Ospa wietrzna
Patofizjologia i mechanizm
Varicella (ospawietrzna) jest ostrą, wysoce zakaźną chorobą wirusową wywołaną przez Varicella-Zoster Virus (VZV), wirusa DNA z rodziny Herpesviridae. Zakażenie rozpoczyna się w błonie śluzowej nosogardła, po czym następuje pierwotna wiremia (4-6 dni po ekspozycji) z rozprzestrzenianiem wirusa do narządów wewnętrznych i limfocytów T (CD4+ i CD8+), które transportują wirusa, unikając częściowo odpowiedzi immunologicznej poprzez hamowanie ekspresji MHC I i II. Wtórna wiremia (14-16 dni po zakażeniu) prowadzi do rozlanego zakażenia śródbłonka naczyń i naskórka, skutkując charakterystyczną wysypką pęcherzykową. VZV ustanawia latencję w neuronach zwojów rdzeniowych i czaszkowych, a jego reaktywacja powoduje półpaśca, często z neuralgią popółpaścową. Odpowiedź immunologiczna obejmuje produkcję przeciwciał IgG, IgM, IgA oraz kluczową rolę limfocytów T w kontroli zakażenia i zapobieganiu reaktywacji. Okres inkubacji wynosi średnio 14-16 dni, a zakaźność trwa od 24-48 godzin przed wysypką do wyschnięcia pęcherzyków (około 7 dni).
- Patogeneza ospy wietrznej
- Droga zakażenia i wczesna replikacja
- Pierwotna wiremia
- Rozprzestrzenianie się wirusa i wtórna wiremia
- Mechanizm tworzenia zmian skórnych
- Ustanawianie latencji i reaktywacja
- Odpowiedź immunologiczna
- Mechanizmy unikania odpowiedzi immunologicznej
- Zmiany w komórce gospodarza
- Cykl infekcji i zmiany patologiczne
- Okres inkubacji
- Transmisja i zakaźność
- Zakażenie u dzieci vs dorosłych
- Czynniki ryzyka ciężkiego przebiegu
- Powikłania i konsekwencje
- Powikłania neurologiczne
- Powikłania w ciąży
- Półpaśiec (reaktywacja VVZ)
- Związek z chorobą naczyniową
- Potencjalna rola w onkogenezie
- Mechanizmy molekularne patogenezy VVZ
- Podsumowanie mechanizmów patogenezy VVZ
Patogeneza ospy wietrznej
Ospa wietrzna (łac. Varicella) jest ostrą chorobą zakaźną wywoływaną przez wirus ospy wietrznej i półpaśca (Varicella-Zoster Virus, VZV), należący do rodziny Herpesviridae, podrodziny Alphaherpesvirinae. Jest to wirus DNA, który, podobnie jak wszystkie herpeswirusy, posiada otoczkę lipidową, w której osadzone są glikoproteiny wirusowe, warstwę tegumentu otaczającą ikozaedralny nukleokapsyd zawierający liniowy dwuniciowy genom DNA.12
Droga zakażenia i wczesna replikacja
Ospa wietrzna jest wysoce zakaźną chorobą przenoszoną drogą powietrzno-kropelkową oraz przez bezpośredni kontakt z płynem z pęcherzyków skórnych. VZV wnika do organizmu gospodarza przez górne drogi oddechowe lub spojówki.34 Po wniknięciu wirus początkowo replikuje się w miejscu wejścia – w błonie śluzowej nosogardła oraz w regionalnych węzłach chłonnych.3 Ta faza trwa około 2-4 dni.42
Pierwotna wiremia
Po początkowej replikacji, 4-6 dni po zakażeniu, dochodzi do pierwotnej wiremii, podczas której wirus rozprzestrzenia się do innych narządów, takich jak wątroba, śledziona i zwoje czuciowe.3 W tym czasie VZV zakaża komórki jednojądrzaste krwi, głównie limfocyty T (CD4+ i CD8+), które pełnią rolę transporterów wirusa w organizmie.56 Ta strategia umożliwia wirusowi rozprzestrzenianie się w organizmie przy jednoczesnym częściowym unikaniu odpowiedzi immunologicznej, gdyż VZV hamuje ekspresję cząsteczek MHC klasy I i II w limfocytach T, zmniejszając ich wrażliwość na antygeny i funkcję rozpoznawania immunologicznego limfocytów T CD8+.67
Rozprzestrzenianie się wirusa i wtórna wiremia
