Wirusowe zapalenie wątroby typu b
Patofizjologia i mechanizm
Wirusowe zapalenie wątroby typu B (WZW B) jest chorobą wywoływaną przez HBV, który infekuje hepatocyty poprzez receptor NTCP i wykorzystuje mechanizmy takie jak endocytoza i integracja DNA wirusa z genomem gospodarza. Patogeneza obejmuje zarówno bezpośrednie działanie wirusa, jak i odpowiedź immunologiczną gospodarza, w szczególności cytotoksyczne limfocyty T (CTL), które eliminują zakażone komórki, ale także przyczyniają się do uszkodzenia wątroby. Przewlekłe zakażenie charakteryzuje się utrzymującą się obecnością HBsAg przez ≥6 miesięcy, wysokim poziomem HBV DNA i zmienioną odpowiedzią immunologiczną, w tym wyczerpaniem limfocytów T CD8+ z ekspresją receptorów hamujących (PD-1, CTLA-4, TIM-3). Uszkodzenie wątroby manifestuje się zapaleniem, martwicą i włóknieniem, prowadząc do marskości i zwiększonego ryzyka rozwoju raka wątrobowokomórkowego (HCC). Mechanizmy kancerogenezy obejmują integrację DNA HBV, aktywność białka HBx oraz mutacje indukowane przez gen APOBEC3B, które przyspieszają progresję nowotworu.
- Wirusowe zapalenie wątroby typu B – patogeneza i mechanizm
- Wnikanie wirusa i mechanizm replikacji
- Immunopatogeneza zakażenia HBV
- Rola układu odporności wrodzonej
- Rola limfocytów T w patogenezie
- Mechanizmy uszkodzenia wątroby
- Przewlekłe WZW B i progresja do marskości i HCC
- Mechanizmy karcinogenezy w zakażeniu HBV
- Rola odporności w eliminacji wirusa
- Nowe odkrycia w patogenezie WZW B
- Znaczenie kliniczne i perspektywy terapeutyczne
Wirusowe zapalenie wątroby typu B – patogeneza i mechanizm
Wirusowe zapalenie wątroby typu B (WZW B) jest infekcją wywoływaną przez wirus zapalenia wątroby typu B (HBV), który atakuje głównie komórki wątroby. Proces patogenezy HBV jest złożony i obejmuje zarówno bezpośrednie oddziaływanie wirusa na komórki wątroby, jak i reakcje immunologiczne organizmu, które przyczyniają się do rozwoju choroby i uszkodzenia wątroby12.
Wnikanie wirusa i mechanizm replikacji
HBV wnika do organizmu poprzez narażenie na kontakt z krwią lub płynami ustrojowymi zawierającymi HBsAg od osób zakażonych1. Głównym receptorem dla HBV jest białko kotransportujące taurocholanu sodu (NTCP), które zostało zidentyfikowane w 2012 roku12. Proces infekcji rozpoczyna się, gdy wirion HBV wiąże się z hepatocytem poprzez domenę preS1 antygenu powierzchniowego wirusa, a następnie jest internalizowany przez endocytozę1.
Po wniknięciu do hepatocyta, otoczka wirusa łączy się z błoną endosomalną, uwalniając nukleokapsyd do cytoplazmy. Nukleokapsyd wykorzystuje sieć mikrotubul i związane z nią białka motoryczne, aby przemieścić się w kierunku jądra komórkowego1. W jądrze komórkowym luźno koliste DNA (rcDNA) HBV jest przekształcane w kowalencyjnie zamknięte koliste DNA (cccDNA), które służy jako matryca dla transkrypcji wirusowej12.
Część wirusowego DNA może integrować się z genomem gospodarza, co stanowi kluczowy czynnik w utrzymywaniu się infekcji HBV i zwiększa ryzyko rozwoju poważnych chorób wątroby, takich jak niewydolność wątroby, marskość i rak wątrobowokomórkowy (HCC)12.
