth Disease) jest wysoce zakaźną chorobą wirusową, wywoływaną przez enterowirusy należące do rodziny Picornaviridae. Najczęstszymi czynnikami etiologicznymi są wirusy Coxsackie A16 (CV-A16), Enterowirus 71 (EV-A71) oraz Coxsackie A6 (CV-A6). Choroba ta dotyka głównie dzieci poniżej 10 roku życia, jednak może również występować u dorosłych.123
Drogi transmisji wirusa
HFMD rozprzestrzenia się poprzez kilka głównych dróg transmisji:
- Droga fekalno-oralna – przez kontakt z zakażonym kałem
- Droga oralno-oralna – poprzez ślinę i wydzieliny z gardła
- Droga kropelkowa – przez wydzieliny z dróg oddechowych
- Kontakt z płynem pęcherzykowym ze zmian skórnych
- Kontakt z zanieczyszczonymi powierzchniami i przedmiotami
Pacjenci są najbardziej zakaźni w pierwszym tygodniu choroby, jednak wydalanie wirusa z kałem może utrzymywać się przez okres od 4 do 8 tygodni po ustąpieniu objawów. W przypadku zakażenia EV-A71, wiremia w gardle może utrzymywać się do 2 tygodni, a wirus może być izolowany z kału nawet do 11 tygodni.256
Wczesne etapy zakażenia – implantacja i replikacja wirusa
Okres inkubacji HFMD waha się od 3 do 6 dni. Po przedostaniu się do organizmu, patogeny przechodzą następujące etapy:13
Implantacja pierwotna
Pierwszym etapem zakażenia jest implantacja cząstek wirusowych w błonie śluzowej jamy ustnej i jelita krętego. W przypadku EV-A71, początkowa faza replikacji odbywa się w tkankach limfoidalnych krypt migdałkowych oraz kępkach Peyera jelita cienkiego. Wirus wykazuje preferencje do infekowania komórek kubkowych jelita, co wiąże się z wysoką ekspresją receptora hSCARB2 w tych komórkach.738
Replikacja i rozprzestrzenianie do układu limfatycznego
Po początkowej implantacji, wirus rozprzestrzenia się do regionalnych węzłów chłonnych (szyjnych głębokich i krezkowych), gdzie następuje dalsza replikacja. Proces ten zachodzi w ciągu pierwszych 24 godzin po zakażeniu. W większości przypadków, odpowiedź immunologiczna kontroluje zakażenie na tym etapie i pacjenci pozostają bezobjawowi.913
Wiremia i rozsiew choroby
Jeśli zakażenie nie zostanie opanowane na wczesnym etapie, w ciągu 72 godzin dochodzi do wiremii, a wirus rozprzestrzenia się do innych narządów.76
Rozprzestrzenianie systemowe
Podczas wiremii wirus może rozprzestrzeniać się do:
- Skóry i błon śluzowych – powodując charakterystyczne zmiany pęcherzykowe
- Ośrodkowego układu nerwowego
- Serca
- Wątroby
- Innych narządów
Wysokie miano wirusa prowadzi do rozprzestrzeniania się patogenu do skóry i błon śluzowych, co manifestuje się klinicznie jako choroba rąk, stóp i jamy ustnej. W niewielkim odsetku pacjentów, zwłaszcza w przypadku zakażenia EV-A71, wirus może przedostać się do ośrodkowego układu nerwowego, powodując poważne powikłania neurologiczne.310
Mechanizm tworzenia charakterystycznych zmian
Charakterystyczne zmiany pęcherzykowe HFMD powstają w wyniku zakażenia komórek nabłonkowych skóry i błon śluzowych przez wirusa. Badania histopatologiczne wykazały obecność nacieku limfocytarnego w skórze akralnej. We wczesnych zmianach naciek ten jest związany z apoptozą keratynocytów, co prowadzi do tworzenia charakterystycznych pęcherzyków.1011
Zmiany skórne i śluzówkowe najczęściej pojawiają się na dłoniach, stopach, jamie ustnej i języku. U młodszych dzieci zmiany mogą występować również na pośladkach i okolicach narządów płciowych. Powstawanie zmian w tych lokalizacjach jest prawdopodobnie związane z predylekcją wirusa do miejsc podlegających mechanicznym naprężeniom.1213
