Reaktywne zapalenie stawów
Patofizjologia i mechanizm
Reaktywne zapalenie stawów (ReA) to sterylne zapalenie stawów, które rozwija się zwykle w ciągu dni do tygodni po infekcji układu pokarmowego lub moczowo-płciowego, najczęściej wywołanej przez bakterie Gram-ujemne takie jak Salmonella, Shigella, Campylobacter, Yersinia oraz Chlamydia trachomatis. Choroba jest silnie związana z obecnością antygenu HLA-B27, który występuje u 65-96% pacjentów i zwiększa ryzyko rozwoju cięższej, przewlekłej postaci ReA. Patogeneza ReA obejmuje nieprawidłową odpowiedź immunologiczną, w której antygeny bakteryjne transportowane do błony maziowej aktywują limfocyty T, prowadząc do produkcji cytokin prozapalnych, takich jak IL-6, IL-10, IL-17 oraz zmiennych poziomów TNF-α i IFN-γ w zależności od fazy choroby. Dysbioza mikrobioty jelitowej oraz zwiększona przepuszczalność błony śluzowej mogą dodatkowo sprzyjać rozwojowi zapalenia, a obecność materiału genetycznego bakterii w tkance maziowej, zwłaszcza Chlamydia, sugeruje rolę przetrwałej infekcji w patogenezie ReA.
- Patogeneza reaktywnego zapalenia stawów
- Czynniki etiopatogenetyczne ReA
- Rola czynnika genetycznego HLA-B27
- Mechanizmy immunologiczne w ReA
- Nośnik infekcji bakteryjny w ReA
- Rola mikrobioty jelitowej
- Dodatkowe aspekty patogenetyczne ReA
- Alternatywne mechanizmy patogenetyczne
- Rola zakażenia Chlamydia w ReA
- Różnice w patogenezie form ostrej i przewlekłej ReA
- Interakcje molekularne w ReA
- Białka szoku cieplnego w patogenezie ReA
- Podsumowanie mechanizmów patogenetycznych ReA
Patogeneza reaktywnego zapalenia stawów
Reaktywne zapalenie stawów (ReA) to sterylne, zapalne zapalenie stawów, które zwykle pojawia się kilka dni do kilku tygodni po przebytym zakażeniu układu pokarmowego lub moczowo-płciowego. Jest klasyfikowane jako spondyloartropatia seronegatywna. Pomimo postępów w badaniach, dokładne mechanizmy patogenetyczne prowadzące do rozwoju tej choroby nie zostały w pełni wyjaśnione.123
Czynniki etiopatogenetyczne ReA
Rozwój reaktywnego zapalenia stawów zależy od czterech głównych czynników: historii infekcji (czynniki etiologiczne), roli cytokin, udziału czynników genetycznych (HLA-B27) oraz mikrobioty jelitowej.1 Najczęściej choroba jest wywoływana przez bakterie Gram-ujemne zawierające lipopolisacharyd (LPS) w błonie zewnętrznej, które mogą wywoływać infekcje w układzie pokarmowym lub moczowo-płciowym.23
Do klasycznych bakterii związanych z patogenezą ReA należą:12
- Bakterie jelitowe: Salmonella, Shigella, Campylobacter, Yersinia
- Bakterie układu moczowo-płciowego: Chlamydia trachomatis (najczęstsza przyczyna ReA związanego z infekcją narządów płciowych)
- Bakterie układu oddechowego: Chlamydia pneumoniae (rzadziej)
Częstość występowania ReA po infekcji jelitowej wynosi średnio 1-4%, ale może znacznie się różnić, nawet w przypadku epidemii wywołanych tym samym mikroorganizmem. Choć ciężkie objawowe infekcje przewodu pokarmowego wiążą się ze zwiększonym ryzykiem ReA, bezobjawowe infekcje weneryczne częściej wywołują tę chorobę. Około 10% pacjentów nie wykazuje wcześniejszej objawowej infekcji.1
Rola czynnika genetycznego HLA-B27
Reaktywne zapalenie stawów jest silnie związane z antygenem zgodności tkankowej HLA-B27, cząsteczką głównego układu zgodności tkankowej (MHC) klasy I zaangażowaną w prezentację antygenów limfocytom T. HLA-B27 jest obecny u 65-96% pacjentów (średnio 75%) z ReA.23 Pacjenci z pozytywnym wynikiem na obecność HLA-B27 oraz ci z silnym rodzinnym występowaniem choroby mają tendencję do rozwijania cięższej i długotrwałej postaci choroby.2
Dokładny mechanizm, w którym HLA-B27 uczestniczy w patogenezie ReA, nie został w pełni wyjaśniony. Zaproponowano kilka teorii:456
- Teoria mimikry molekularnej – sugeruje, że na poziomie molekularnym istnieje podobieństwo między cząsteczką HLA-B27 a patogenami wywołującymi chorobę, co umożliwia uruchomienie odpowiedzi immunologicznej i rozwój objawów klinicznych.
