Gorączka limfatyczna
Patofizjologia i mechanizm
Wirus Epsteina-Barr (EBV, HHV-4) jest powszechnym herpeswirusem zakażającym 90-95% dorosłej populacji, odpowiedzialnym za mononukleozę zakaźną oraz powiązanym z licznymi chorobami autoimmunologicznymi i nowotworami, w tym chłoniakiem Burkitta, chłoniakiem Hodgkina, rakiem nosogardzieli i niektórymi nowotworami żołądka. EBV wykazuje dwufazowy cykl życiowy z fazą latentną i lityczną, infekując głównie limfocyty B poprzez receptor CD21, gdzie utrzymuje genom jako episom, szczególnie w komórkach pamięci B. W trakcie latencji wirus ogranicza ekspresję genów, unikając odpowiedzi immunologicznej, a jego replikacja i reaktywacja mogą być wywołane immunosupresją lub stresem. Odpowiedź immunologiczna gospodarza, zwłaszcza cytotoksyczne limfocyty T CD8+ i komórki NK, odgrywa kluczową rolę w kontroli zakażenia, jednak EBV wykorzystuje mechanizmy unikania immunologicznego, takie jak ekspresja białek EBNA1, EBNA2 i LMP1, które modulują apoptozę, ekspresję cząsteczek kostymulacyjnych i hamują odpowiedź immunologiczną. EBV indukuje produkcję przeciwciał heterofilnych i specyficznych dla wirusa, a także autoprzeciwciał, co może przyczyniać się do objawów klinicznych i chorób autoimmunologicznych.
Wprowadzenie do patogenezy wirusa Epsteina-Barr
Wirus Epsteina-Barr (EBV, human herpesvirus 4, HHV-4) jest powszechnie występującym patogenem z rodziny herpeswirusów, który infekuje około 90-95% populacji dorosłych na całym świecie. EBV jest główną przyczyną mononukleozy zakaźnej (zwanej także gorączką gruczołową) oraz wiąże się z wieloma poważnymi schorzeniami, takimi jak choroby autoimmunologiczne i nowotwory.12 Jest to pierwszy zidentyfikowany ludzki wirus onkogenny, który tworzy przetrwałe, trwające przez całe życie zakażenie. Szacuje się, że ponad 250 000 przypadków nowotworów rocznie jest indukowanych przez EBV, a około 2% wszystkich zgonów z powodu nowotworów przypisuje się złośliwym zmianom związanym z EBV.1
Droga zakażenia i rozprzestrzenianie
EBV przenoszony jest głównie przez kontakt z wydzielinami jamy ustnej i gardła, szczególnie śliną (tzw. „choroba pocałunków”), ale może być również przekazywany przez wydzieliny narządów płciowych, transfuzje krwi i przeszczepy narządów.34 Osoba zakażona wirusem EBV może zarażać innych, gdy jest chora, ale także przez wiele miesięcy po przejściu infekcji.4
Pierwotnym miejscem zakażenia są komórki nabłonkowe jamy ustnej i gardła, a szczególnie migdałki. Po wniknięciu do organizmu EBV początkowo replikuje się w komórkach nabłonkowych jamy ustnej i gardła (powodując zapalenie gardła) oraz w śliniankach, co prowadzi do uwalniania dużych ilości wirusa do śliny.56 Następnie wirus infekuje pobliskie limfocyty B, do których przyłącza się za pośrednictwem receptorów CD21.78
Cykl życiowy i patogeneza EBV
Wirus Epsteina-Barr wykazuje dwufazowy cykl życiowy, przełączając się między fazą latentną (nieproduktywną) a lityczną (produktywną).910 Ta unikalna strategia umożliwia mu unikanie odpowiedzi immunologicznej gospodarza i tworzenie przetrwałego zakażenia.
