Wzw (wirusowe zapalenie wątroby)
Patofizjologia i mechanizm
Wirusowe zapalenie wątroby (WZW) to złożony proces patogenetyczny, w którym uszkodzenie wątroby jest głównie wynikiem odpowiedzi immunologicznej gospodarza, a nie bezpośredniej cytotoksyczności wirusa. Różne typy wirusów hepatotropowych (HAV, HBV, HCV, HDV, HEV) wykazują odmienne mechanizmy infekcji i patogenezy, z kluczową rolą limfocytów T CD8+ w eliminacji zakażonych hepatocytów oraz indukcji apoptozy. Przewlekłe zakażenia HBV i HCV prowadzą do utrzymującego się zapalenia, włóknienia i marskości, co zwiększa ryzyko rozwoju raka wątrobowokomórkowego (HCC). W przypadku HBV, integracja cccDNA z genomem gospodarza oraz ekspresja białka HBx mają istotne znaczenie w karcynogenezie. WZW typu D (HDV) charakteryzuje się cięższym przebiegiem i szybszą progresją do niewydolności wątroby, a HEV może powodować piorunującą niewydolność u kobiet w ciąży z 25% śmiertelnością. Poziomy aminotransferaz w zakażeniach HCV wahają się od wartości referencyjnych 40 U/L do 300 U/L, a w ostrych zakażeniach HCV rzadko przekraczają 1000 U/L.
- Patogeneza WZW (wirusowego zapalenia wątroby)
- Mechanizmy ogólne uszkodzenia wątroby
- Patogeneza WZW typu A
- Patogeneza WZW typu B
- Patogeneza WZW typu C
- Patogeneza WZW typu D
- Patogeneza WZW typu E
- Rola układu odpornościowego w patogenezie WZW
- Mechanizmy przewlekłego zapalenia i rozwoju raka wątrobowokomórkowego
- Mechanizmy unikania odpowiedzi immunologicznej przez wirusy hepatotropowe
- Nowe strategie terapeutyczne oparte na mechanizmach patogenezy
Patogeneza WZW (wirusowego zapalenia wątroby)
Wirusowe zapalenie wątroby (WZW) stanowi poważny globalny problem zdrowotny charakteryzujący się stanem zapalnym tkanki wątrobowej. Proces patogenezy WZW obejmuje złożone interakcje między wirusami a komórkami gospodarza, prowadzące do uszkodzenia wątroby. Mechanizm uszkodzenia wątroby różni się znacząco w zależności od typu wirusa wywołującego zakażenie, odpowiedzi immunologicznej gospodarza oraz współistniejących czynników.12
Mechanizmy ogólne uszkodzenia wątroby
Uszkodzenie wątroby w przebiegu WZW jest głównie mediowane przez odpowiedź immunologiczną gospodarza, a nie przez bezpośrednie działanie cytotoksyczne wirusa. Układ immunologiczny, próbując eliminować zakażone hepatocyty, powoduje uszkodzenie tkanki wątrobowej.2 Ogólny mechanizm obejmuje początkowo uszkodzenie wątroby, które wywołuje odpowiedź zapalną, mogącą przejść w stan przewlekły, prowadząc do postępującego włóknienia i marskości.3
Droga, jaką wirusy hepatotropowe wywołują WZW, jest najlepiej poznana w przypadku WZW typu B i C. Wirusy nie aktywują bezpośrednio apoptozy (śmierci komórkowej), ale zakażenie hepatocytów aktywuje wrodzoną i adaptacyjną gałąź układu odpornościowego, prowadząc do odpowiedzi zapalnej, która powoduje uszkodzenie i śmierć komórek, w tym apoptozę indukowaną przez wirusy poprzez aktywację ścieżki sygnałowej zależnej od receptorów śmierci.3
Przewlekła obecność wirusa w komórkach wątroby prowadzi do wielokrotnych fal zapalenia, uszkodzenia i gojenia ran, które z czasem prowadzą do bliznowacenia lub włóknienia i mogą prowadzić do rozwoju raka wątrobowokomórkowego.34
Patogeneza WZW typu A