Po zakażeniu narządów wewnętrznych następuje dalsza replikacja wirusa, prowadząca do wtórnej wiremii, która pojawia się około 14-16 dni po zakażeniu.42 W tej fazie dochodzi do rozlanego zakażenia komórek śródbłonka naczyń włosowatych i naskórka, co prowadzi do charakterystycznych zmian skórnych w postaci wysypki pęcherzykowej.38 Wirus może być izolowany z komórek jednojądrzastych krwi osoby zakażonej od 5 dni przed do 1-2 dni po pojawieniu się wysypki.3
Mechanizm tworzenia zmian skórnych
Zakażone limfocyty T transportują wirusa do skóry, gdzie inicjują tworzenie się zmian skórnych.9 VZV replikuje się w komórkach warstwy podstawnej naskórka i rozprzestrzenia się między komórkami. Wirus jest wysoce związany z komórkami w warstwie podstawnej keratynocytów, ale staje się zakaźny w postaci wolnych wirionów tylko wtedy, gdy keratynocyty różnicują się w górnych warstwach naskórka.10
Zakażenie komórek warstwy Malpighiego prowadzi do powstania obrzęku międzykomórkowego i wewnątrzkomórkowego, co skutkuje tworzeniem charakterystycznych pęcherzyków.8 We wczesnych zmianach brodawkowatych tworzą się drobne wakuole otoczone obrzękiem balonowatym komórek nabłonkowych w warstwie kolczystej naskórka. W ciągu kilku godzin gromadzi się płyn obrzękowy, unoszący warstwę rogową, tworząc przejrzysty pęcherzyk, podczas gdy wielojądrzaste komórki olbrzymie, zawierające eozynofilowe wtrętowiny wewnątrzjądrowe, tworzą się wśród komórek na brzegach i u podstawy zmiany.11
W miarę wysychania pęcherzyków wypełniają się one mętnym płynem włóknikowym zawierającym leukocyty i złuszczone komórki naskórka. Końcowe etapy tworzenia się zmian charakteryzują się tworzeniem strupów wraz z regeneracją komórek nabłonkowych.11
Ustanawianie latencji i reaktywacja
Podczas zakażenia pierwotnego VZV dostaje się do zakończeń nerwów czuciowych w skórze i przemieszcza się wstecznie wzdłuż aksonów do ciał komórek nerwowych w zwojach rdzeniowych, gdzie ustanawia stan latencji.1210 Wirus może również dotrzeć i zakazić neurony w konsekwencji wiremii.7
VZV pozostaje w stanie latencji w neuronach zwojów korzeni grzbietowych lub zwojów nerwów czaszkowych przez całe życie gospodarza.13 W tym stanie genom wirusa jest obecny w jądrach komórek nerwowych, ale ekspresja genów wirusowych jest ograniczona.14 Ustanowienie latencji jest specyficzne dla neuronów, gdyż VZV przechodzi transformację do stanu przetrwania w neuronach w ksenograftach zwojów korzeni grzbietowych, podczas gdy postępująca infekcja lityczna występuje w ksenograftach skóry i limfocytów T.9
Reaktywacja VZV z latencji, prowadząca do półpaśca, może nastąpić w wyniku osłabienia odporności komórkowej, które może być związane z wiekiem, chorobami lub terapią immunosupresyjną.1513 Podczas reaktywacji wirus replikuje się i rozprzestrzenia wewnątrz zwoju, powodując martwicę neuronów, intensywny stan zapalny i proces, który często prowadzi do ciężkiej neuralgii. VZV następnie rozprzestrzenia się na zewnątrz wzdłuż nerwów czuciowych, powodując intensywne zapalenie nerwów. Potomne wiriony są uwalniane z zakończeń nerwów czuciowych w skórze, tworząc charakterystyczne skupiska pęcherzyków półpaśca.16
Odpowiedź immunologiczna
Zakażenie VZV wywołuje zarówno humoralną, jak i komórkową odpowiedź immunologiczną. Podczas pierwotnego zakażenia organizm produkuje przeciwciała klasy IgG, IgM i IgA, z których przeciwciała IgG utrzymują się przez całe życie i zapewniają odporność.1718
Odpowiedź immunologiczna komórkowa jest kluczowa dla ograniczenia zakresu i czasu trwania pierwotnego zakażenia ospą wietrzną.18 Limfocyty T swoiste dla VZV są niezbędne do oczyszczenia pierwotnego zakażenia i zapobiegania objawowej reaktywacji z latencji.1 Odpowiedź ta ogranicza progresję choroby i prowadzi do jej wcześniejszej remisji.19