Faza infekcji pierwotnej
Po ekspozycji w jamie ustnej, EBV infekuje limfocyty B poprzez wiązanie się z ich receptorami CD21. W ciągu 18-24 godzin, antygeny EBV są wykrywalne w jądrze limfocytu.5 Zakażone limfocyty B rozprzestrzeniają infekcję w całym układzie siateczkowo-śródbłonkowym (np. wątroba, śledziona i obwodowe węzły chłonne).5
Natura limfotropowa EBV jest potwierdzona przez jego silną zdolność transformującą, umożliwiającą nieśmiertelnienie normalnych spoczynkowych limfocytów B in vitro, przekształcając je w trwale rosnące linie komórkowe limfoblastoidalne (LCLs).9 EBV działa jako mitogen limfocytów B, co oznacza, że stymuluje podziały komórkowe bez udziału limfocytów T pomocniczych.5
Faza latentna
Podczas latencji EBV utrzymuje swój genom jako episom w limfocytach B, szczególnie w komórkach pamięci B, co pozwala mu przetrwać w organizmie, jednocześnie unikając wykrycia przez układ immunologiczny poprzez ograniczenie ekspresji genów wirusowych.10 Według modelu centrum rozrodczego (GCM), latentnie zakażone limfocyty B przechodzą przez centrum rozrodcze (GC), aby stać się spoczynkowymi komórkami pamięci. W tych komórkach wirus pozostaje w uśpieniu, okazjonalnie reaktywując się, aby zainfekować nowe limfocyty B, zamykając cykl zakażenia.11
Genom EBV w liniach komórkowych LCL zwykle wykazuje ekspresję wszystkich genów latentnych, co jest znane jako program latencji (program wzrostu), który obejmuje sześć antygenów jądrowych wirusa Epsteina-Barr (EBNA1, EBNA2, EBNA3A, EBNA3B, EBNA3C i EBNA-LP), trzy latentne białka błonowe (LMP1, LMP2A i LMP2B), dwa małe niepoliadenylowane RNA (EBER-1 i EBER-2) oraz transkrypty z regionu BamHI-A (BARTs, znane również jako miRNA).9
Istnieją różne typy programów latencji, które dominują w różnych nowotworach wywoływanych przez EBV. Ekspresja EBER i miRNA występuje we wszystkich formach latencji.12 W niektórych nowotworach związanych z EBV, wirus produkuje tylko jeden antygen – EBNA1. Limfocyty T nie są w stanie połączyć się z tym konkretnym antygenem i nie będą atakować zakażonej komórki.13
Faza lityczna i reaktywacja
Reaktywacja z latencji do fazy litycznej może wystąpić w warunkach takich jak immunosupresja lub stres psychologiczny, prowadząc do replikacji wirusa i potencjalnych manifestacji chorobowych.10 Limfocyty B, które produkują kompletne wiriony, są niszczone przez cytolizę wywołaną przez wirusa, podczas gdy zakażone limfocyty B, które nie produkują kompletnych wirionów, są celem cytotoksycznych limfocytów T, które kontrolują ich proliferację.14
Po infekcji pierwotnej, EBV pozostaje w organizmie gospodarza, głównie w limfocytach B, przez całe życie i podlega okresowemu bezobjawowemu uwalnianiu z jamy ustno-gardłowej. Wirus można wykryć w wydzielinach jamy ustno-gardłowej u 10-20% zdrowych osób seropozytywnych dla EBV. To uwalnianie jest częstsze i osiąga wyższe miana u pacjentów z obniżoną odpornością, takich jak biorcy przeszczepów narządów i osoby żyjące z HIV.315
Odpowiedź immunologiczna na zakażenie EBV
Objawy mononukleozy zakaźnej są wynikiem replikacji wirusa i odpowiedzi immunologicznej gospodarza na antygeny wirusowe.5 Zakażenie EBV limfocytów B powoduje odpowiedź humoralną i komórkową na wirusa.
Odpowiedź humoralna
EBV indukuje proliferację limfocytów B (komórki plazmatyczne) i ich nieśmiertelnienie (limfocyty B pamięci).5 Zakażenie limfocytów B przez EBV prowadzi do produkcji przeciwciał przez komórki plazmatyczne, które wytwarzają różne typy przeciwciał, w tym:
- Przeciwciała specyficzne dla EBV
- Przeciwciała heterofilne – reagujące z czerwonymi krwinkami innych ssaków, takich jak bydło i owce (podstawa testu Monospot)16
- Autoprzeciwciała, takie jak czynnik reumatoidalny i przeciwciała przeciwjądrowe17
Podczas ostrej fazy mononukleozy zakaźnej, wirus zwykle nie jest obecny swobodnie we krwi, ale występuje jako kompleksy immunologiczne, które mogą być odpowiedzialne za bóle stawów i wysypki pokrzywkowe występujące w ostrej fazie choroby.16
Odpowiedź komórkowa
Odpowiedź limfocytów T jest kluczowa w kontrolowaniu zakażenia EBV. Komórki NK i głównie cytotoksyczne limfocyty T CD8+ kontrolują proliferujące limfocyty B zakażone EBV.168 Limfocytoza związana z mononukleozą zakaźną jest spowodowana wzrostem liczby krążących aktywowanych limfocytów T i B. Limfocyty T CD8+ zwiększają swoją liczbę we krwi i są aktywowane (znane również jako komórki Downeya, reaktywne limfocyty lub atypowe limfocyty) w celu eliminacji zakażonych przez EBV limfocytów B.14
Odpowiedź immunologiczna na zakażenie EBV często prowadzi do:
- Gorączki (z powodu uwalniania cytokin)
- Limfocytozy (spowodowanej proliferacją zakażonych przez EBV limfocytów B w układzie siateczkowo-śródbłonkowym)
- Zapalenia gardła (z powodu proliferacji tkanki limfatycznej w jamie ustno-gardłowej)10
Badania wykazały, że podczas ostrej fazy mononukleozy zakaźnej, nawet 20% krążących limfocytów B może produkować antygeny EBV, podczas gdy tylko 1% produkuje je w okresie rekonwalescencji.16
Mechanizmy unikania odpowiedzi immunologicznej
Fakt, że EBV utrzymuje się przez całe życie gospodarza, wskazuje, że opracował skuteczne strategie blokowania odporności gospodarza.9 EBV wykorzystuje kilka mechanizmów do unikania rozpoznania przez układ immunologiczny, co umożliwia mu przetrwanie i rozwój zakażenia.