Immunopatogeneza zakażenia HBV
Wirusowe zapalenie wątroby typu B charakteryzuje się złożoną interakcją między wirusem a układem odpornościowym gospodarza. HBV jest wirusem niecytopatycznym, co oznacza, że samo zakażenie wirusem nie prowadzi bezpośrednio do uszkodzenia komórek wątroby12. Uszkodzenie wątroby jest przede wszystkim wynikiem reakcji immunologicznej organizmu na zakażone komórki1.
W patogenezie HBV kluczową rolę odgrywa adaptacyjna odpowiedź immunologiczna, szczególnie cytotoksyczne limfocyty T (CTL), które przyczyniają się do większości uszkodzeń wątroby związanych z infekcją HBV12. CTL eliminują zakażenie HBV poprzez zabijanie zakażonych komórek i produkcję cytokin przeciwwirusowych, które są następnie wykorzystywane do oczyszczania HBV z żywych hepatocytów1.
Chociaż uszkodzenie wątroby jest inicjowane i pośredniczone przez CTL, nieswoiste komórki zapalne i aktywowane płytki krwi w miejscu zakażenia mogą nasilać immunopatologię indukowaną przez CTL1. Badania na myszach transgenicznych z HBV wykazały, że odpowiedź CTL na HBV może wywołać ciężką martwiczo-zapalną chorobę wątroby1.
Rola układu odporności wrodzonej
Wrodzona odpowiedź immunologiczna odgrywa istotną rolę we wczesnych fazach zakażenia HBV i inicjuje późniejszą swoistą odpowiedź immunologiczną12. HBV może jednak tłumić intensywność nieswoistych odpowiedzi immunologicznych poprzez zakłócanie różnych szlaków transdukcji sygnału za pośrednictwem HBeAg i HBx1.
U pacjentów z przewlekłym WZW B często obserwuje się niską częstość występowania komórek dendrytycznych szpikowych (mDC) i plazmacytoidalnych komórek dendrytycznych (pDC) we krwi obwodowej, z upośledzonym dojrzewaniem mDC i zmniejszoną produkcją interferonu przez pDC. W konsekwencji pacjenci wykazują zmniejszoną zdolność do bezpośredniego oczyszczania wirusów i indukcji limfocytów T specyficznych dla HBV, co negatywnie wpływa na eliminację wirusa1.
Badania wykazały, że HBV wydaje się indukować niewielką lub żadną aktywację odporności wrodzonej, podczas gdy adaptacyjna odpowiedź immunologiczna pośredniczy zarówno w eliminacji wirusa, jak i w chorobie wątroby12.
Rola limfocytów T w patogenezie
Odpowiedź limfocytów T na HBV jest kluczowa dla kontroli zakażenia. W ostrej infekcji HBV odpowiedź limfocytów T jest energiczna, poliklonalna i wielospecyficzna u pacjentów, którzy z powodzeniem eliminują wirusa, natomiast stosunkowo słaba i wąsko ukierunkowana u pacjentów przewlekle zakażonych1.
Przewlekłe zakażenie HBV charakteryzuje się słabą adaptacyjną odpowiedzią immunologiczną, która wynika z nieefektywnej aktywacji limfocytów T CD4+ we wczesnej fazie zakażenia i późniejszego rozwoju ilościowo i jakościowo nieskutecznej odpowiedzi limfocytów T CD8+12.
U pacjentów z przewlekłym WZW B, limfocyty T specyficzne dla HBV są podatne na apoptozę, ze znacznie zmniejszoną zdolnością do wydzielania cytokin i proliferacji, co skutkuje wyczerpaniem funkcji, które może być jednym z mechanizmów prowadzących do utrzymującego się zakażenia HBV1. Główne przejawy spadku funkcji limfocytów T CD8+ specyficznych dla HBV u pacjentów z przewlekłym WZW B to utrata swoistości antygenowej i ograniczenie proliferacji, a także wysoka ekspresja receptorów hamujących, takich jak PD-1, CTLA-4 i TIM-31.
Z powodu niezdolności do skutecznego wytwarzania cytokin i wywierania aktywności przeciwwirusowej, gdy limfocyty T CD8+ są wyczerpane podczas ostrej aktywności immunologicznej i są ponownie narażone na HBV, może dojść do przewlekłej replikacji HBV i wystąpienia HCC1.