Wirus wywołuje zakażenie rozsiane, zagrażające życiu i poważniejsze u pacjentów z niedoborami odporności, szczególnie z upośledzoną odpornością komórkową.19 Przeciwciała humoralne odgrywają ważną rolę w ograniczaniu rozprzestrzeniania się wirusa w krwiobiegu.19
Mechanizmy unikania odpowiedzi immunologicznej
VZV rozwinął szereg mechanizmów pozwalających mu unikać odpowiedzi immunologicznej gospodarza. Wirus hamuje ekspresję cząsteczek MHC klasy I i II, zmniejszając rozpoznawanie zakażonych komórek przez układ odpornościowy.6 VZV zakłóca również szlak JAK-STAT, zmniejszając poziomy białek JAK1, JAK2 i STAT1, zapobiegając fosforylacji i translokacji jądrowej STAT1, co jest niezbędne do aktywacji transkrypcyjnej genów indukowanych przez IFN-γ.20
Dodatkowo, VZV moduluje aktywność NF-κB, zapobiegając degradacji IκBα poprzez działanie białka ORF61, prowadząc do cytoplazmatycznej retencji podjednostek NF-κB i hamowania transkrypcji genów zależnych od NF-κB.20 Białko ORF66 zakłóca transport cząsteczek MHC I z retikulum endoplazmatycznego przez aparat Golgiego, prowadząc do ich zatrzymania w przedziale Golgiego.21
Co ciekawe, glikoproteina C wirusa VZV wiąże się szczególnie z interferonem gamma, co prowadzi do modulacji sygnałów wywołanych przez tę cytokinę, skutkując zwiększoną produkcją określonych białek, na przykład międzykomórkowej cząsteczki adhezyjnej 1. Ta cząsteczka promuje adhezję komórkową, dzięki czemu limfocyty T łatwiej wiążą się z zakażonymi komórkami skóry, co umożliwia przeniesienie większej liczby wirionów z komórek skóry do komórek odpornościowych, ułatwiając rozprzestrzenianie się wirusa w organizmie.22
Zmiany w komórce gospodarza
VZV głęboko zmienia ekspresję genów i białek w komórkach gospodarza, szczególnie w szlakach unikalnych dla naskórka, mianowicie szlakach różnicowania naskórka i funkcji bariery naskórkowej.23 W zakażonych i zróżnicowanych keratynocytach oraz eksplantach skóry, NR4A1 okazał się kluczowy w indukcji mechanizmów autofagii.23
Analizy komórek fibroblastów i MeWo zakażonych VZV, a także keratynocytów i eksplantów skóry, wskazują, że autofagia ma prowirusowy wpływ podczas zakażenia skóry VZV i sugerują, że wirus wykorzystuje zdarzenia autofagii do zakończenia swojego cyklu życiowego.23
Cykl infekcji i zmiany patologiczne
Okres inkubacji
Okres inkubacji ospy wietrznej wynosi zazwyczaj od 10 do 21 dni, średnio 14-16 dni. Jest on wydłużony do 28 dni u pacjentów z niedoborami odporności, którzy otrzymali profilaktykę poekspozycyjną z hiperimmunoglobuliną przeciwko ospie wietrznej, a krótszy (2-16 dni) u noworodków narażonych w okresie okołoporodowym.24
Transmisja i zakaźność
Ospa wietrzna jest wysoce zakaźna i łatwo przenosi się z osoby na osobę przez wdychanie zakaźnych kropel aerozolowych z kaszlu lub kichania osoby zakażonej lub przez bezpośredni kontakt z płynem z otwartych zmian.25 Osoba, która nie jest odporna na wirusa, ma 70-80% szans na zakażenie wirusem, jeśli narazi się na kontakt z kimś we wczesnym stadium choroby.25
Osoba jest zakaźna od 24 do 48 godzin przed pojawieniem się wysypki, aż do momentu, gdy wszystkie pęcherzyki wyschną i pokryją się strupami (zwykle po około 7 dniach).24
Zakażenie u dzieci vs dorosłych
Układ odpornościowy reaguje różnie u młodych, zdrowych dorosłych i dzieci. U dorosłych reakcja immunologiczna jest zazwyczaj bardziej agresywna, co może prowadzić do poważnych powikłań, nawet śmierci, podczas gdy u dzieci zakażenie jest zwykle łagodne.26
