Zapalenie nerwu wzrokowego
Patofizjologia i mechanizm
Zapalenie nerwu wzrokowego (ON) to stan zapalny nerwu wzrokowego, najczęściej związany z chorobami demielinizacyjnymi, takimi jak stwardnienie rozsiane (SM) i zaburzenia ze spektrum NMOSD. Patogeneza ON opiera się na autoimmunologicznym uszkodzeniu osłonki mielinowej, gdzie aktywowane limfocyty T CD4+ i komórki TH17 przekraczają barierę krew-mózg, uwalniając cytokiny (np. IL-17) i prowadząc do demielinizacji oraz utraty aksonów. W badaniach OCT u 74% pacjentów z ostrym ON obserwuje się ścieńczenie warstwy włókien nerwowych siatkówki (RNFL) w ciągu 3 miesięcy. ON w SM cechuje się zwykle łagodniejszą utratą wzroku i lepszą regeneracją, natomiast ON w NMOSD i MOGAD jest cięższy, często obustronny, z większymi deficytami i słabą odpowiedzią na leczenie. W NMOSD kluczową rolę odgrywają przeciwciała AQP4-IgG, które inicjują aktywację dopełniacza i uszkodzenie astrocytów, a podwyższone poziomy IL-6 w płynie mózgowo-rdzeniowym nasilają stan zapalny. Genetyczne polimorfizmy, m.in. w genie dopełniacza C3, korelują z ciężkością uszkodzenia wzroku i neurodegeneracji.
- Patogeneza zapalenia nerwu wzrokowego
- Rola układu immunologicznego w zapaleniu nerwu wzrokowego
- Rola limfocytów T i B
- Rola przeciwciał w zaburzeniach ze spektrum NMOSD i MOGAD
- Rola komórek glejowych w zapaleniu nerwu wzrokowego
- Mechanizmy specyficzne dla różnych podtypów zapalenia nerwu wzrokowego
- Zapalenie nerwu wzrokowego związane ze stwardnieniem rozsianym
- Zapalenie nerwu wzrokowego związane z NMOSD
- Zapalenie nerwu wzrokowego związane z MOGAD
- Podłoże genetyczne i molekularne zapalenia nerwu wzrokowego
- Inne przyczyny zapalenia nerwu wzrokowego
- Zapalenie nerwu wzrokowego związane z infekcjami
- Zapalenie nerwu wzrokowego związane z czynnikami toksycznymi
- Nowe podejścia terapeutyczne wynikające z mechanizmów patogenetycznych
Patogeneza zapalenia nerwu wzrokowego
Zapalenie nerwu wzrokowego (ang. optic neuritis, ON) to stan zapalny nerwu wzrokowego, który zakłóca jego zdolność do przekazywania informacji wizualnych z siatkówki do mózgu, powodując nagłą i często poważną utratę widzenia. Schorzenie to ma charakter wieloczynnikowy, chociaż najczęściej jest związane z chorobami demielinizacyjnymi, szczególnie stwardnieniem rozsianym (SM) i zaburzeniami ze spektrum zapalenia nerwów wzrokowych i rdzenia kręgowego (NMOSD).12
Dokładny mechanizm odpowiedzialny za ostre zapalenie nerwu wzrokowego nie został jeszcze definitywnie zidentyfikowany. Jednak za główny czynnik uważa się reakcję autoimmunologiczną uszkadzającą osłonkę mielinową otaczającą neurony w nerwie wzrokowym. Pacjenci z udokumentowanymi chorobami autoimmunologicznymi mają większą skłonność do rozwoju zapalenia nerwu wzrokowego, a zaobserwowano także związek przyczynowy między antygenami HLA DRB1, HLA-B27 a tym schorzeniem.13
Procesy zapalne i demielinizacja
Zapalenie nerwu wzrokowego charakteryzuje się stanem zapalnym nerwu, który może prowadzić do tymczasowej lub trwałej utraty wzroku. Jest to stan wieloczynnikowy, do którego rozwoju mogą przyczyniać się mechanizmy autoimmunologiczne, infekcyjne, toksyczne i idiopatyczne.13
Przypuszczalny mechanizm patofizjologiczny ON obejmuje zapalenie i demielinizację nerwu wzrokowego. Aktywowane obwodowo limfocyty T migrują przez barierę krew-mózg i uwalniają cytokiny oraz inne mediatory zapalne, prowadząc do śmierci neuronów i degeneracji aksonów.45 Liczne badania w SM wykazały, że zapalna demielinizacja jest charakterystycznym objawem choroby; po ostrym epizodzie, uszkodzenie aksonalne prowadzące do utraty aksonów może spowodować poważne i czasami nieodwracalne upośledzenie neurologiczne.4