Strategie molekularne
Wirus wykorzystuje złożone mechanizmy molekularne do unikania odpowiedzi immunologicznej, w tym:
- Białko EBNA1, obecne we wszystkich stadiach latencji, może indukować efekty antyapoptotyczne poprzez hamowanie białka p5318
- Białko wirusowe EBNA2 może negatywnie regulować ekspresję ICOSL, kluczowej cząsteczki zarówno dla rozpoznania komórki nowotworowej przez układ immunologiczny, jak i dla generowania skutecznych przeciwciał przeciwwirusowych19
- EBV wykorzystuje białko wirusowe EBNA2 do zwiększenia ekspresji PD-L1 na powierzchni komórki nowotworowej, co zapobiega działaniu układu immunologicznego przeciwko guzowi19
- Liczne białka lityczne EBV, w tym BGLF5, BNLF2, gp42, BILF1, BZLF1, pozwalają uniknąć początkowej odpowiedzi immunologicznej20
Odkryto również nowy mechanizm, w którym komórki NK układu odpornościowego mogą ograniczać zakażenia wirusem mononukleozy bez zabijania limfocytów B (komórek gospodarza). Gdy komórki NK są aktywowane przez obecność przeciwciał przeciwko cząstkom wirusowym zanim wirus wniknie do organizmu, mogą rozpoznawać i eliminować te cząstki wirusowe bez niszczenia limfocytów.21
Latencja jako strategia przetrwania
Po początkowym zakażeniu, EBV może pozostawać w stanie latencji w zainfekowanych limfocytach B pamięci, które stanowią rezerwuar wirusa przez całe życie.2223 Wirus utrzymuje swój genom jako episom w limfocytach B, szczególnie w pamięciowych limfocytach B, ograniczając ekspresję genów wirusowych, co pozwala mu unikać wykrycia immunologicznego.10
EBV może pozostawać latentny w zainfekowanych limfocytach B, które służą jako dożywotnie rezerwuary wirusowe, wyrażając tylko ograniczoną liczbę genów EBV, które są ukryte przed komórkami układu immunologicznego. Jeśli wirus zostanie reaktywowany, może dojść do uwalniania go do śliny i wydzielin narządów płciowych u bezobjawowych osób.24
EBV a patogeneza chorób związanych
EBV jest powiązany z wieloma chorobami, w tym z nowotworami, chorobami autoimmunologicznymi i neurologicznymi. Zdolność EBV do unikania nadzoru immunologicznego, transformacji komórek gospodarza i potencjalnej integracji z genomem leży u podstaw jego związku z różnymi nowotworami, stanami autoimmunologicznymi i chorobami przewlekłymi.10
EBV a nowotwory
EBV ma statystyczny związek i prawdopodobnie odgrywa przyczynową rolę w różnych nowotworach:
- Chłoniak Burkitta
- Niektóre guzy limfocytów B u pacjentów z obniżoną odpornością
- Niektóre formy chłoniaka Hodgkina
- Rak nosogardzieli
- Niektóre nowotwory żołądka15
Główny onkogen EBV, LMP1, indukuje szlaki sygnalizacyjne obejmujące NF-κB i PI3K, powodując proliferację komórkową i przeżycie.20 EBNA2, rodzina EBNA3, LMP2, EBER i mikroRNA również pomagają w proliferacji komórkowej, przeżyciu i migracji.18
Stan nosicielstwa EBV jest niemal powszechny u ludzi. Wirus indukuje proliferację limfocytów B in vitro, ale przeciwdziała temu odpowiedź immunologiczna in vivo. Dlatego nowotwory wywołane przez EBV występują tylko wtedy, gdy odpowiedź immunologiczna jest upośledzona, np. u biorców przeszczepów.25
EBV a choroby autoimmunologiczne
EBV jest związany z wieloma chorobami autoimmunologicznymi, a mechanizmy patogenetyczne obejmują reakcje krzyżowe między odpowiedzią immunologiczną na wirusa a składnikami układu nerwowego czy innych tkanek:
- Stwardnienie rozsiane (SM) – wykazano, że obecność przeciwciał heterofilnych u objawowych nastolatków lub młodych dorosłych ma czułość około 90% i swoistość prawie 100% dla gorączki gruczołowej, co często poprzedza SM.2627 Badania wykazały, że ryzyko SM u osób seronegatywnych dla EBV było bliskie zeru, podczas gdy wskaźnik zachorowalności wzrastał u osób seropozytywnych dla EBV bez klinicznej mononukleozy. Ponadto ryzyko SM było 2,3 razy wyższe u osób z późnym zakażeniem EBV i historią mononukleozy niż u osób seropozytywnych dla EBV bez historii mononukleozy.28
- Mechanizm reakcji krzyżowej – identyfikacja mechanizmów, które powodują wiele wymienionych chorób, dostarczają wskazówek dotyczących potencjalnych możliwości rozpoznawania i identyfikowania wczesnych i skutecznych terapii na różnych etapach rozwoju chorób związanych z EBV.1 „EBV oszukuje układ odpornościowy, powodując reakcję nie tylko na wirusa, ale także na ten kluczowy składnik komórek, które tworzą białą materię w naszym mózgu. Używając metafory wojskowej, to jak ogień przyjacielski: walcząc z wirusem, uszkadzamy własną armię.”29
Badacze z Cincinnati VA Medical Center i Cincinnati Children’s Hospital Medical Center znaleźli związek między wspólnym wirusem a wieloma zaburzeniami autoimmunologicznymi. Byli w stanie wykazać, że białko wytworzone przez wirusa Epsteina-Barr wiąże się do lokalizacji na ludzkich genach, które są znane jako związane z toczniem. Odkryli, że białko EBNA2 ma związek z toczniem, stwardnieniem rozsianym, reumatoidalnym zapaleniem stawów, zapalną chorobą jelit, cukrzycą typu 1, młodzieńczym idiopatycznym zapaleniem stawów i celiakią.30
EBV a choroby neurologiczne
EBV może powodować różne manifestacje neurologiczne. Patogeneza neurologicznych chorób związanych z EBV jest złożona i wynika z bezpośredniego zakażenia, odpowiedzi immunologicznej i reaktywacji zakażenia latentnego.31
Zakażenie EBV może potencjalnie indukować demielinizację, neurozapalenie i ADEM (ostre rozsiane zapalenie mózgu i rdzenia), prowadząc do wieloogniskowej demielinizacji w istocie białej mózgu. Latentne zakażenie EBV indukuje ekspresję antygenu jądrowego Epsteina-Barr (EBNA), który reaguje krzyżowo z glikoproteiną mieliny oligodendrocytów (MOG), produkując przeciwciała anty-MOG. Komórki B przekształcone przez EBV mogą również wydzielać przeciwciała przeciwneuronalne lub przeciw białkom EBV, które reagują krzyżowo z antygenami neuronalnymi.31
Naukowcy z Uniwersytetu Birmingham odkryli, że limfocyty T reagujące na białka wirusowe mogą również rozpoznawać białka mózgowe. Co istotne, te reaktywne krzyżowo limfocyty T można znaleźć zarówno u osób ze stwardnieniem rozsianym, jak i u osób bez tej choroby. Sugeruje to, że różnice w funkcjonowaniu tych komórek odpornościowych mogą wyjaśniać, dlaczego niektóre osoby zapadają na SM po zakażeniu EBV.3233
Implikacje badawcze i terapeutyczne
Zrozumienie patogenezy EBV ma kluczowe znaczenie dla opracowania skutecznych terapii i potencjalnych szczepionek. Wgląd w różnorodność genomową EBV, cykl życiowy i interakcje z gospodarzem zapewnia krytyczne możliwości interwencji terapeutycznych.10
Nowe cele terapeutyczne
Badania identyfikują nowe cele terapeutyczne w leczeniu zakażeń EBV i związanych z nim chorób:
- Kompleks LMP1-TRAF6 został zidentyfikowany jako ważny nowy interfejs wirus-gospodarz, który ma kluczowe znaczenie dla przeżycia komórek chłoniaka EBV-pozytywnych. Poprzez zakłócenie bezpośredniego kompleksu LMP1 i TRAF6 za pomocą peptydów hamujących możliwe jest skuteczne ingerowanie w przeżycie ludzkich komórek B transformowanych przez EBV.34