Interakcje wirusa z receptorami komórkowymi
Receptory dla enterowirusów
Receptory komórkowe odgrywają kluczową rolę w początkowej fazie zakażenia. Wirusy odpowiedzialne za HFMD wykorzystują różne receptory do wniknięcia do komórek gospodarza:8
- hSCARB2 (human scavenger receptor class B member 2) – główny receptor dla EV-A71
- PSGL-1 (P-selectin glycoprotein ligand-1) – receptor dla EV-A71
- Aneksyna II – receptor dla EV-A71
- Siarczan heparanu – receptor dla EV-A71
- KREMEN1 – receptor dla wirusów CV-A2, CV-A3, CV-A4, CV-A5, CV-A6, CV-A7, CV-A10, CV-A14, CV-A16
Mechanizm wnikania wirusa do komórek
Po związaniu się z odpowiednim receptorem, wirus wnika do komórki poprzez endocytozę zależną od klatryny i dynaminy. W przypadku EV-A71, wiązanie z receptorem hSCARB2 prowadzi do endocytozy, a następnie w warunkach kwaśnych do uwolnienia materiału genetycznego wirusa do cytoplazmy komórki gospodarza. Podobnie, KREMEN1 wiąże się z wirusem CV-A10 w regionie adaptorowo-sensorycznym, co również ułatwia wnikanie wirusa.815
Enterowirusy replikują się w cytoplazmie zakażonych komórek. Wirusowy RNA służy zarówno jako matryca, jak i mRNA. Jest on tłumaczony na poliproteinę przez rybosomy gospodarza w sposób niezależny od struktury czapeczki (cap-independent). Poliproteina jest następnie przetwarzana przez proteazy wirusowe na białka strukturalne i niestrukturalne.153
Mechanizmy neuroinwazji i powikłania neurologiczne
Powikłania neurologiczne są najpoważniejszymi następstwami zakażenia HFMD, szczególnie w przypadku zakażenia EV-A71. Wirus może przedostawać się do OUN różnymi drogami:108
Drogi inwazji do ośrodkowego układu nerwowego
- Transport wsteczny aksonalny – uważany za główną drogę inwazji EV-A71 do OUN. Badania wykazały, że receptor hSCARB2 jest niezbędny do wstecznego transportu aksonalnego EV-A71
- Naruszenie bariery krew-mózg
- Transport za pośrednictwem komórek immunologicznych
Powikłania neurologiczne
Zakażenie EV-A71 związane jest z wyższą częstością powikłań neurologicznych, które obejmują:104
- Zapalenie opon mózgowo-rdzeniowych (aseptyczne)
- Zapalenie mózgu i rdzenia kręgowego
- Zespół podobny do polio
- Ostrą ataksję móżdżkową
- Ostre poprzeczne zapalenie rdzenia
- Zespół Guillaina-Barrégo
- Zespół opsomioklonii
- Łagodne nadciśnienie śródczaszkowe
Badania autopsyjne wykazały obecność antygenów enterowirusów w neuronach na różnych poziomach OUN. W zajętych częściach OUN obserwuje się znaczącą inwazyśrekcję okołonaczyniową, infiltrację komórek zapalnych do miąższu oraz guzki mikrogleju. Powikłania neurologiczne są przypisywane zarówno mechanizmom immunopatologicznym, jak i bezpośredniemu uszkodzeniu istoty szarej przez wirusa.810
Mechanizmy odporności i unikania odpowiedzi immunologicznej
Rozpoznawanie wirusa przez układ odpornościowy
Enterowirus 71 jest głównie wykrywany przez receptory RLRs (RIG-I-like receptors), w tym RIG-I, MDA5 (melanoma differentiation-associated protein 5) oraz TLR3. Wiązanie EV-A71 z tymi receptorami wyzwala kaskadę sygnalizacyjną aktywującą białko MAVS (mitochondrial antiviral-signalling protein).316
Badania wykazały, że poziomy ekspresji TLR3, TLR4, TLR7 i TLR8 w jednojądrzastych komórkach krwi obwodowej (PBMCs) u dzieci z ciężką postacią HFMD są znacznie wyższe niż u pacjentów z łagodną postacią i w grupie kontrolnej. Ponadto, ekspresja tych receptorów jest pozytywnie skorelowana z poziomami mRNA kinaz ERK, JNK i p38, co sugeruje, że wysoka ekspresja receptorów TLR w ciężkich zakażeniach EV-A71 może regulować ekspresję cytokin poprzez szlak MAPK.1616