W wielu przypadkach zapalenia nerwu wzrokowego podobnych do SM, proces jest uważany za autoimmunologiczny. U tych pacjentów, limfocyty T CD4+ specyficzne dla mieliny zostają aktywowane na obwodzie i są w stanie przekroczyć barierę krew-mózg.6 Komórki TH17 również odgrywają rolę, zwiększając stan zapalny poprzez uwalnianie różnych cytokin, takich jak IL-17.7
Może istnieć również komponent naczyniowy w patofizjologii, ponieważ u 25% pacjentów z zapaleniem nerwu wzrokowego obserwuje się nieprawidłowości naczyń krwionośnych, takie jak komórki zapalne w błonie środkowej.7
Uszkodzenie aksonu i konsekwencje kliniczne
Chociaż wiele badań w SM wykazało, że zapalna demielinizacja jest charakterystycznym objawem choroby, po ostrym epizodzie uszkodzenie aksonalne prowadzące do utraty aksonów może prowadzić do poważnego i czasami nieodwracalnego upośledzenia neurologicznego.4 Optyczna koherentna tomografia (OCT) dostarczyła obiektywnego sposobu ilościowego określenia tej utraty aksonów. W jednym badaniu, 74% pacjentów z ostrym zapaleniem nerwu wzrokowego wykazało ścieńczenie warstwy włókien nerwowych siatkówki (RNFL) w ciągu 3 miesięcy w badaniu OCT.4
Utrata włókien nerwowych w zapaleniu nerwu wzrokowego w znacznym stopniu zależy od choroby podstawowej. W typowym ON (związanym ze stwardnieniem rozsianym), utrata widzenia jest zwykle mniej dotkliwa i istnieje duża szansa na poprawę funkcjonalną. Natomiast utrata wzroku związana z zapaleniem nerwu wzrokowego u pacjentów z NMOSD i chorobą związaną z przeciwciałami przeciw glikoproteinie mieliny oligodendrocytów (MOGAD) jest zazwyczaj bardziej dotkliwa i powoduje większe mroczki. W obu tych stanach często występuje obustronna utrata wzroku, ponieważ oba zaburzenia dotykają nerwu wzrokowego, skrzyżowania nerwów wzrokowych i traktów. Uszkodzenie często rozciąga się podłużnie do rdzenia kręgowego w obu stanach. NMOSD charakteryzuje się częstymi atakami zapalenia nerwu wzrokowego, które powodują poważną obustronną utratę wzroku z niewielką szansą na poprawę funkcjonalną.8
Rola układu immunologicznego w zapaleniu nerwu wzrokowego
Zapalenie nerwu wzrokowego rozpoczyna się od stanu zapalnego w centralnym układzie nerwowym, prowadzącego do demielinizacji. Nawracające epizody zapalenia nerwu wzrokowego wskazują na skłonność do rozwoju bardziej uogólnionych chorób, w tym stwardnienia rozsianego, NMOSD i choroby związanej z glikoproteinu oligodendrocytów mieliny (MOGAD).9
Rola limfocytów T i B
Główna koncepcja leżąca u podstaw patogenezy stwardnienia rozsianego i powiązanego z nim zapalenia nerwu wzrokowego zakłada, że kaskada zdarzeń zapalnych, która prowadzi do demielinizacji aksonów, zależy od obwodowej aktywacji limfocytów T.10 W wyniku tego procesu uszkodzeniu ulega kompleks mielina-oligodendrocyt, zaburzone zostaje przewodzenie skokowe, co prowadzi do objawów charakterystycznych dla stwardnienia rozsianego.10
Liczne badania wykazały, że patogeneza SM jest przede wszystkim skoncentrowana na autoimmunizacji limfocytów T. Jednak najnowsze odkrycia dowodzą, że limfocyty B również odgrywają niezastąpioną rolę. Potwierdzona skuteczność terapii anty-CD20 wskazuje jednoznacznie, że limfocyty B wywierają efekty zapalne podczas MS.11 Komórki B pamięci ekspresjonują cytokiny, aby wywołać odpowiedź zapalną i prezentować antygeny dla interakcji z komórkami T.11
Aktywowane limfocyty B u pacjentów z SM generują nadmiernie wysokie stężenia cytokin zapalnych, takich jak czynnik martwicy nowotworów (TNF), limfotoksyna-α (LT-α), IL-6 i czynnik stymulujący kolonię granulocytów i makrofagów (GM-CSF).12