- Białko portalu wirusa EBV zostało zidentyfikowane jako kluczowe dla infekcji. Zrozumienie struktury białka portalu może okazać się użyteczne do projektowania inhibitorów w leczeniu zakażeń herpeswirusami, takich jak Epstein-Barr.35
- Naukowcy odkryli, że białko BORF2 wirusa EBV jest niezbędne do ochrony genomów EBV przed mutacją przez enzym komórkowy APOBEC3B, który upośledza zakaźność wirusa. Stwarza to nową możliwość hamowania zakażenia EBV przez zakłócanie interakcji BORF2-APOBEC3B.36
Potencjalne szczepionki
Obecnie nie ma szczepionki zapobiegającej przewlekłemu zakażeniu EBV, chociaż prowadzone są badania nad jej opracowaniem:18
- Grupa z Niemiec wyprodukowała niezakaźne cząstki wirusopodobne, w których kilka białek EBV krytycznych dla patogenezy wirusa zostało funkcjonalnie dezaktywowanych lub usuniętych. Immunizacja zwierząt tymi cząstkami wirusopodobnymi indukowała przeciwciała neutralizujące przeciw EBV i komórkowe odpowiedzi immunologiczne.37
- Badania sugerują, że ewentualna szczepionka przeciwko EBV powinna być starannie zaprojektowana, aby uniknąć antygenów, które mogą powodować reakcje autoimmunologiczne: „Producenci musieliby być wyjątkowo ostrożni przy wyborze antygenów, które należy włączyć do szczepionki przeciwko EBV. Nie chcesz wybierać tych antygenów, takich jak EBNA1, które mogą powodować autoimmunizację”.29
Gdyby nieoczekiwany związek między wirusem Epsteina-Barr a chorobami autoimmunologicznymi faktycznie okazał się główną przyczyną przynajmniej u niektórych pacjentów z tymi chorobami, wówczas możliwe byłoby opracowanie szczepionki.38
Nowoczesne badania nad patogenezą EBV
Trwające badania nad EBV skupiają się na lepszym zrozumieniu złożonych interakcji wirusa z gospodarzem oraz mechanizmach powodujących różne choroby:
Modelowanie matematyczne i zwierzęce
Modele matematyczne sugerują, że cykl zakażenia jest podstawą przetrwania, a nie uśpienie w przedziale pamięci.39 Chociaż modele zwierzęce nie były szeroko stosowane do badania patogenezy wirusa Epsteina-Barr, mogłyby być przydatne w badaniach dotyczących mononukleozy zakaźnej, odpowiedzi immunologicznych kontrolujących ostre i przetrwałe zakażenie, mechanizmów unikania odpowiedzi immunologicznej, naturalnych rezerwuarów zakażenia oraz mechanizmów transformacji nowotworowej.40
Onkogeneza i relacje wirus-gospodarz
Zrozumienie relacji między wirusem EBV a jego komórką gospodarza oraz interakcji między antygenami latentnymi a litycznymi EBV w kontekście powiązanych nowotworów będzie nadal ważnym tematem przyszłych badań.12 Odkryto, że białko wirusowe EBNA2, kodowane przez wirusa Epsteina-Barr, zmniejsza ekspresję białka ICOSL, kluczowej cząsteczki zarówno dla rozpoznania komórki nowotworowej przez układ immunologiczny, jak i dla generowania skutecznych przeciwciał przeciwwirusowych.19
Wszechstronność strategii ekspresji genów wirusowych zapewnia stałe utrzymywanie się wirusa u zdrowych osób. Białka wirusowe wymagane do transformacji sprawiają, że komórka jest immunogenna. Ekspresja genów transformujących prowadzi do odrzucenia, ale te geny nie są wymagane do utrzymania genomu wirusowego. EBV jest ważnym czynnikiem przyczyniającym się do transformacji złośliwej, nawet gdy nie indukuje bezpośrednio proliferacji komórek.25
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.