Strategie unikania odpowiedzi immunologicznej
Enterowirusy wykształciły liczne strategie umożliwiające im unikanie odpowiedzi immunologicznej gospodarza:315
- Proteazy wirusowe – EV-A71 wykorzystuje swoje dwie proteazy, 2A i 3C, do cięcia prekursorów białek wirusowych na formy funkcjonalne. Proteazy te rozkładają również białka gospodarza, co pomaga w uniknięciu odpowiedzi immunologicznej
- Blokowanie szlaku interferonów typu I – wirus blokuje wykrywanie wirusowego RNA i hamuje ekspresję genów stymulowanych przez interferon (ISGs)
- Obniżenie ekspresji cząsteczek MHC klasy I na powierzchni zakażonych komórek
- Wywołanie przejściowej limfopenii
- Zaburzenie dojrzewania i funkcji komórek dendrytycznych
Po przedostaniu się wirusa do mózgu i OUN, EV-A71 powoduje śmierć neuronów i astrocytów, co prowadzi do reakcji immunologicznej i zapalnej w OUN oraz zapalenia pnia mózgu. To z kolei prowadzi do masowego uwalniania określonych cytokin, znanego jako „burza cytokinowa”. Wiele cytokin zostało powiązanych z zapaleniem pnia mózgu wywołanym przez EV-A71, a ich znacząco podwyższone poziomy obserwowano u pacjentów z obrzękiem płuc.3
Czynniki ryzyka ciężkiego przebiegu choroby
Czynniki wirusowe
Typ wirusa ma istotne znaczenie dla ciężkości przebiegu HFMD. EV-A71 jest częściej wykrywany w przypadkach śmiertelnych i ciężkich niż w łagodnych przypadkach, podczas gdy CV-A16 częściej jest wykrywany w łagodnych przypadkach. Nie wykryto CV-A16 w przypadkach śmiertelnych.1710
Spektrum patogenów HFMD zmienia się dynamicznie. Badania prowadzone w prowincji Shaanxi w Chinach wykazały, że w latach 2010-2016 główne serotypy (EV-A71, CV-A16 i CV-A6) występowały naprzemiennie lub współwystępowały. W latach 2013 i 2015 dominującym patogenem był CV-A6, który należy do podgenotypu D3, rozpowszechnionego w Europie i Azji w ostatnich latach.171718
Czynniki ryzyka zgonu
Badania zidentyfikowały kilka czynników ryzyka zwiększających prawdopodobieństwo zgonu w przebiegu HFMD:19
- Letarg
- Obrzęk/krwotok płucny
- Drgawki
- Duszność
- Śpiączka
Co ciekawe, badania wykazały, że zakażenie EV-A71, płeć męska, wymioty, sinica, drgawki, gorączka trwająca powyżej 3 dni, wiek, atypowe wysypki i wzdęcie brzucha nie były związane ze śmiertelnością w przebiegu HFMD.19
Powikłania systemowe i późne następstwa
Powikłania kardiologiczne i płucne
Poza powikłaniami neurologicznymi, HFMD może prowadzić do poważnych powikłań sercowo-płucnych:1114
- Zapalenie mięśnia sercowego – badania wykazały, że mięsień sercowy może wykazywać koagulacyjną miolizę i zwyrodnienie miofibrylli
- Obrzęk płuc – występuje szczególnie często w przypadku zakażenia EV-A71
- Zapalenie płuc
- Niewydolność krążeniowo-oddechowa
Badania sugerują, że uszkodzenie mięśnia sercowego w przebiegu zakażenia EV-A71 ma charakter neurogenny, a nie wynika z bezpośredniego zakażenia komórek mięśnia sercowego.14
Onychomadeza jako późne powikłanie
Onychomadeza (złuszczanie paznokci) jest częstym późnym powikłaniem HFMD. Definiuje się ją jako oddzielenie się płytki paznokciowej od proksymalnego fałdu paznokciowego przez bruzdę o pełnej grubości.2021
Niedawne badania ujawniły związek między interakcją wirusa z receptorem a tym zjawiskiem patologicznym. Wirus Coxsackie A10 (CV-A10) naśladuje działanie białka regulatorowego DKK1 (Dickkopf-related protein 1), które odgrywa kluczową rolę w regulacji szlaku sygnałowego Wnt/β-katenina zaangażowanego we wzrost paznokci.21
