Toczeń
Patofizjologia i mechanizm
Toczeń rumieniowaty układowy (SLE) jest chorobą autoimmunologiczną charakteryzującą się utratą tolerancji immunologicznej i produkcją autoprzeciwciał, zwłaszcza przeciwko dwuniciowemu DNA (anty-dsDNA), co prowadzi do uszkodzenia tkanek, zwłaszcza nerek. Patogeneza SLE obejmuje złożone interakcje czynników genetycznych (m.in. polimorfizmy w obrębie MHC, C2, C4, TNF), epigenetycznych, hormonalnych i środowiskowych, które powodują dysfunkcję zarówno wrodzonego, jak i nabytego układu odpornościowego. Kluczową rolę odgrywają receptory Toll-podobne (TLR7, TLR9) oraz nadmierna aktywacja szlaku interferonu typu I, obecna u 60-80% pacjentów, co koreluje z ciężkością choroby. Zaburzenia funkcji limfocytów T i B, w tym defekty w produkcji IL-2 i nadprodukcja IL-6, IL-10, IL-17, prowadzą do autoreaktywności i chronicznej odpowiedzi zapalnej. Niskie poziomy C3 w układzie dopełniacza oraz nieprawidłowe usuwanie kompleksów immunologicznych nasilają proces autoimmunizacji i uszkodzenia narządów.
- Patogeneza Tocznia – Mechanizmy i Procesy
- Zaburzenia układu odpornościowego w patogenezie tocznia
- Rola limfocytów T i B w patogenezie tocznia
- Autoprzeciwciała i kompleksy immunologiczne
- Interferon typu I i cytokiny w patogenezie tocznia
- Mechanizmy uszkodzenia narządów
- Czynniki genetyczne i środowiskowe w patogenezie tocznia
- Nowe odkrycia w patogenezie tocznia
- Implikacje terapeutyczne
- Perspektywy w badaniach nad patogenezą tocznia
Patogeneza Tocznia – Mechanizmy i Procesy
Toczeń rumieniowaty układowy (SLE, Systemic Lupus Erythematosus) jest złożoną chorobą autoimmunologiczną charakteryzującą się globalną utratą tolerancji na własne antygeny, z aktywacją autoreaktywnych limfocytów T i B prowadzącą do produkcji patogennych autoprzeciwciał i uszkodzenia tkanek.1 Pomimo znacznych postępów w zrozumieniu mechanizmów choroby, dokładna patogeneza tocznia pozostaje nie w pełni wyjaśniona.2 Aktualne badania wskazują, że rozwój SLE jest wynikiem złożonych interakcji między czynnikami genetycznymi, epigenetycznymi, hormonalnymi i środowiskowymi, które prowadzą do dysfunkcji układu odpornościowego.34
Zaburzenia układu odpornościowego w patogenezie tocznia
W patogenezie tocznia kluczową rolę odgrywają zaburzenia zarówno w obrębie odporności wrodzonej, jak i nabytej.5 Nieprawidłowe odpowiedzi immunologiczne obejmują nadmierną aktywację limfocytów B i T, produkcję autoprzeciwciał, zwiększone wytwarzanie cytokin prozapalnych oraz zaburzenia w mechanizmach oczyszczania apoptotycznych komórek.67
Rola odporności wrodzonej
Aktywacja wrodzonego układu odpornościowego w toczniu może być zależna lub niezależna od receptorów Toll-podobnych (TLR). Związane z błoną komórkową TLR (TLR 2, 4, 6) są aktywowane w odpowiedzi na zewnątrzkomórkowe DNA i RNA pochodzące z obumierających komórek, co prowadzi do aktywacji czynników transkrypcyjnych rodziny interferonowych (IRF-3), NF-kB i kinaz MAP, które indukują produkcję mediatorów prozapalnych, takich jak IFN-β.8
Szczególnie istotną rolę odgrywają endosomalne receptory TLR, zwłaszcza TLR7 i TLR9, które rozpoznają kwasy nukleinowe i kompleksy immunologiczne zawierające kwasy nukleinowe. Ich nieprawidłowa aktywacja skutecznie promuje produkcję autoprzeciwciał przeciwko dwuniciowemu DNA (anty-dsDNA) i autoantygenem związanym z RNA.9 Aktywacja tych receptorów prowadzi do produkcji interferonu typu I, cytokiny o kluczowym znaczeniu w patogenezie tocznia.10