- HLA-B27 może współdzielić cechy molekularne z epitopami bakteryjnymi, ułatwiając autoimmunodiagnostyczną reakcję krzyżową istotną w patogenezie.
- HLA-B27 przyczynia się do patogenezy choroby i według doniesień zwiększa ryzyko ReA 50-krotnie.
- Teoria homodimerów łańcuchów ciężkich – postuluje, że zaangażowanie tych receptorów generuje zdarzenia wywołujące zapalenie stawów.
- Teoria nieprawidłowo sfałdowanych białek – postuluje, że HLA-B27 indukuje odpowiedź nieprawidłowo sfałdowanych białek, która w połączeniu z aktywacją przez receptory rozpoznawania wzorców (PRRs), takie jak receptory dla lipopolisacharydu, generuje cytokiny prozapalne w stopniu wystarczającym do wywołania zapalenia stawów.
Ekspresja HLA-B27 może zmniejszyć próg indukcji stresu siateczki śródplazmatycznej (ER) i wpływać na odpowiedź gospodarza na zakażenie.12 Badania na szczurach transgenicznych dla HLA-B27 i ludzkiej β2-mikroglobuliny wyraźnie ustaliły znaczenie HLA-B27 w patogenezie. Ponadto udział środowiska został również jasno ustalony – jeśli szczury były utrzymywane od urodzenia w sterylnym środowisku, nie rozwijały procesu zapalnego, co wskazuje, że flora komensalna jest ważna w wyzwalaniu procesu zapalnego.1
Mechanizmy immunologiczne w ReA
Reaktywne zapalenie stawów rozwija się w wyniku nieprawidłowej odpowiedzi immunologicznej na infekcję. Proponuje się, że w patogenezie uczestniczą następujące mechanizmy:12
Po lokalnej infekcji bakteryjnej antygeny bakteryjne są transportowane z pierwotnego miejsca zakażenia do błony maziowej. To prowadzi do aktywacji limfocytów T i w konsekwencji uwalniania cytokin zapalnych, powodując zapalenie błony maziowej.1 Przypuszcza się, że limfocyty T są indukowane przez fragmenty bakteryjne, takie jak lipopolisacharyd i kwasy nukleinowe, gdy bakterie inwazyjne docierają do krążenia systemowego.2
Aktywowane cytotoksyczne limfocyty T atakują błonę maziową i inne autoantygeny poprzez mimikrę molekularną. Potwierdzają to dowody obecności transkryptów rRNA Chlamydia trachomatis i C. pneumoniae, DNA bakterii jelitowych i produktów rozkładu bakterii w tkance maziowej i płynie.1
Rola cytokin i odpowiedzi immunologicznej
Zapalenie błony maziowej w ReA jest mediowane przez cytokiny prozapalne. Natywne limfocyty T pod wpływem transformującego czynnika wzrostu (TGF) i innych cytokin, takich jak interleukina (IL)-6, różnicują się w komórki efektorowe Th17, które następnie produkują IL-17. IL-17 jest jedną z głównych cytokin podwyższonych w płynie stawowym pacjentów z ReA.1
Obserwuje się następujące nieprawidłowości w produkcji cytokin przy ReA:12
- Obniżona odpowiedź cytokinowa przeciwbakteryjna w reaktywnym zapaleniu stawów, skutkująca zmniejszoną eliminacją bakterii
- TNF-α (obniżony w ostrym ReA, podwyższony w przewlekłym ReA)
- IFN-γ (obniżony w ostrym ReA)
- IL-6 (podwyższony w ReA)
- IL-10 (zwiększony w ReA)
- IL-17 (podwyższony w ReA)
Receptory Toll-podobne (TLRs) rozpoznają różne antygeny pozakomórkowe jako część wrodzonego układu odpornościowego. TLR-4 rozpoznaje lipopolisacharyd bakterii Gram-ujemnych. Badania na myszach i ludziach wykazały nieprawidłowości w prezentacji antygenów z powodu downregulacji koreceptorów TLR-4 u pacjentów z ReA.1