Mechanizmy uszkodzenia wątroby
Uszkodzenie wątroby w zakażeniu HBV jest wynikiem złożonej interakcji między wirusem a układem odpornościowym gospodarza. Istnieją trzy główne mechanizmy, które wydają się być zaangażowane w uszkodzenie komórek wątroby podczas zakażenia HBV1:
- Odpowiedź cytotoksycznych limfocytów T (CTL) ograniczona przez HLA klasy I, skierowana przeciwko HBcAg/HBeAg na hepatocytach zakażonych HBV
- Bezpośredni efekt cytopatyczny ekspresji HBcAg w zakażonych hepatocytach
- Wysoki poziom ekspresji i niewydajna sekrecja HBsAg
W ostrej fazie zakażenia występują oznaki zapalenia w obszarach wrotnych; infiltrat jest głównie limfocytarny. W miąższu wątroby zakażone hepatocyty wykazują obrzęk i tworzą ciałka kwasochłonne (Councilmana) w miarę ich obumierania1.
W przewlekłym zapaleniu wątroby uszkodzenie rozprzestrzenia się z obszarów wrotnych, dając obraz martwicy kęsowej. Widoczne jest również pewne zapalenie zrazikowe. W miarę postępu choroby rozwija się włóknienie, a ostatecznie marskość1.
Przewlekłe uszkodzenie wątroby wynika z ciągłego, immunologicznie mediowanego niszczenia hepatocytów wyrażających antygeny wirusowe. Ponadto do uszkodzenia mogą przyczyniać się reakcje autoimmunologiczne, ponieważ indukowane są odpowiedzi immunologiczne na różne antygeny specyficzne dla wątroby1.
Przewlekłe WZW B i progresja do marskości i HCC
Przewlekłe zakażenie HBV jest zdefiniowane jako utrzymywanie się HBsAg we krwi przez co najmniej 6 miesięcy po ostrej infekcji HBV1. Wczesna faza przewlekłego zakażenia HBV charakteryzuje się obecnością HBeAg i wysokim poziomem HBV DNA w surowicy (określane jako przewlekłe HBV HBeAg-dodatnie)1.
W trakcie przewlekłego zakażenia HBV układ immunologiczny próbuje eliminować HBV poprzez niszczenie zakażonych hepatocytów, co prowadzi do zwiększonego poziomu ALT we krwi. Większość pacjentów ostatecznie eliminuje HBeAg z krwi, wytwarza przeciwciała przeciwko HBeAg (anty-HBe) i osiąga stan infekcji niereolikacyjnej, charakteryzujący się niskim lub niewykrywalnym poziomem HBV DNA w surowicy i prawidłowym poziomem ALT1.
Z czasem 25% osób, które nabyły HBV jako dzieci, będzie miało przewlekłe zakażenie HBV, które prowadzi do marskości lub HCC w wieku dorosłym. Marskość może rozwinąć się w wyniku powtarzających się ataków układu immunologicznego, w których normalne hepatocyty są niszczone i zastępowane tkanką włóknistą1.
Progresja do HCC następuje w serii etapów, zazwyczaj w sekwencji: przewlekłe zakażenie HBV, włóknienie lub marskość, tworzenie się guzków dysplastycznych i rozwój HCC1. Przypuszcza się, że w trakcie powtarzających się cykli zakażenia przewlekłego HBV, DNA HBV integruje się z genomem gospodarza w preferencyjnych miejscach zwanych kruchymi miejscami chromosomowymi, co zwiększa skłonność do akumulacji mutacji i zmian epigenetycznych, które mogą prowadzić do włóknienia, a ostatecznie marskości i rozwoju HCC1.