Ważną rolę w patogenezie SLE odgrywa również układ dopełniacza. Niedobory wczesnych białek klasycznej drogi dopełniacza prowadzą do upośledzenia usuwania potencjalnie patogennych kompleksów immunologicznych.11 Zaburzenia w funkcjonowaniu układu dopełniacza mogą prowadzić do nasilenia odpowiedzi autoimmunologicznej. SLE wiąże się z niskimi poziomami C3 w układzie dopełniacza.12
Rola limfocytów T i B w patogenezie tocznia
Limfocyty T i B odgrywają kluczową rolę w rozwoju tocznia. Apoptotyczne i uszkodzone komórki dostarczają antygenów, które są prezentowane limfocytom T przez komórki prezentujące antygen. Limfocyty T w SLE wykazują zaburzenia w ekspresji genów, co prowadzi do produkcji wielu cytokin.13
Limfocyty T u pacjentów z toczniem wykazują defekty w sygnalizacji, adhezji, kostymulacji, transkrypcji genów i alternatywnym splicingu.14 Produkują one mniej IL-2, co prowadzi do zaburzeń w produkcji regulatorowych limfocytów T. Zwiększone poziomy IL-6, IL-10, IL-12 i IL-23 zwiększają produkcję komórek jednojądrzastych, podczas gdy zwiększone IL-17 i IL-21 prowadzą do zwiększonej produkcji limfocytów T.15
Autoreaktywne limfocyty B w SLE, stymulowane przez autoantygeny, nie są skutecznie eliminowane z powodu niedoboru procesów uczestniczących w funkcjonalnej neutralizacji autoreaktywnych limfocytów B. Limfocyty B mogą również służyć jako komórki prezentujące antygen i aktywować limfocyty T, prezentując zinternalizowane rozpuszczalne antygeny limfocytom T. Tworzy to pętlę, w której limfocyty B i T aktywują się nawzajem, prowadząc do nasilenia autoimmunizacji.16
Autoprzeciwciała i kompleksy immunologiczne
Produkcja autoprzeciwciał jest głównym elementem patogenezy tocznia. Obecność wysokich mian autoprzeciwciał przeciwko antygenom jądrowym jest charakterystycznym objawem SLE.17 Autoprzeciwciała te wiążą się z antygenami, tworząc kompleksy immunologiczne, które osadzają się w różnych tkankach, prowadząc do zapalenia i uszkodzenia narządów.18
Szczególnie istotne są przeciwciała przeciwjądrowe (ANA), przeciwciała anty-dsDNA, przeciwciała antyfosfolipidowe (aPL) i przeciwciała anty-2-glikoproteiny (a2GPI), które mogą występować nawet lata przed klinicznym początkiem SLE.19 Autoprzeciwciała te przyczyniają się do uszkodzenia narządów, jak ilustruje kłębuszkowe zapalenie nerek związane z przeciwciałami przeciwjądrowymi i przeciwkłębuszkowymi, wrodzony blok serca związany z przeciwciałami anty-Ro oraz zakrzepica związana z przeciwciałami antykardiolipinowymi.20
Interferon typu I i cytokiny w patogenezie tocznia
Nadmierna aktywacja szlaku interferonu typu I jest kluczowym elementem patogenezy SLE.21 U około 60-80% dorosłych z SLE występuje podwyższona sygnatura genów IFN-1, co może być związane ze zwiększoną ciężkością choroby.22
Interferony typu I są wytwarzane w odpowiedzi na aktywację receptorów rozpoznających kwasy nukleinowe, takich jak endosomalne TLR3/4/7/9, cytozoalny sensor syntetazy cGMP-AMP (cGAS) oraz receptory podobne do genu indukowanego kwasem retinowym (RIG-I).23 Podwyższone poziomy interferonu typu I są wykrywalne u pacjentów z SLE i są związane z ciężkością choroby.24
Oprócz interferonów, ważną rolę w patogenezie tocznia odgrywają również inne cytokiny, takie jak stymulator limfocytów B (BLyS), znany również jako czynnik aktywujący komórki B (BAFF), interleukina 6, interleukina 17, interleukina 18, czynnik martwicy nowotworu (TNF).25 Te cytokiny są zaangażowane w proces zapalny i stanowią potencjalne cele terapeutyczne.26
Mechanizmy uszkodzenia narządów