Bilans między cytokinami Th1 i Th2 jest szczególnie ważny w określaniu wyniku infekcji związanych z ReA. TNF-α i IFN-γ są kluczowymi przeciwbakteryjnymi cytokinami Th1, które promują odporność komórkową, niezbędną dla skutecznych odpowiedzi komórkowych przeciwko bakteriom wewnątrzkomórkowym. Z kolei cytokiny Th2, takie jak IL-4, IL-5, IL-9 i IL-13, są bardziej zaangażowane w generowanie odporności humoralnej i odpowiedzi alergicznych.1
Nośnik infekcji bakteryjny w ReA
Pomimo że bakterie żywe nie są izolowane ze stawów, badania molekularne dostarczyły dowodów na obecność bakteryjnego materiału genetycznego w tkankach maziowych pacjentów z ReA.12
Dowody molekularne obecności DNA bakteryjnego (uzyskane za pomocą reakcji łańcuchowej polimerazy [PCR]) w płynach maziowych znaleziono tylko w ReA związanym z Chlamydia, a pojedyncze kontrolowane placebo badanie pochodnej tetracykliny (tj. lymecykliny) wykazało skrócenie czasu trwania ostrego ReA związanego z Chlamydia, ale nie ReA związanego z zakażeniami jelitowymi. Sugeruje to, że przetrwałe zakażenie może odgrywać rolę, przynajmniej w niektórych przypadkach ReA związanego z chlamydiami.1
Badania sugerują, że bakterie mogą przetrwać poza stawem, w miejscach takich jak błona śluzowa jelit lub węzły chłonne, a antygeny bakteryjne mogą być następnie transportowane przez monocyty do stawów.1 Ta zmieniona odpowiedź immunologiczna sprzyja przetrwaniu bakterii i utrudnia eliminację antygenu przez gospodarza.2
W przypadku ReA wywołanego przez Chlamydia, pojawia się aberracyjna forma z hamowaną syntezą głównego białka błony zewnętrznej i aktywną produkcją białka szoku cieplnego, co przyczynia się do odpowiedzi zapalnej.1
Rola mikrobioty jelitowej
Ostatnie badania związane z patofizjologią ReA podkreśliły wkład mikrobioty w patogenezę tego typu zapalenia stawów.1 Zmieniona mikrobiota może prowadzić do nieprawidłowych odpowiedzi immunologicznych na florę jelitową, dysbiozy jelitowej, zapalenia, a tym samym do spondyloartropatii.1
W badaniu porównującym pacjentów z ReA z osobami z wcześniejszymi infekcjami, które nie rozwinęły zapalenia stawów, nie zaobserwowano istotnych różnic w różnorodności bakterii jelitowych między grupami.1 Udział dysbiozy mikrobioty jelitowej w patogenezie choroby pozostaje niejasny; dlatego potrzebne są dalsze badania, aby zamknąć te luki w wiedzy w tej dziedzinie.1
Zwiększona przepuszczalność błony śluzowej w jelicie lub drogach moczowych jest uważana za możliwy czynnik w patogenezie ReA. Wynikające z tego zwiększone narażenie na antygeny bakteryjne lub inne prowadzi do reakcji immunologicznych w stawie. Utrata tolerancji na własną (jelitową) florę bakteryjną może również odgrywać rolę.1
Dodatkowe aspekty patogenetyczne ReA
Alternatywne mechanizmy patogenetyczne