Mechanizmy karcinogenezy w zakażeniu HBV
Kancerogeneza wątrobowokomórkowa związana z HBV jest procesem wieloczynnikowym1. Mechanizm, za pomocą którego przewlekłe zakażenie HBV predysponuje do rozwoju HCC, nie jest do końca jasny. Marskość jest kardynalnym czynnikiem w kancerogenezie. Stan zapalny hepatocytów, martwica, mitoza i cechy przewlekłego zapalenia wątroby są głównymi czynnikami w regeneracji guzkowej, włóknieniu i raku1.
Spekuluje się, że HBV ma wewnętrzną aktywność hepatokarcynogenną, wchodząc w interakcje z DNA gospodarza na różne sposoby. Po wniknięciu do hepatocyta, wirusowe DNA jest integrowane w genom. Miejsce integracji nie jest stałe, ale zwykle obejmuje sekwencje terminalne powtórzeń1.
Transaktywacja funkcji genów kontrolujących czynniki transkrypcyjne (np. IGF-2, TGF-alfa, TGF-beta, cyklina A, EGFR, RAR) i onkogenów, takich jak c-myc, fos, ras (aktywujących wewnętrzną kaskadę transdukcji sygnału), wpływa na normalną różnicowanie hepatocytów lub progresję cyklu komórkowego1.
Podwyższony jest również poziom czynnika martwicy nowotworów alfa (TNF-α), cytokiny prozapalnej. Transaktywacyjna transaktywacja syntazy tlenku azotu (NO) II przez pX i podwyższone poziomy TNF-α są odpowiedzialne za wysokie poziomy NO występujące u tych pacjentów. NO jest potencjalnym mutagenem, który rozwija się poprzez kilka mechanizmów modyfikacji funkcjonalnych TP53, utleniania DNA, deaminacji i tworzenia karcynogennych związków N-nitrozowych1.
Białko HBx wirusa HBV jest kluczowym regulatorowym białkiem wirusowym, które odgrywa ważną rolę w replikacji HBV i może pełnić rolę kofaktora w rozwoju HCC związanego z HBV1. HBx komunikuje się z wieloma docelowymi cząsteczkami gospodarza i pośredniczy w wielu przeciwstawnych funkcjach komórkowych, w tym regulacji cyklu komórkowego, apoptozy, sygnalizacji, regulacji transkrypcyjnej, kodowaniu cytoszkieletu, cząsteczek adhezji komórkowej, onkogenów i genów supresorowych nowotworu1.
Rola odporności w eliminacji wirusa
Eliminacja HBV zależy od złożonych interakcji między wirusem a wrodzoną i adaptacyjną odpowiedzią immunologiczną gospodarza1. Specyficzne dla HBV limfocyty T są odpowiedzialne za eliminację wirusa, a także za zatrzymanie stanu zapalnego wątroby1.
Limfocyty T CD8+ cytotoksyczne mogą indukować apoptozę hepatocytów zakażonych wirusem i wydzielać interferon-γ w celu hamowania ekspresji i replikacji genów HBV w hepatocytach1.
Persystencja wirusowego DNA w postaci cccDNA lub włączonego do genomu gospodarza, wraz z niepowodzeniem układu odpornościowego w oczyszczaniu tych zakażonych komórek, przyczynia się do utrzymywania się zakażenia HBV1.
Badania wykazały również, że replikacja HBV jest tłumiona przez przeciwwirusowe działanie interferonu alfa/beta1. Interesujące jest również, że u niewielkiego odsetka pacjentów (~1% rocznie) dochodzi do spontanicznej utraty HBsAg i rozwoju przeciwciał anty-HBs. Utrata HBsAg z lub bez pojawienia się anty-HBs (definiowana jako czynnościowe wyleczenie) jest celem obecnych wysiłków leczniczych, ponieważ zmniejsza ryzyko marskości wątroby, raka i śmierci związanej z wątrobą1.
Nowe odkrycia w patogenezie WZW B
Najnowsze badania przynoszą nowe spojrzenie na mechanizmy patogenezy WZW B. Jednym z interesujących odkryć jest rola mechanotransdukcji w wątrobie jako naturalnego mechanizmu przeciwwirusowego przeciwko HBV1.