Rola przeciwciał w zaburzeniach ze spektrum NMOSD i MOGAD
Zapalenie nerwu wzrokowego typu występującego w stwardnieniu rozsianym (nawet gdy nie ma dowodów na SM w momencie wystąpienia) jest czasem określane jako typowe, chociaż to, co można uznać za typowe w jednej części świata, może nie być uznawane za typowe w innej.5
Ważne jest również, aby zdać sobie sprawę, że chociaż demielinizacja jest cechą zapalenia nerwu wzrokowego zarówno w SM, jak i NMOSD, nie jest to jedyna cecha patologiczna; istnieją dowody na utratę aksonów w obu stanach i uszkodzenie astrocytów w NMOSD.5
Przydatnym markerem serologicznym NMOSD jest obecność przeciwciał NMO-IgG, które mają powodować demielinizację, zarówno w NMOSD, jak i w izolowanym zapaleniu nerwu wzrokowego.13
Zaburzenie ze spektrum zapalenia nerwów wzrokowych i rdzenia kręgowego (NMOSD) zostało uznane za odrębną zapalną chorobę demielinizacyjną, składającą się z ON w połączeniu z podłużnie rozległym poprzecznym zapaleniem rdzenia kręgowego. NMOSD jest związane z obecnością specyficznego przeciwciała w surowicy, NMO IgG, które ma na celu kanał wodny akwaporynę-4.14
Około dwóch trzecich lub więcej pacjentów z NMOSD ma przeciwciała IgG przeciwko akwaporynie-4 (AQP4-IgG), białku kanału wodnego, które występuje obficie na błonach astrocytów i w pobliżu bariery krew-mózg. Pacjentów seronegatywnych nie można klinicznie odróżnić od seropozytywnych. W chorobie seropozytywnej AQP4-IgG, wiązanie AQP4-IgG z AQP4 na zakończeniach astrocytów inicjuje aktywację kaskady dopełniacza, infiltrację granulocytów do ośrodkowego układu nerwowego i cytotoksyczność komórkową zależną od przeciwciał.15
Poziomy interleukiny-6 (IL-6) są podwyższone w płynie mózgowo-rdzeniowym pacjentów z NMOSD w porównaniu z pacjentami z SM lub niezapalnymi zaburzeniami neurologicznymi, a poziomy IL-6 w surowicy i płynie mózgowo-rdzeniowym są podwyższone podczas nawrotów NMOSD. Interleukina-6 promuje różnicowanie naiwnych limfocytów T w prozapalne komórki T pomocnicze typu 17, które wraz z IL-6 promują różnicowanie limfocytów B w plazmablasty produkujące AQP4-IgG.15
Rola komórek glejowych w zapaleniu nerwu wzrokowego
Coraz więcej ekspertów zgadza się, że komórki glejowe są kluczowe dla utrzymania homeostazy nerwu wzrokowego i siatkówki oraz nasilania odpowiedzi zapalnych mediowanych przez komórki immunologiczne w SM.12
Nadmierna aktywacja mikrogleju i astrocytów była obserwowana w nerwie wzrokowym u myszy C57BL/6 z indukowanym przez MOG stwardnieniem rozsianym, co wzbudziło entuzjazm badawczy.16 Aktywowane NF-κB i transduktor sygnału i aktywator transkrypcji 3 (STAT3) są widoczne w astrocytach otaczających zmiany SM.16
Co ciekawe, mikroglej pełni podwójne funkcje w SM, szkodząc i chroniąc.16
Mechanizmy specyficzne dla różnych podtypów zapalenia nerwu wzrokowego
Zapalenie nerwu wzrokowego związane ze stwardnieniem rozsianym
Większość przypadków zapalenia nerwu wzrokowego (ON) jest związana ze stwardnieniem rozsianym (SM), nawet jeśli ON może wystąpić w izolacji. W ON związanym z SM i izolowanym monosymptomatycznym ON, przyczyną jest prawdopodobnie reakcja autoimmunologiczna, która prowadzi do zapalnej demielinizacji nerwu. Badania patologiczne u pacjentów z ON związanym z SM wykazały, że zmiany demielinizacyjne w nerwie wzrokowym są podobne do plak SM widocznych w mózgu, z odpowiedzią zapalną charakteryzującą się okołonaczyniowym gromadzeniem się komórek, limfocytów T i komórek plazmatycznych. Jednak niewiele wiadomo o patologii izolowanego ON.14