Wirus zapalenia wątroby typu A (HAV) dostaje się do organizmu drogą pokarmową i powoduje zakażenie jelitowe. Następnie wirus rozprzestrzenia się, prawdopodobnie drogą krwi, do wątroby, która jest narządem docelowym.5 Po 10-12 dniach wirus jest obecny we krwi i wydalany przez układ żółciowy do kału. Szczytowe miana wirusa występują w ciągu 2 tygodni przed wystąpieniem objawów choroby.6
Zmiany patologiczne wywołane przez HAV występują wyłącznie w wątrobie. Obejmują one: wyraźną ogniskową aktywację komórek wyściełających zatoki, nagromadzenie limfocytów i histiocytów w miąższu, często zastępujących hepatocyty utracone w wyniku martwicy cytolitycznej przeważnie w okolicach okołowrotnych, sporadyczną martwicę koagulacyjną w postaci ciałek kwasochłonnych oraz ogniskową degenerację.5
Patologia jest mediowana przez odpowiedź komórkową układu immunologicznego gospodarza na zakażone hepatocyty. Co ciekawe, HAV nie wywołuje tak silnej up-regulacji pewnych genów stymulowanych przez interferon jak zakażenia HCV i HDV.7 Odpowiedzi adaptacyjne są również obecne, ale nie tak silne jak odpowiedzi adaptacyjne w zakażeniach HCV.7
Patogeneza WZW typu B
Wirus zapalenia wątroby typu B (HBV) może być bezpośrednio cytopatyczny dla hepatocytów, jednak cytotoksyczność mediowana przez układ immunologiczny odgrywa dominującą rolę w powodowaniu uszkodzenia wątroby. Atak immunologiczny jest kierowany przez limfocyty T cytotoksyczne CD8 ograniczone przez HLA klasy I, które rozpoznają antygen rdzeniowy zapalenia wątroby typu B (HBcAg) i antygen e zapalenia wątroby typu B (HBeAg) na błonach komórkowych zainfekowanych hepatocytów.8
HBV wnika do komórek gospodarza i jest transportowany do jądra komórki wątrobowej. Po dostaniu się do jądra, wirusowy DNA zostaje przekształcony w kowalencyjnie zamknięty kolisty DNA (cccDNA), który służy jako matryca do replikacji wirusa. Nowy wirus HBV jest pakowany i opuszcza komórkę wątrobową, a stabilny wirusowy cccDNA pozostaje w jądrze, gdzie może zintegrować się z DNA gospodarza, a także kontynuować tworzenie nowych wirusów zapalenia wątroby typu B.9
Potencjał patogenetyczny i przeciwwirusowy odpowiedzi limfocytów T cytotoksycznych (CTL) na HBV został udowodniony przez indukcję ciężkiej martwiczo-zapalnej choroby wątroby po adoptywnym przeniesieniu specyficznych dla HBsAg CTL do myszy transgenicznych HBV.1011
Przetrwałe zakażenie HBV charakteryzuje się słabą odpowiedzią adaptacyjną układu odpornościowego, co jest prawdopodobnie spowodowane nieskutecznym pobudzeniem komórek T CD4+ we wczesnej fazie zakażenia i późniejszym rozwojem ilościowo i jakościowo nieskutecznej odpowiedzi komórek T CD8+.10 HBV nie jest wirusem cytopatycznym, uszkodzenie wątroby wynika z długotrwałej i agresywnej aktywacji odporności gospodarza, mającej na celu eliminację wirusa.12
W patogenezie WZW typu B znaczącą rolę odgrywa również białko HBx, które jest transaktywującym białkiem promującym wzrost komórek, przeżycie i rozwój raka wątrobowokomórkowego. HBx reguluje ekspresję genów poprzez oddziaływanie z różnymi czynnikami białkowymi, aby aktywować promotory i wzmacniacze.1314
Patogeneza WZW typu C
Wirus zapalenia wątroby typu C (HCV) ma okres inkubacji wynoszący około 8 tygodni. Większość przypadków ostrego zakażenia HCV przebiega bezobjawowo. Nawet gdy występują objawy, ostre zakażenie HCV ma tendencję do łagodnego przebiegu, a poziomy aminotransferaz rzadko przekraczają 1000 U/L.15