Badania wykazały, że wysoka sztywność macierzy znacząco hamowała replikację HBV i aktywowała YAP, kluczową cząsteczkę w mechanotransdukcji, w systemie hodowli pierwotnych hepatocytów. Aktywacja YAP wyraźnie hamowała transkrypcję HBV i ekspresję antygenu1.
Interesujące jest, że badania pokazują, że w ostrym zakażeniu HBV wartości sztywności wątroby wzrastają, nawet przekraczając wartości obserwowane w zwłóknieniu lub marskości wątroby, a następnie wracają do normy, gdy uszkodzenie wątroby stopniowo ustępuje1.
Wyniki wskazywały, że w miarę wzrostu sztywności macierzy następowało znaczne zmniejszenie wewnątrzkomórkowego poziomu HBV preCore/pgRNA i całkowitego HBV RNA, a także zmniejszenie poziomu antygenów wirusowych, w tym HBsAg i HBeAg1.
Te odkrycia ujawniają mechanizm, który obejmuje mechaniczne środowisko hepatocytów i YAP w celu kontroli zakażenia wirusowego hepatotropowego w wątrobie, oferując nowe perspektywy dla badań nad leczeniem HBV i rozwoju leków przeciwwirusowych1.
Rola chemokin w patogenezie WZW B
Chemokiny, grupa małych cytokin, odgrywają centralną rolę w patogenezie wirusowego zapalenia wątroby, regulując migrację, proliferację i aktywację limfocytów1.
Po wniknięciu HBV do organizmu, wirus jest pobierany przez komórki prezentujące antygen (APC) i przetwarzany na polipeptydy immunologiczne, które łączą się z MHC (MHC II, I) i transportowane są na powierzchnię APC, gdzie są rozpoznawane przez receptor komórek T (TCR) komórek CD4+ T lub CD8+ T1.
Proces migracji jest kontrolowany przez wiele czynników, przy czym interakcja między chemokinami a ich receptorami jest jednym z najważniejszych czynników1. Badania potwierdziły, że zakażenie wirusowe i ekspresja chemokin oraz ich receptorów w komórkach gospodarza oddziałują na siebie i są wzajemnie zależne1.
Badania wykazały, że chemokiny z podrodziny CXC uczestniczą głównie w chemotaksji i aktywacji komórek zapalnych w ostrych reakcjach zapalnych, podczas gdy chemokiny z podrodziny CC pośredniczą głównie w chemotaksji i aktywacji monocytów i limfocytów w przewlekłych procesach zapalnych1.
Rola APOBEC3B w patogenezie WZW B
W rodzinie APOBEC3, gen A3B znacząco przyczynia się do progresji nowotworu. Jako deaminaza cytytynowa DNA urydynowa w organizmie, gen A3B pełni podwójną funkcję: pomaga w zwalczaniu HBV i opóźnia replikację wirusa, jednocześnie indukując mutacje C-T w genach komórek gospodarza, przyspieszając w ten sposób progresję nowotworu1.
Nadekspresja A3B w ludzkim HCC znacząco koreluje ze stosunkiem mutacji C-na-A i G-na-T w genomie. A3B może hamować DNA HBV związane z rdzeniem i ekspresję genów HBV1.
Ekspresja A3B zmniejszyła poziom DNA HBV związanego z jądrem o 90%, wskazując na potencjał A3B jako skutecznego inhibitora replikacji DNA HBV jako białka transportującego między jądrem a cytoplazmą. W rezultacie A3B zmniejsza ekspresję HBsAg i HBeAg1.
A3B może hamować replikację wirusa HBV poprzez różne szlaki, wykazując silne działanie przeciwwirusowe. Zgłaszano, że ekspresja A3B wzrasta w różnych nowotworach i jest związana z somatycznymi mutacjami w genach takich jak P53 i PIK3CA1.
Wyzwanie polega na zrównoważeniu zahamowania ekspresji genu APOBEC3B, co prowadzi do zwiększonej replikacji HBV, z promocją mutacji genomowych powodowanych przez gen APOBEC3B1.