Uszkodzenie narządów w toczniu jest wynikiem zarówno bezpośredniego działania autoprzeciwciał, jak i zapalenia wywołanego przez kompleksy immunologiczne. Nerki są głównym miejscem uszkodzenia tkanek w toczniu ludzi i myszy. Zapalenie nerek wynika z osadzania się w kłębuszkach nerkowych kompleksów immunologicznych złożonych z autoprzeciwciał i autoantygenów, z zaangażowaniem receptorów Fc na komórkach odpornościowych oraz z fiksacją dopełniacza.27
Uszkodzenia mogą dotyczyć również innych narządów, w tym skóry, stawów, serca, płuc, mózgu i krwi. Lupus może powodować poważne uszkodzenie nerek, a niewydolność nerek jest jedną z głównych przyczyn śmierci wśród osób z toczniem.28
Jeśli mózg jest dotknięty toczniem, pacjent może doświadczać bólu głowy, zawrotów głowy, zmian w zachowaniu, problemów ze wzrokiem, a nawet udarów lub napadów drgawkowych. Wiele osób z toczniem doświadcza problemów z pamięcią i może mieć trudności z wyrażaniem swoich myśli.29
Czynniki genetyczne i środowiskowe w patogenezie tocznia
Predyspozycje genetyczne
Predyspozycje genetyczne są niezbędne do nieprawidłowej aktywacji układu odpornościowego w toczniu, w połączeniu z czynnikami środowiskowymi i stochastycznymi.30 Genetyczna predyspozycja do tocznia u ludzi jest dobrze ustalona, o czym świadczą znacznie wyższe wskaźniki zgodności choroby wśród bliźniąt jednojajowych w porównaniu do bliźniąt dwujajowych.31
Geny głównego układu zgodności tkankowej (MHC), a także składniki układu dopełniacza, takie jak C2 i C4, oraz geny czynnika martwicy nowotworu (TNF), są zlokalizowane na chromosomie 6. Polimorfizmy w obrębie tych genów wykazano jako predysponujące do SLE.32
Locus dopełniacza, w regionie MHC klasy III, jest szczególnie interesujący ze względu na ważną rolę szlaku klasycznego w usuwaniu potencjalnie patogennych kompleksów immunologicznych. Zidentyfikowany haplotyp ryzyka ludzkiego antygenu leukocytarnego (HLA) to HLA-DRB1*03:01-HLA-DQA1*05:01-HLA-DQB1*02:01 (DR3) u osób pochodzenia europejskiego i HLA-DRB1*15:03-HLA-DQA1*01:02-HLA-DQB1*06:02 (DR2) u Afroamerykanów.33
Czynniki środowiskowe
Podczas gdy genetyczne ryzyko i mikrobiologiczne lub inne czynniki środowiskowe tworzą podatny grunt dla rozwoju SLE, do zainicjowania produkcji interferonu typu I i autoprzeciwciał specyficznych dla autoantygenów niezbędne są konkretne czynniki aktywujące układ odpornościowy.34 Możliwe jest, że początkowym zdarzeniem może być aktywacja szlaku interferonu typu I lub rozwój autoprzeciwciał typowych dla tocznia, prawdopodobnie pod wpływem specyficznych czynników ryzyka genetycznego.35
Wśród potencjalnych czynników wywołujących toczeń można wymienić:36
- Ekspozycję na światło słoneczne
- Określone leki
- Infekcje wirusowe
- Stres fizyczny lub emocjonalny
Uszkodzenie komórek spowodowane przez czynniki zakaźne i inne czynniki środowiskowe naraża układ odpornościowy na działanie autoantygenów, prowadząc do aktywacji limfocytów T i B, które stają się samopodtrzymujące przez chroniczną odpowiedź immunologiczną skierowaną przeciwko własnym tkankom. Uwolnienie cytokin, aktywacja dopełniacza i produkcja autoprzeciwciał prowadzą do uszkodzenia narządów.37
Nowe odkrycia w patogenezie tocznia
Rola neutrofilów i NETów
Neutrofile, szczególnie granulocyty o niskiej gęstości, oraz produkty neutrofilów, w tym pułapki zewnątrzkomórkowe neutrofilów (NETs), pozostają potencjalnym źródłem stymulującego kwasu nukleinowego i aktywacji wrodzonego układu odpornościowego.38 W SLE neutrofile wykazują nieprawidłową funkcję na kilku poziomach. Po pierwsze, neutrofile wykazują zmniejszoną zdolność fagocytarną i niezdolność do usuwania komórek apoptotycznych, które są znanym źródłem normalnie ukrytych autoantygenów.39