Około 15-45% pacjentów ostro zakażonych HCV traci markery wirusologiczne HCV. Oznacza to, że około 55-85% nowo zakażonych pacjentów pozostaje wiremicznych i może rozwinąć przewlekłą chorobę wątroby.15 W przewlekłym zapaleniu wątroby typu C pacjenci mogą mieć objawy lub nie, przy czym zmęczenie jest dominującym zgłaszanym objawem. Poziomy aminotransferaz mogą wahać się od wartości referencyjnych (40 U/L) do wartości tak wysokich jak 300 U/L.15
Pacjenci z marskością wątroby wywołaną przez HCV są również narażeni na zwiększone ryzyko rozwoju raka wątrobowokomórkowego, zwłaszcza w przypadku współistniejącego zakażenia HBV. W Stanach Zjednoczonych rak wątrobowokomórkowy rozwija się u 1-5% pacjentów z marskością wątroby wywołaną przez HCV każdego roku.15
HCV jest wirusem RNA o wysokiej zdolności mutagennej, umożliwiającej mu uniknięcie odpowiedzi immunologicznej i wysokim wskaźniku progresji do przewlekłego zakażenia.16 Utrzymywanie się zakażenia HCV może być również spowodowane zakażeniem w miejscach uprzywilejowanych (pozawątrobowych), wirusowym hamowaniem prezentacji antygenu, selektywną immunosupresją, negatywną regulacją ekspresji genów HCV, mutacjami wirusowymi, wyczerpaniem immunologicznym komórek T i niepełnym różnicowaniem komórek pamięci T.17
Patogeneza WZW typu D
Zapalenie wątroby typu D jest wywoływane przez zakażenie wirusem zapalenia wątroby typu D (HDV) i jest uważane za najcięższą postać wirusowego zapalenia wątroby u ludzi. Przewlekłe zakażenie HDV prowadzi do cięższej choroby wątroby niż monoinfeekcja HBV i jest związane z przyspieszoną progresją włóknienia, wcześniejszą dekompensacją wątroby i zwiększonym ryzykiem rozwoju raka wątrobowokomórkowego.18
Sam HDV wydaje się być cytopatyczny, a HDAg może być bezpośrednio cytotoksyczny.19 HDV jest wirusem defektywnym, jednoniciowym RNA i zwykle występuje razem z wirusem zapalenia wątroby typu B. Może mieć przebieg łagodny lub ciężki i prowadzić do niewydolności wątroby.20
W leczeniu przewlekłego zakażenia HDV jedynie interferon alfa wykazuje aktywność przeciwwirusową. Leczenie pegylowanym interferonem alfa prowadzi do eliminacji HDV u około 25% pacjentów.18
Patogeneza WZW typu E
Wirus zapalenia wątroby typu E (HEV) jest małym, nieotoczkowym, ikozahedralnym wirusem podzielonym na osiem odrębnych genotypów (HEV-1 do HEV-8). Tylko genotypy 1-4 są znane jako powodujące choroby u ludzi. Genotypy 1 i 2 zwykle rozprzestrzeniają się drogą fekalno-oralną, często poprzez spożycie zanieczyszczonej wody. Genotypy 3 i 4 infekują świnie, jelenie i dziki, często przenosząc się na ludzi poprzez niedostatecznie ugotowane mięso.21
Ostre zapalenie wątroby wywołane przez HEV u zdrowych osób jest w większości bezobjawowe lub związane z niewielkimi objawami, takimi jak żółtaczka. Jednak u osób z obniżoną odpornością choroba może postępować do przewlekłego zapalenia wątroby, a nawet prowadzić do marskości. U kobiet w ciąży zakażenie HEV może powodować piorunującą niewydolność wątroby, z potencjalnym wskaźnikiem śmiertelności wynoszącym 25%. Wskaźniki śmiertelności również wzrastają wśród pacjentów z marskością wątroby, gdy zakażą się ostrym HEV, co może nawet wywołać ostrą na przewlekłą niewydolność wątroby, jeśli nakłada się na już istniejącą przewlekłą chorobę wątroby.21
Mikroanaliza wykazała, że zapalenie wątroby typu E charakteryzuje się gwałtowną odpowiedzią wrodzoną, ale słabą odpowiedzią adaptacyjną. W porównaniu z innymi zakażeniami, zakażenia HEV charakteryzują się skróconym i nieco skróconym czasem trwania odpowiedzi adaptacyjnej.7