Badania Sun i wsp. wykazały, że podatność na zapalenie stawów w ReA jest związana z poziomami określonych receptorów immunoglobulinopodobnych komórek zabijających (KIRs), które odpowiadają określonym genotypom ligandu HLA-C. U osób z wysokim poziomem aktywujących i niskim poziomem hamujących sygnałów KIR, patogeny mogą łatwiej wyzwalać odpowiedzi immunologiczne komórek NK i limfocytów T, zarówno wrodzone, jak i adaptacyjne, co prowadzi do nadprodukcji cytokin przyczyniających się do patogenezy ReA.1
Dodatkowo, w porównaniu z innymi cząsteczkami HLA, B27 ma zwiększoną tendencję do nieprawidłowego zwijania się ze względu na lokalizację wiązań disiarczkowych, a nieprawidłowo zwinięte białko może potencjalnie indukować prozapalną odpowiedź immunologiczną.1
W porównaniu z kontrolami, monocyty HLA-B27 dodatnie in vitro mniej skutecznie zabijają Salmonellę i wykazują zwiększoną produkcję cytokin prozapalnych IL-10 i TNF-alfa. Ten wpływ na lokalne środowisko cytokin może być również ważny w patogenezie ReA i jest potwierdzony przez sukces terapii biologicznych, które specyficznie hamują te cytokiny.1
Rola zakażenia Chlamydia w ReA
W przypadku zapalenia stawów wywołanego przez Chlamydia, zmodyfikowana forma patogenu może być wykrywana w stawach niektórych pacjentów.1 Rozpoznanie, że gatunki Chlamydia trachomatis i Chlamydia pneumoniae mogą istnieć w stanie przetrwałej, metabolicznie aktywnej infekcji w błonie maziowej, sugeruje, że przetrwałe Chlamydia mogą być podatne na działanie środków przeciwdrobnoustrojowych.1
Rodzi to bardzo istotne pytanie kliniczne: Ilu pacjentów obecnie klasyfikowanych jako niezróżnicowana SpA może być skutecznie leczonych antybiotykami?1 Dowody wskazują, że przedłużone stosowanie kombinacji antybiotyków i aktywności przeciwdrobnoustrojowej w celu zahamowania zdolności produkcyjnej Chlamydia HSP-60 mogłoby wyleczyć przewlekłe reaktywne zapalenie stawów wywołane przez Chlamydia, podobnie jak w przypadku innych przetrwałych organizmów wewnątrzkomórkowych, takich jak Mycoplasma tuberculosis.1
Różnice w patogenezie form ostrej i przewlekłej ReA
Profil cytokin obserwowany u pacjentów z ReA sugeruje osłabienie, a nie wzmocnienie odpowiedzi przeciwzapalnej.1 Chroniczność i uszkodzenie stawów były związane z profilem cytokin Th2, co prowadzi do zmniejszonego usuwania bakterii.1
Podstawowym założeniem w teoriach mimikry molekularnej, przedstawionym w badaniach gorączki reumatycznej, jest to, że odpowiedź immunologiczna gospodarza na zakażenie jest nadmiernie aktywna w nieseptycznych następstwach, takich jak ReA.1
| Czynnik patogenetyczny | Ostra postać ReA | Przewlekła postać ReA |
|---|---|---|
| TNF-α | Obniżony | Podwyższony |
| IFN-γ | Obniżony | Zmienny |
| IL-6 | Podwyższony | Podwyższony |
| IL-10 | Zwiększony | Zwiększony |
| IL-17 | Podwyższony | Podwyższony |
| Eliminacja bakterii | Zaburzona | Znacznie zaburzona |
| Odpowiedź immunologiczna | Przewaga Th2 | Przewaga Th2 z chronicznością |
| Obecność HLA-B27 | 65-96% pacjentów | Silniejsza korelacja z ciężkością |
Interakcje molekularne w ReA
Najściślej związanym wspólnym białkiem obserwowanym we wszystkich wybranych wspólnych gatunkach drobnoustrojów zaangażowanych zarówno w IBD, jak i ReA jest antyporter Na+/H+ (NHAA), mikrobowe integralne białko błonowe, katalizujące wymianę 2 H+ na Na+ i zaangażowane w procesy kluczowe dla żywotności komórek.1