Wbrew wcześniejszym oczekiwaniom, badania prowadzone na Yale School of Medicine wykazały, że kompleks enzymatyczny NADPH oksydaza, czyli Nox2, który bierze udział w produkcji NETs, nieoczekiwanie hamuje rozwój tocznia, a nie promuje go. Myszy z niedoborem Nox2, których neutrofile nie były w stanie generować NETs, nie tylko nadal zachorowały na toczeń, ale rozwinęły znacznie cięższą postać choroby.40
Rola mitochondriów
Mitochondria pojawiły się jako istotne induktory i/lub wzmacniacze patogenezy SLE poprzez różne mechanizmy, które obejmują zaburzenie integralności organelli lub kompartmentalizacji, wadliwy metabolizm i niewydolność środków kontroli jakości. Prowadzi to do zewnątrz- lub wewnątrzkomórkowego uwolnienia interferonogennych kwasów nukleinowych, a także do aktywacji komórek odpornościowych wrodzonych i/lub adaptacyjnych.41
Są to starożytne struktury, które mogą uwalniać duże ilości mitochondrialnego DNA (mtDNA) po zniszczeniu, po apoptozie komórki. Niedobór nukleaz odpowiedzialnych za degradację tego DNA jest odpowiedzialny za objawy podobne do tocznia w modelach mysich.42
Nowe mechanizmy molekularne
Ostatnie badania ujawniły nowe mechanizmy molekularne zaangażowane w patogenezę tocznia. Zespół badawczy profesora Yoontae Lee i doktoranta Jiho Parka z Pohang University of Science and Technology (POSTECH) odkrył, że określone białko – czynnik transkrypcyjny ETV5 – promuje rozwój tocznia rumieniowatego układowego. ETV5, specyficzny czynnik transkrypcyjny wyrażany w limfocytach T, promuje różnicowanie limfocytów T w komórki TFH, potencjalnie prowadząc do SLE.43
W wyniku badań odkryto, że ETV5 zwiększa ekspresję swojego białka docelowego, osteopontyny (OPN), która z kolei aktywuje białko AKT, prowadząc do różnicowania w komórki TFH. Badacze potwierdzili również, że w ludzkich limfocytach T różnicowanie w komórki TFH jest również regulowane przez poziomy ekspresji ETV5 i OPN. Zgodnie z wynikami z modeli zwierzęcych, ETV5 i OPN były wyrażane na wyższych poziomach w modelach pacjentów z SLE w porównaniu do populacji ogólnej. Dodatkowo, aktywność choroby i stężenia autoprzeciwciał we krwi były generalnie proporcjonalne do poziomów ekspresji ETV5 i OPN.44
Innym nowym odkryciem jest rola białka LRRK2 (Leucine-rich repeat kinase 2) w patogenezie tocznia. Ekspresja LRRK2 była dramatycznie zwiększona w limfocytach B od pacjentów z SLE w porównaniu do zdrowych osób. Co ważne, ekspresja LRRK2 w limfocytach B była pozytywnie skorelowana z ciężkością choroby i poziomami IgG w surowicy pacjentów z SLE. LRRK2 promuje terminalne różnicowanie limfocytów B, odpowiedź humoralną i w konsekwencji zespół podobny do tocznia, co sugeruje LRRK2 jako nowy cel w terapii SLE.45
Implikacje terapeutyczne
Identyfikacja nowych celów terapeutycznych
Lepsze zrozumienie patogenezy tocznia doprowadziło do identyfikacji nowych celów terapeutycznych. Przeciwciała skierowane przeciwko antygenowi 2 komórek dendrytycznych krwi (BDCA2), unikalnemu receptorowi specyficznemu dla plazmacytoidalnych komórek dendrytycznych (pDC), hamują, ale nie eliminują pDC. Zmniejsza to również produkcję interferonu typu I i innych mediatorów zapalnych.46
Iberdomide zmienia program transkrypcyjny, zmniejsza aktywację limfocytów B i produkcję autoprzeciwciał, działa na pDC i zmniejsza sygnaturę interferonu typu I.47
Anifrolumab zakłóca pętlę autoamplifikacji interferonu typu I, która może wywołać utratę tolerancji immunologicznej i autoimmunizację, ponieważ blokuje sygnalizację interferonu typu I w pDC i hamuje indukcję interferonów typu I po stymulacji kompleksem immunologicznym.48
Terapie celowane w toczniu