Rola układu odpornościowego w patogenezie WZW
Odpowiedź wrodzona
Wrodzona odpowiedź immunologiczna odgrywa kluczową rolę we wczesnej fazie zakażenia wirusowego zapalenia wątroby i inicjuje kolejne specyficzne odpowiedzi immunologiczne.22 Wątrobę, jako narząd immunologiczny zawierający różne wrodzone komórki odpornościowe (komórki NK, NKT, komórki T itp.), posiada wrodzone funkcje immunologiczne.23
RNA wirusów zapalenia wątroby jest rozpoznawane przez wrodzoną odpowiedź immunologiczną poprzez receptor Toll-podobny, który odpowiada produkcją IFN-1a i IFN-1b.24 W przypadku HBV, mimo że wirus wydaje się indukować niewielką aktywację wrodzonej odpowiedzi immunologicznej, adaptacyjne odpowiedzi immunologiczne mogą mediować oczyszczanie wirusowe i chorobę wątroby.22
Populacje komórek wątrobowych, które uczestniczą we wrodzonej odpowiedzi immunologicznej, to komórki NK (natural killer), komórki NKT, komórki Kupffera i komórki dendrytyczne.24 Po wniknięciu HCV do komórki gospodarza, wiązanie glikoproteiny E2 z receptorem CD81 komórek NK hamuje funkcję komórek NK, co zmienia odpowiedź immunologiczną na zakażenie HCV. Różne badania sugerują, że niepowodzenie komórek dendrytycznych w rozpoznawaniu HCV przyczynia się do utrzymywania się zapalenia wątroby typu C.24
Odpowiedź adaptacyjna
Adaptacyjna odpowiedź immunologiczna jest uważana za odpowiedzialną za oczyszczanie wirusowe i patogenezę choroby podczas zakażenia wirusem zapalenia wątroby typu B.10 Odpowiedź komórek T CD8+ specyficznych dla HBV odgrywa fundamentalną rolę w oczyszczaniu wirusowym i patogenezie choroby wątroby.10
Powszechnie uważa się, że odpowiedź CTL oczyszcza zakażenia wirusowe przez zabijanie zakażonych komórek.10 Komórki T CD8+ mogą eliminować HBV z wątroby poprzez dwa mechanizmy: indukowanie apoptozy w zakażonych hepatocytach oraz hamowanie replikacji przez produkcję IFN-γ.25
Odpowiedź CTL jest mniej intensywna u pacjentów przewlekle zakażonych niż u osób z ostrym zakażeniem.25 Główne przejawy spadku funkcji komórek T CD8+ specyficznych dla HBV u pacjentów z przewlekłym zapaleniem wątroby typu B to utrata specyficzności antygenowej i ograniczenie proliferacji, co skutkuje niską częstością występowania, a także wysoką ekspresją receptorów hamujących, takich jak programowany receptor śmierci-1 (PD-1), antygen 4 związany z limfocytem T cytotoksycznym (CTLA-4), domena mucynowa 3 immunoglobuliny komórek T (TIM-3).22
Mechanizmy przewlekłego zapalenia i rozwoju raka wątrobowokomórkowego
Mechanizmy przewlekłego zapalenia
Przewlekłe wirusowe zapalenie wątroby charakteryzuje się utrzymywaniem się wirusa w wątrobie, prowadzącym do trwającego zapalenia i odnowy hepatocytów. Ciągły cykl śmierci komórek i regeneracji może prowadzić do włóknienia, kluczowego prekursora marskości.2
Przewlekłe zapalenie wątroby typu B jest definiowane jako utrzymywanie się HBsAg przez 6 miesięcy lub dłużej po ostrym zakażeniu HBV. 10-30% nosicieli HBsAg, u których rozwija się przewlekłe zapalenie wątroby, często ma objawy. Zmęczenie jest najczęstszym objawem przewlekłego zapalenia wątroby typu B. Sporadycznie występują ostre zaostrzenia choroby, z objawami i oznakami podobnymi do ostrego zapalenia wątroby. Mogą rozwinąć się pozawątrobowe manifestacje choroby (np. guzkowe zapalenie tętnic, krioglobulinemia i kłębuszkowe zapalenie nerek). Pacjenci z przewlekłym zapaleniem wątroby typu B mają nieprawidłowe wyniki badań biochemicznych wątroby, dowody na aktywną replikację HBV w badaniach krwi oraz aktywność zapalną lub włóknienie w bioptatach wątroby.8