Hipotetycznie, pojawienie się nadmiernie silnej i silnej odpowiedzi immunologicznej komórkowej na VZV u dorosłych może być czasami szkodliwe dla gospodarza, prowadząc do nadmiernego uszkodzenia komórek zakażonych VZV, co w konsekwencji powoduje cięższą chorobę i wyższy odsetek powikłań.26
Czynniki ryzyka ciężkiego przebiegu
Czynniki ryzyka ciężkiego przebiegu ospy wietrznej i powikłań obejmują: ciążę (szczególnie drugi i trzeci trymestr), leczenie immunosupresyjne, w tym długotrwałą wysokodawkową terapię glikokortykoidami (prednizon 20 mg/d lub 2 mg/kg/d przez 14 dni), nowotwory złośliwe, leczenie lekami immunosupresyjnymi lub chemioterapię, stan po przeszczepie komórek macierzystych, pierwotny niedobór odporności oraz zakażenie ospą wietrzną w ciąży między 5 dni przed porodem a 48 godzin po porodzie (ryzyko dla noworodka).24
Inne czynniki ryzyka umiarkowanego do ciężkiego przebiegu choroby obejmują wiek 28 dni, wiek 13 lat, przewlekłe zaburzenia płucne lub skórne, przewlekłą terapię salicylanami oraz długotrwałą terapię aerozolową lub niską dawką glikokortykoidów.24
Powikłania i konsekwencje
Powikłania neurologiczne
Zakażenie VZV może powodować zapalenie ośrodkowego układu nerwowego, zapalenie stawów, kości, wątroby, naczyń krwionośnych zaopatrujących mózg w krew lub mózgu. Powikłania neurologiczne mogą obejmować zapalenie mózgu, przemijającą ataksję, aseptyczne zapalenie opon mózgowo-rdzeniowych i poprzeczne zapalenie rdzenia.2725
Powikłania w ciąży
Ospa wietrzna podczas ciąży może powodować poważne nieprawidłowości u nienarodzonych dzieci, w tym bliznowacenie skóry, nieprawidłowości oczu, kończyn lub mózgu, opóźnienie rozwoju i zły wynik. Zakażenie ospą wietrzną blisko terminu porodu może zakazić noworodka, powodując ciężką chorobę i śmierć.27
Półpaśiec (reaktywacja VVZ)
Półpaśiec jest spowodowany reaktywacją wirusa latentnego i dotyka głównie dorosłych.13 Ryzyko zachorowania na półpaśca wzrasta wraz z wiekiem, szczególnie po 50. roku życia. Charakteryzuje się bolesną erupcją zmian pęcherzykowych wraz z zapaleniem w obszarze skóry zaopatrywanym przez związane z nim zwoje czuciowe korzeni grzbietowych lub nerwów czaszkowych.13
Neuralgia popółpaścowa, charakteryzująca się utrzymującym się bólem w dermatomie przez wiele miesięcy lub lat po ustąpieniu zakażenia, może wystąpić jako powikłanie.13 Inne zakażenia występujące w wyniku reaktywacji wirusa obejmują neuralgię popółpaścową, waskulopatię, mielopatię, martwicę siatkówki, zapalenie móżdżku i półpasiec bez objawów skórnych (zoster sine herpete).25
Związek z chorobą naczyniową
VZV może wpływać na tętnice w szyi i głowie, powodując udar, zarówno w dzieciństwie, jak i po okresie latencji trwającym wiele lat.28 Badania wykazały, że reaktywacja VZV wywołuje tworzenie się pęcherzyków komórkowych, czyli egzosomów, przenoszących białka, które przyczyniają się do krzepnięcia krwi i stanu zapalnego. Wzrost stężenia tych białek może prowadzić do zwiększonego ryzyka udaru.29
Potencjalna rola w onkogenezie
Pojawiające się dowody sugerują, że VZV może modulować kluczowe szlaki onkogenne, takie jak hamowanie apoptozy, zmiana enzymów regulujących cykl komórkowy i ingerencja w nadzór immunologiczny, co potencjalnie może promować rozwój nowotworów.20 Rola VZV w biologii nowotworów może obejmować bezpośrednią manipulację komórkową, która ułatwia onkogenezę.20
Mechanizmy molekularne patogenezy VVZ
Regulacja fuzji komórek