Ponieważ autoprzeciwciała są kluczowe dla patogenezy SLE i wynikającego z niej uszkodzenia tkanek, deplecja limfocytów B jest atrakcyjną opcją terapeutyczną w tej chorobie.49 Jednym z leków zatwierdzonych przez FDA do leczenia tocznia jest belimumab (BENLYSTA), który selektywnie celuje w białko stymulujące limfocyty B (BLyS/BAFF), znaną podstawową przyczynę tocznia i toczniowego zapalenia nerek.50
Belimumab selektywnie blokuje wiązanie rozpuszczalnego BLyS do jego receptora na limfocytach B. Chociaż nie wiąże się bezpośrednio z limfocytami B, belimumab hamuje przeżycie autoreaktywnych limfocytów B i zmniejsza różnicowanie limfocytów B w produkujące immunoglobuliny komórki plazmatyczne. U pacjentów z toczniem, którzy byli pozytywni dla przeciwciał anty-dsDNA, leczenie belimumabem skutkowało 41% redukcją poziomów przeciwciał anty-dsDNA w ciągu 52 tygodni.51
U pacjentów z toczniowym zapaleniem nerek leczenie belimumabem prowadziło do zmniejszenia IgG w surowicy już w 4. tygodniu, a następnie do wzrostu poziomów IgG w surowicy, co było związane ze zmniejszoną proteinurią.52
Innymi lekami immunosupresyjnymi stosowanymi w leczeniu toczniowego zapalenia nerek są:53
- Steroidy – hamują sekwencję DNA, która promuje uwalnianie cytokin zapalnych
- Cyklofosfamid – jego metabolit, iperyt fosforamidowy, tworzy wiązania krzyżowe z DNA, powodując agregację grupy alkilowej i śmierć komórki
- Mykofenolan – hamuje dehydrogenazę monofosforanu inozyny, zapobiega syntezie de novo guaniny, indukując zatrzymanie komórki w fazie S
- Azatiopryna – blokuje syntezę puryn i indukuje apoptozę
- Inhibitory kalcyneuryny – zapobiegają defosforylacji NFAT i zmniejszają produkcję interleukiny 2
- Rytuksymab – jego mechanizm działania jest związany z cytotoksycznością zależną od dopełniacza i eliminacją limfocytów B znakowanych anty-CD20
Perspektywy w badaniach nad patogenezą tocznia
Badania nad patogenezą tocznia stale ewoluują, dostarczając nowych informacji na temat mechanizmów choroby i potencjalnych celów terapeutycznych. Identyfikacja genomowych loci i mutacji związanych z diagnozą SLE wskazuje na mechanizmy centralne dla patogenezy tocznia.57
Nowe badania skupiają się na lepszym zrozumieniu roli limfocytów Tfh (folikularnych pomocniczych T) w patogenezie tocznia. Zwiększenie liczby komórek Tfh jest związane z aktywnością choroby toczniowej, ale sposób, w jaki zwiększenie liczby komórek Tfh prowadzi do progresji tocznia, pozostawał niejasny. Badania prowadzone przez dr Chi mają na celu zbadanie, czy unikalne cechy metaboliczne komórek Tfh są związane i determinują ich destrukcyjne zachowanie w toczniu.58
Nowym podejściem jest również badanie wpływu diety na toczeń. Biorąc pod uwagę, że patogeneza SLE jest jeszcze niezbadana, ostatnie badania miały na celu zbadanie wpływu diety na chorobę, w zakresie wyzwalania lub zmiany przebiegu SLE. Ważna rola, jaką odgrywa żywność, jest wspierana nie tylko przez jej wartość odżywczą, ale także przez jej zdolność do modyfikowania struktury i funkcji mikrobioty jelitowej.59
Wyzwaniem na przyszłość jest lepsze określenie komórkowych i molekularnych graczy organizujących toczeń oraz przełożenie naszego lepszego zrozumienia patogenezy tocznia na lepiej uzasadnione terapeutyki celujące w wybrane komórki lub cząsteczki (lub obie), które ułatwiają rozwój tocznia.60 Wraz z postępem badań nad różnymi nieprawidłowościami w szlakach genetycznych i biologicznych, które powodują SLE, możliwe jest, że pojawią się specyficzne warianty lub podtypy choroby.61
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.