W przypadku HCV, przewlekłe zakażenie jest definiowane jako utrzymująca się wiremia przez ponad 6 miesięcy. W przewlekłym zapaleniu wątroby typu C pacjenci mogą mieć objawy lub nie, przy czym zmęczenie jest dominującym zgłaszanym objawem. Poziomy aminotransferaz mogą wahać się od wartości referencyjnych (40 U/L) do wartości tak wysokich jak 300 U/L. Jednak nie istnieje wyraźny związek pomiędzy poziomami aminotransferaz a objawami czy ryzykiem progresji choroby.15
Mechanizmy rozwoju raka wątrobowokomórkowego
Przewlekłe zakażenie HBV i HCV jest głównym czynnikiem ryzyka rozwoju raka wątrobowokomórkowego (HCC). W marskości wątroby wywołanej przez HBV, podobnie jak w marskości spowodowanej innymi przyczynami, zapalenie wątroby i regeneracja wydają się stymulować zdarzenia mutacyjne i karcynogenezę. Jednakże w zakażeniu HBV, w przeciwieństwie do innych chorób wątroby, obecność marskości nie jest warunkiem wstępnym do rozwoju HCC. Integracja HBV z genomem hepatocytów może prowadzić do aktywacji onkogenów lub hamowania genów supresorowych nowotworów. Na przykład, mutacje lub delecje genów supresorowych nowotworów p53 i RB są obserwowane w wielu przypadkach HCC.4
Liczne badania wykazały związek pomiędzy podwyższonym poziomem HBV DNA w surowicy a zwiększonym ryzykiem rozwoju HCC. Odwrotnie, skuteczne zahamowanie zakażenia HBV przez terapię przeciwwirusową może zmniejszyć ryzyko rozwoju HCC.4
Progresja zakażenia HBV do HCC zachodzi w serii kroków zwykle następujących po sobie: zakażenie przewlekłym zapaleniem wątroby typu B, włóknienie lub marskość, formowanie się guzków dysplastycznych i rozwój HCC. Uważa się, że w ciągu powtarzających się cykli zakażenia przewlekłym zapaleniem wątroby typu B, DNA HBV integruje się z genomem gospodarza w preferencyjnych miejscach znanych jako chromosomalne miejsca łamliwe, co zwiększa skłonność do akumulacji mutacji i zmian epigenetycznych, które mogą prowadzić do włóknienia, a ostatecznie marskości i rozwoju HCC.26
Nieprawidłowa metylacja DNA wysp CpG promotora jest główną zmianą epigenetyczną obserwowaną w trakcie zakażenia HBV, gdy postępuje do marskości i HCC. Nagromadzone dowody wskazują na znaczącą rolę zmian epigenetycznych w stymulowaniu patogenezy HBV i związanej z nim karcynogenezy.26
Mechanizmy unikania odpowiedzi immunologicznej przez wirusy hepatotropowe
Różne wirusy zapalenia wątroby stosują różne strategie, aby uniknąć wykrycia przez układ odpornościowy, przedłużając swoje utrzymywanie się w organizmie gospodarza i nasilając uszkodzenie wątroby. Na przykład, wirus zapalenia wątroby typu B (HBV) produkuje duże ilości cząstek subwirusowych, które działają jako przynęty, odwracając uwagę odpowiedzi immunologicznej od celowania w rzeczywiste cząstki wirusowe. Wirus zapalenia wątroby typu C (HCV) jest znany z wysokiego wskaźnika mutacji, co pomaga mu uniknąć nadzoru immunologicznego poprzez ciągłe zmienianie swoich antygenów.2
U osób zakażonych HCV utrzymywanie się wirusa można przypisać dużemu inokulum i wysokiemu wskaźnikowi replikacji wirusowej, co pozwala wirusowi uniknąć odpowiedzi immunologicznej gospodarza.27 Różne białka wirusowe wykazały zdolność do unikania działania interferonu, co jest potwierdzone przez wysoki wskaźnik oporności na leczenie IFN-α u osób z zapaleniem wątroby typu C.24