Znaczenie kliniczne i perspektywy terapeutyczne
Zrozumienie patogenezy WZW B ma kluczowe znaczenie dla opracowania skutecznych strategii terapeutycznych. Pierwotnym celem leczenia przewlekłego WZW B jest maksymalne możliwe zahamowanie replikacji HBV1.
Całkowite wyleczenie HBV polega na osiągnięciu wyleczenia sterylizującego, które wymaga eliminacji wewnątrzwątrobowego cccDNA i całkowitego usunięcia zintegrowanego DNA HBV1.
Obecne leczenie przewlekłego WZW B obejmuje doustne leki, w tym tenofowir lub entekawir. Leczenie może spowolnić postęp marskości, zmniejszyć przypadki raka wątroby i poprawić długoterminowe przeżycie1.
Większość osób, które rozpoczynają leczenie wirusowego zapalenia wątroby typu B, musi je kontynuować przez całe życie1.
Lepsze zrozumienie interakcji wirusa i gospodarza w trakcie przewlekłego zakażenia HBV i interwencji terapeutycznych jest nadal potrzebne do opracowania strategii zapobiegających przejściu z niezapalnych do zapalnych faz utrzymującego się zakażenia, do indukcji kontroli immunologicznej i ostatecznie do osiągnięcia funkcjonalnego wyleczenia1.
Zwiększająca się wiedza na temat szlaków sygnałowych i wzorców molekularnych związanych z patogenami, które regulują aktywację odporności wrodzonej we wczesnych stadiach zakażeń wirusowych, doprowadziła do ponownej oceny układu odpornościowego wrodzonego w zakażeniu HBV1.
Liczne badania wykazały, że HBV stosuje aktywne strategie, aby uniknąć wrodzonej odpowiedzi immunologicznej i wywołać immunosupresję1. Zrozumienie tych mechanizmów może prowadzić do opracowania nowych podejść immunoterapeutycznych i przeciwwirusowych do kontroli utrzymującego się zakażenia HBV.
Przyszłe strategie terapeutyczne
Badania wskazują na potencjalne nowe cele terapeutyczne w leczeniu WZW B. Jednym z nich jest blokowanie szlaku PD-1/PD-L1, który został zasugerowany jako potencjalne podejście terapeutyczne do kontroli zapalenia wątroby typu B1.
Innym obiecującym podejściem jest ukierunkowanie na proces integracji DNA HBV i eliminacja zintegrowanego DNA HBV z genomu gospodarza, co staje się kluczowe w zapobieganiu progresji przewlekłego zapalenia wątroby typu B1.
Inhibicja formowania cccDNA i eliminacja puli cccDNA są niezbędne do wyleczenia zakażenia HBV1. Identyfikacja czynników naprawczych i mechanizmów, za pomocą których rcDNA jest naprawiane, są kluczowe dla odkrycia potencjalnych celów terapeutycznych do zwalczania zakażenia HBV1.
Leki regulujące sygnalizację YAP są potencjalną strategią interwencyjną do kontrolowania zakażenia HBV, wykraczającą poza tradycyjne szlaki sygnalizacji przeciwwirusowej i podejścia1.
Jednym z kamieni milowych, które niedawno pojawiły się w dziedzinie immunoterapii, jest możliwa blokada receptorów immunoregulacyjnych za pomocą specyficznych przeciwciał w celu przywrócenia i wzmocnienia odporności komórkowej CD4/CD8 T1. Blokowanie szlaku CTLA-4 skutkuje zahamowaniem apoptozy, prowadząc do zwiększonej ekspansji limfocytów T CD8 specyficznych dla HBV wytwarzających IFN-γ1.
Mogą one stanowić nowe cele immunoterapeutyczne do eliminacji przewlekłego zakażenia HBV, minimalizując jednocześnie ryzyko progresji HCC1.
Szczepienie przeciwko HBV znacznie zmniejsza częstość występowania HCC. Najnowsze badania dostarczyły więcej informacji na temat mechanizmu onkogenów i genów supresorowych nowotworów w hepatokancerogenezie, wraz ze ścieżką molekularną kontroli, za pośrednictwem której ich wpływ na proliferację jest mediowany1.
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.