CV-A10, naśladując DKK1, wiąże się z receptorem KREMEN1 i zakłóca szlak sygnałowy Wnt/β-katenina poprzez hamowanie fosforylacji LRP6 i akumulacji β-kateniny. To zakłócenie prowadzi do dysfunkcji proliferacji komórek i różnicowania komórek macierzystych paznokci, co objawia się jako onychomadeza. Badania wykazały, że aktywacja szlaku Wnt za pomocą małej cząsteczki CHIR99021 może przywrócić różnicowanie komórek macierzystych paznokci i jest obiecującym potencjalnym leczeniem onychomadezy.2120
Potencjalne strategie terapeutyczne i profilaktyczne
Potencjalne leczenie przeciwwirusowe
Obecnie nie ma zatwierdzonego specyficznego leczenia przeciwwirusowego w zakażeniach HFMD. Leczenie jest głównie objawowe i skierowane na łagodzenie bólu, obniżanie gorączki oraz zapewnienie odpowiedniego nawodnienia doustnego.22213
Badania nad potencjalnymi substancjami przeciwwirusowymi wykazały, że kwas salwianolowy B (SalB) ma działanie przeciwwirusowe przeciwko EV-A71. SalB znacząco zmniejsza rozszczepienie białka eukariotycznego eIF4G1 i redukuje ekspresję białka kapsydowego EV-A71 VP1. Ponadto, SalB aktywuje szlak sygnałowy Akt/PKB, promujący przeżycie i proliferację komórek, oraz indukuje szlak antyapoptotyczny Bcl-2, hamując apoptozę w zakażonych komórkach HeLa i replikację EV-A71.2323
Tradycyjna medycyna chińska również oferuje potencjalne rozwiązania. Sang-Ju-Yin (SJY) zawiera aktywne składniki, takie jak kwercetyna, luteolina, wogonina, kemferol, aloeemodyna i likochalkon A. Działa głównie poprzez regulację celów AKT1, Bax, IKBKB, IL-6, STAT3 oraz szlaków sygnałowych TNF i wirusa grypy A, hamując odpowiedź zapalną i regulując funkcję immunologiczną.24
Rozwój szczepionek
Rozwój szczepionek przeciwko HFMD jest obiecującym kierunkiem profilaktyki. Obserwacja, że przeciwciała neutralizujące oferują ochronę przed zakażeniem i śmiertelnością u ludzi i w modelach zwierzęcych, wskazuje na potencjalną skuteczność szczepionek.1422
Jednak zmienność spektrum patogenów i szybka ewolucja genetyczna wirusów stanowią wyzwanie dla rozwoju szczepionek. Ponadto, ogólnie łagodny przebieg choroby, jej powszechność i brak monitorowania w niektórych krajach rozwijających się może obniżać motywację do opracowania szczepionek.1417
Najlepszą strategią mogłaby być opracowanie globalnie reprezentatywnej wielowalentnej szczepionki przeciwko HFMD, która zapewniałaby ochronę przed różnymi serotypami enterowirusów.2218
Podsumowanie mechanizmów patogenetycznych HFMD
Choroba rąk, stóp i jamy ustnej charakteryzuje się złożoną patogenezą, obejmującą interakcje między wirusem a układem odpornościowym gospodarza na różnych poziomach. Kluczowe aspekty patogenezy obejmują:153
- Początkową implantację wirusa w błonie śluzowej jamy ustnej i jelita cienkiego
- Rozprzestrzenianie się do regionalnych węzłów chłonnych
- Wiremię i rozsiew do skóry, błon śluzowych i potencjalnie OUN
- Złożone interakcje z receptorami komórkowymi (hSCARB2, PSGL-1, KREMEN1)
- Mechanizmy unikania odpowiedzi immunologicznej
- Potencjalne powikłania neurologiczne i sercowo-płucne
- Późne następstwa, takie jak onychomadeza
Zrozumienie mechanizmów patogenetycznych HFMD ma kluczowe znaczenie dla opracowania skutecznych strategii diagnostycznych, terapeutycznych i profilaktycznych przeciwko tej powszechnej chorobie zakaźnej. Szczególnie ważny jest ciągły monitoring ewolucji patogenów i poszukiwanie nowych podejść do kontroli i zapobiegania tej chorobie.2518
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.