Tradycyjne spojrzenie na zapalenie nerwu wzrokowego i stwardnienie rozsiane podkreślało demielinizację jako pierwotne zdarzenie w procesie chorobowym.17 Ostatnio to spojrzenie uległo zmianie. Utrata aksonów i neuronów jest coraz częściej uznawana za główne czynniki przyczyniające się do utrzymujących się deficytów i niepełnosprawności w stwardnieniu rozsianym i zapaleniu nerwu wzrokowego.17
Model zwierzęcy eksperymentalnego autoimmunologicznego zapalenia mózgu i rdzenia kręgowego (EAE) wpłynął na projektowanie i kierunek zarówno badań podstawowych, jak i klinicznych w celu zrozumienia patogenezy i leczenia stwardnienia rozsianego.17 W rzeczywistości uważa się, że zapalenie nerwu wzrokowego i stwardnienie rozsiane są zaburzeniami bariery krew-mózg, przez którą kompleksy immunologiczne i czynniki humoralne powodujące demielinizację uzyskują dostęp do ośrodkowego układu nerwowego.17
Zapalenie nerwu wzrokowego związane z NMOSD
W NMOSD, zapalenie nerwu wzrokowego charakteryzuje się bardziej poważną utratą wzroku na początku, obustronnym zajęciem nerwu wzrokowego lub skrzyżowania nerwów wzrokowych, nawrotami, słabą odpowiedzią na dożylne impulsy kortykosteroidów, słabym powrotem do zdrowia z trwałymi deficytami widzenia oraz związkiem z normalnym MRI mózgu lub niespecyficznymi zmianami w MRI mózgu.18
AQP4 to białko kanału wodnego, które jest obecne w mózgu, rdzeniu kręgowym i nerwach wzrokowych, które są dotknięte przez NMO. Wiązanie AQP4-IgG z AQP4 indukuje aktywację dopełniacza i uszkodzenie astrocytów.19
Odkrycie NMO-IgG i AQP4 jako jego docelowego antygenu jednoznacznie potwierdziło zapalenie nerwów wzrokowych i rdzenia jako chorobę odrębną od SM i umożliwiło jej wczesne rozpoznanie laboratoryjne. Akwaporyna-4 jest szeroko ekspresjonowana w całym OUN. Jest również wysoko ekspresjonowana w nerwach wzrokowych i rdzeniu kręgowym, co wyjaśnia preferencyjne zajęcie przez chorobę. Przeciwciało AQP4-Ig wchodzi do OUN, wiąże antygen z wypustkami astrocytów, indukuje zapalenie mediowane przez dopełniacz, infiltrację granulocytów i śmierć astrocytów.19
Zapalenie nerwu wzrokowego związane z MOGAD
Chociaż rola AQP4-IgG w patofizjologii NMOSD została zidentyfikowana przez dużą liczbę danych klinicznych i eksperymentalnych, najgłębsze mechanizmy leżące u podstaw różnorodności ludzkich fenotypów demielinizacyjnych w połączeniu z przeciwciałami anty-MOG muszą zostać lepiej wyjaśnione.20
Przeciwciała rozwijają się obwodowo i zwykle docierają do OUN po załamaniu się bariery krew-mózg wtórnie do infekcji. Prawie 50 procent pacjentów zgłasza historię wcześniejszych objawów prodromalnych infekcji.20
Brak ograniczonych prążków oligoklonalnych u pacjentów z zespołami przeciw-MOG w płynie mózgowo-rdzeniowym potwierdza koncepcję pochodzenia obwodowego. Cyrkulacja limfocytów może również przemieszczać się do OUN z następową ekspansją klonalną. Obserwacja cytotoksyczności mediowanej przez dopełniacz z badań in vitro i rozwój zaburzeń podobnych do NMOSD w modelach zwierzęcych są silnymi dowodami na patogenność MOG-IgG.20
Podłoże genetyczne i molekularne zapalenia nerwu wzrokowego
Etiologia zapalnego zapalenia nerwu wzrokowego jest wieloczynnikowa i obejmuje podatność autoimmunologiczną, czynniki środowiskowe i aspekty genetyczne.21
Kilka badań analizowało rolę polimorfizmów genetycznych genów zaangażowanych w mechanizmy immunologiczne potencjalnie związane z rozwojem ON. Identyfikacja zmian w ekspresji genów w typach komórek w obrębie nerwu wzrokowego lub komórkach immunologicznych zaangażowanych w demielinizację mogłaby potencjalnie ujawnić nowe możliwości terapeutyczne dla leczenia zaburzeń widzenia w SM.21