VZV powoduje tworzenie się syncytiów poprzez fuzję komórka-komórka w skórze i w zwojach czuciowych podczas reaktywacji VZV, prowadząc do uszkodzenia neuronów, potencjalnego czynnika przyczyniającego się do wyniszczającego stanu neuralgii popółpaścowej.30
Domena cytoplazmatyczna glikoproteiny H (gHcyt) jest powiązana z regulacją fuzji komórkowej pośredniczonej przez gB/gH-gL, co wykazano przez zwiększoną fuzję komórkową in vitro przez usunięcie ośmiu aminokwasów (aa834-841) z gHcyt.30 Znaczące zmniejszenie zakażenia skóry spowodowane przez mutacje hiperfuzogenne w gHcyt lub gBcyt pokazuje, że obie domeny są kluczowe dla regulacji tworzenia syncytiów, a brak kontroli fuzji komórek, zamiast zwiększać rozprzestrzenianie się wirusa, jest poważnie szkodliwy dla patogenezy VZV.31
Mechanizm zakażenia neuronów
Eksperymenty wykazały obecność genomowego DNA VZV, białek wirusowych i produkcję wirionów zarówno w neuronach, jak i komórkach satelitarnych w zwojach korzeni grzbietowych. Wieloskalowa analiza interakcji VZV-komórka gospodarza ujawniła indukcję przez wirusa fuzji komórka-komórka i tworzenie polikarionów między neuronami a komórkami satelitarnymi podczas replikacji VZV w zwojach korzeni grzbietowych in vivo.32
Zakażenie komórek satelitarnych i tworzenie polikarionów w kompleksach neuron-komórka satelitarna zapewnia mechanizmy wzmacniające wnikanie VZV do ciał komórek nerwowych, co jest niezbędne do przeniesienia VZV do skóry w dotkniętym dermatomie podczas półpaśca.32 Mechanizm fuzji komórka-komórka daje wyjaśnienie dla wzmocnienia zakażenia wirusowego neuronów wymaganego do rozprzestrzeniania się z zakończeń nerwowych do skóry, a także dla ciężkich neuropatii tak typowych dla półpaśca.32
Transmisja matka-dziecko
Kobiety, które przeszły zakażenie ospą wietrzną, mogą przekazywać DNA wirusa wywołującego chorobę swoim dzieciom podczas ciąży, stymulując ich odporność przeciwko zakażeniu i chroniąc je.33 Ten transfer DNA wirusowego z matki na dziecko może być odpowiedzialny za długotrwałą ochronę przed zakażeniem ospą wietrzną obserwowaną w dzieciństwie.33
Badacze odkryli, że u matek rozwijała się subkliniczna wiremia, a DNA wirusowe było przekazywane ich dzieciom. Dzieci matek, które przeszły ospę wietrzną wcześniej w życiu, rozwijają długotrwałą aktywną odporność poprzez transfer DNA ospy wietrznej od matek, zamiast krótkotrwałej biernej ochrony zapewnianej przez transfer gotowych przeciwciał.33
Podsumowanie mechanizmów patogenezy VVZ
Patogeneza zakażenia VZV jest złożonym procesem obejmującym wiele etapów i mechanizmów molekularnych. Wirus wnika do organizmu przez drogi oddechowe, replikuje się lokalnie, po czym następuje faza wiremii, która rozsiewa wirusa do narządów wewnętrznych i ostatecznie do skóry, powodując charakterystyczną wysypkę. VZV ustanawia latencję w neuronach zwojów czuciowych, skąd może reaktywować się w późniejszym życiu, powodując półpaśca.34
VZV rozwinął szereg mechanizmów unikania odpowiedzi immunologicznej gospodarza, takich jak hamowanie ekspresji MHC, modulacja szlaków sygnałowych i zakłócanie transportu białek komórkowych. Te strategie umożliwiają wirusowi skuteczne zakażenie, rozprzestrzenianie się i utrzymywanie się w organizmie gospodarza.202021
Zrozumienie tych mechanizmów ma kluczowe znaczenie dla opracowania skutecznych strategii profilaktycznych i terapeutycznych przeciwko zakażeniom VZV, w tym półpaścowi i jego powikłaniom, takim jak neuralgia popółpaścowa.3514
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.