Podobnie wspólnym białkiem gospodarza wchodzącym w interakcję z NHAA jest kynureninaza (KYNU), zaangażowana w metabolizm tryptofanu, którego różnicowa ekspresja (regulacja w górę i w dół w oparciu o próbki kontrolne) była obserwowana w kohortach pacjentów z IBD.1
Sugeruje się, że w interakcjach gospodarz-mikrob, bakteryjne białka wchodzące do komórek gospodarza wchodzą w interakcje z białkami gospodarza i wprowadzają swoje składniki efektorowe, ale nie zostało to udowodnione w ReA i IBD.1
Mechanizm ten został zaobserwowany w ReA, gdzie raporty przewidziały peptidy mikroorganizmów, takie jak białka chlamydiowe i peptyd Yersinia pseudotuberculosis wykazujące homologię z ludzkim HLA-B27 poprzez analizę bioinformatyczną.1
U pacjentów z ReA obserwowano zmiany w ekspresji LOXL1 (lysyl oxidase-like 1), który może hamować zapalenie błony maziowej poprzez wpływ na szlak sygnałowy PI3K/AKT. Wyniki analizy wzbogacenia KEGG wykazały obecność szlaku sygnałowego PI3K/AKT w procesie chorobowym.1
Białka szoku cieplnego w patogenezie ReA
Zasugerowano, że cytotoksyczna odpowiedź immunologiczna indukowana przez BCG może być wyzwalana w błonie maziowej poprzez reaktywność krzyżową z endogennym białkiem szoku cieplnego prezentowanym przez HLA-B27.1
W kontekście immunopatogenezy ReA po terapii iBCG (dopęcherzowe podanie szczepionki BCG), wykazano, że terapia iBCG może wywołać ogólnoustrojową reakcję nadwrażliwości (zarówno limfocyty CD4+, jak i CD8+) dodatkowo do wcześniej omawianej odporności lokalnej. Dlatego aktywowane i pamięciowe komórki immunologiczne mogą przenosić się do stawów, prowadząc do rozwoju zapalenia stawów.1
Podsumowanie mechanizmów patogenetycznych ReA
Reaktywne zapalenie stawów jest kompleksowym, wieloczynnikowym schorzeniem, w którym uczestniczą środowisko, czynniki genetyczne i układ odpornościowy. Czynniki środowiskowe są reprezentowane przez czynniki zakaźne, szczególnie organizmy Gram-ujemne. U ludzi HLA-B27 odgrywa główną rolę, chociaż dokładny mechanizm, w jaki pełni swoją rolę, jest nieznany.1
Patogeneza reaktywnego zapalenia stawów nie jest w pełni poznana. Szereg badań in vivo i in vitro od pacjentów z ReA i z różnych modeli doświadczalnych sugeruje, że HLA-B27 moduluje interakcję między bakteriami wywołującymi ReA a komórkami immunologicznymi za pomocą mechanizmu niezwiązanego z funkcją prezentacji antygenu HLA-B27.1
Mechanizmy, za pomocą których różne pasożyty mogą wywoływać choroby stawów, są liczne. Na przykład, lokalna inwazja z sąsiednich kości lub mięśni, drogą krwi lub limfatyczną z obecnością dorosłych osobników, larw lub jaj w jamie stawu. Mogą również wyzwalać reaktywną reakcję zapalną na obecność pasożyta w otaczającej tkance, bez rzeczywistej inwazji stawów.1
Odkrycie złożonego tanga interakcji receptor-ligand z udziałem TLRs doprowadziło do rozpoznania, że zapalenie powstające w konsekwencji infekcji nie wymaga ani żywego patogenu, ani nawet nietkniętego organizmu.1
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.