Mechanizmy unikania odpowiedzi immunologicznej obejmują czynniki hamujące komórki CD4+: IL-10, TNF-B oraz czynniki hamujące komórki CD8+: PD-1, CD244, CTLA-4.28 Dysregulacja odpowiedzi immunologicznej komórek T została powiązana z progresją do przewlekłego zapalenia wątroby typu B.28
Utrzymywanie się 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 HBV.28 To kombinacja mutacji ucieczki wirusa HCV wraz z czynnikami odporności gospodarza, które są głównymi czynnikami przyczyniającymi się do rozwoju przewlekłego zakażenia HCV.28
Nowe strategie terapeutyczne oparte na mechanizmach patogenezy
Zrozumienie złożonych interakcji gospodarz-patogen w wirusowym zapaleniu wątroby jest kluczowe dla identyfikacji nowych celów terapeutycznych, opracowywania bardziej skutecznych podejść do leczenia i rzucania światła na mechanizmy leżące u podstaw progresji do bardziej zaawansowanych stadiów uszkodzenia wątroby.1
Badanie mechanizmów utrzymywania się wirusa oferuje obiecujące drogi dla nowych terapii, ponieważ pełne zrozumienie tych procesów jest kluczowe dla rozwoju interwencji, które mogą zakłócać cykle życiowe wirusów i wzmacniać oczyszczanie przez układ odpornościowy gospodarza.2
Badania pokazują, że YAP (angielski: Yes-associated protein), kluczowa cząsteczka w sygnalizacji mechanicznej, znacząco hamuje transkrypcję HBV i ekspresję antygenów. Te odkrycia odsłaniają mechanizm, który angażuje mechaniczne środowisko hepatocytów i YAP do oczyszczania z zakażenia wirusami hepatotropowymi w wątrobie, dostarczając nowe perspektywy dla badań nad leczeniem HBV i rozwoju leków przeciwwirusowych.29
Jednym z obiecujących kierunków jest celowana immunoterapia, w której komórki T są manipulowane w taki sposób, że nie są już podatne na sygnały z komórek śródbłonka. Badacze wierzą, że takie terapie mogłyby zwiększyć efekt szczepień i w ten sposób pomóc w zwalczaniu przewlekłego zapalenia wątroby typu B, które jest szczególnie rozpowszechnione w biedniejszych regionach świata.30
Inną strategią są szczepionki oparte na HBx, które eliminują utrzymujący się HBV w modelach zwierzęcych i mają potencjał do opracowania jako szczepionka terapeutyczna przeciwko przewlekłemu zapaleniu wątroby typu B.31
Bulevirtide, zatwierdzony jako lek o nazwie Hepcludex, skutecznie hamuje replikację wirusów zapalenia wątroby typu D i prowadzi do znacznej poprawy funkcji wątroby.32 Dokładny mechanizm, w jaki bulevirtide oddziałuje z receptorem wejścia wirusa na powierzchni komórek wątroby – białkiem transportującym sole żółciowe NTCP (sodium taurocholate cotransporting polypeptide) – i w ten sposób hamuje wejście wirusów do komórek, został niedawno odkryty. Wyniki badań stanowią kamień milowy w zrozumieniu zarówno interakcji HBV i HDV z ich komórkowym receptorem wejścia NTCP, jak i mechanizmu blokady receptora komórkowego przez bulevirtide.33
Zrozumienie struktury bulevirtide i jego wiązania z NTCP może potencjalnie przyczynić się do opracowania bardziej ukierunkowanych i skutecznych terapii dla milionów osób przewlekle zakażonych HBV/HDV. Dzięki zrozumieniu struktury bulevirtide i jego wiązania z NTCP, możemy potencjalnie opracować bardziej ukierunkowane i skuteczne leczenie dla milionów osób przewlekle zakażonych HBV/HDV.33
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.