Badanie asocjacji całego genomu (GWAS), przeprowadzone w 2019 roku u pacjentów z SM, zidentyfikowało związek różnych genów z wynikami dotyczącymi układu wzrokowego i pośrednio powiązało je z miarami ciężkości choroby i niepełnosprawności. W szczególności, gen dopełniacza C3 był silnie związany ze stopniem utraty komórek zwojowych, podczas gdy wariant C1QA rs158772 i wariant CR1 rs61822967 były związane ze zwiększonym ryzykiem upośledzenia wzroku i zmniejszoną ostrością wzroku.21
Te postępy technologiczne podkreślają potężną rolę analizy genów w procesie diagnostycznym i właściwej ocenie predyspozycji niektórych pacjentów z SM lub ON do rozwoju szybszej neurodegeneracji siatkówki lub upośledzenia funkcji wzrokowych.21
Inne przyczyny zapalenia nerwu wzrokowego
Zapalenie nerwu wzrokowego związane z infekcjami
Twoje nerwy są podatne na uszkodzenia (neuropatię) z powodu infekcji, a nerw wzrokowy nie jest wyjątkiem. Infekcje są często zdarzeniem wyzwalającym, które powoduje dziecięce zapalenie nerwu wzrokowego.22
Czynniki wirusowe, takie jak półpasiec, wirus Epsteina-Barr (EBV) i odra, były łączone z zapaleniem nerwu wzrokowego. Wirusy te mogą bezpośrednio zaatakować nerw wzrokowy lub wyzwolić odpowiedź immunologiczną, prowadzącą do stanu zapalnego.23
Obecna pandemia COVID-19 również została powiązana z przypadkami zapalenia nerwu wzrokowego. Proponowanych jest kilka mechanizmów patofizjologicznych w celu wyjaśnienia neurologicznego zaangażowania COVID-19, mianowicie bezpośrednia neurotoksyczność wirusa z powodu jego powinowactwa do receptorów enzymu konwertującego angiotensynę 2 (ACE2), przerwanie bariery krew-mózg w następstwie burzy cytokinowej, zespół hiperinflamacyjny prowadzący do uszkodzenia pośredniczonego immunologicznie, mimikra molekularna, stan prokoagulacyjny.24
Neurotropizm wirusa SARS-CoV-2 jest słabo wyjaśniony; dostęp wirusa do ośrodkowego układu nerwowego przez opuszki węchowe, przekraczanie bariery krew-mózg po wiremii, transport za pośrednictwem zainfekowanych leukocytów są prawdopodobnymi mechanizmami.24 Mimikra molekularna, w której antygeny wirusowe mogą indukować odpowiedź immunologiczną przeciwko własnym białkom, może być prawdopodobnym mechanizmem demielinizacji w ON związanym z COVID-19.24
Para/poinfekcyjna demielinizacja związana z prodromalną chorobą wirusową jest dobrze ustalona, a możliwa patogeneza obejmuje mimikrę molekularną pośredniczoną przez odpowiedź immunologiczną przeciwko mielinie, wywoływaną przez antygeny wirusowe.25 Potencjał SARS-CoV-2 do produkcji autoprzeciwciał został zilustrowany w manifestacji choroby związanej z przeciwciałami przeciwko glikoproteinie oligodendrocytów mieliny (MOGAD) po zakażeniu COVID-19.25
Zapalenie nerwu wzrokowego związane z czynnikami toksycznymi
Substancje takie jak metanol i etambutol, antybiotyk stosowany w leczeniu gruźlicy, były związane z neuropatią wzrokową i zapaleniem nerwu wzrokowego. Uważa się, że mechanizm obejmuje bezpośrednią toksyczność dla nerwu wzrokowego i reszty szlaków wzrokowych.23
Inhibitory TNF-alfa i inhibitory punktów kontroli immunologicznej mogą powodować zapalenie nerwu wzrokowego.26
Nowe podejścia terapeutyczne wynikające z mechanizmów patogenetycznych
Terapie neuroprotekcyjne w zapaleniu nerwu wzrokowego zyskują coraz większą uwagę ze względu na ich potencjał w zachowaniu integralności aksonalnej i zapobieganiu trwałej utracie wzroku, szczególnie u pacjentów ze stwardnieniem rozsianym lub NMOSD. Środki takie jak fenytoina, która wykazała pewne właściwości neuroprotekcyjne, są badane w badaniach klinicznych. Ponadto, badania nad terapiami remielinizacyjnymi, takimi jak przeciwciała monoklonalne anty-LINGO-1, oferują obiecujące przyszłe opcje dla zmniejszenia stanu zapalnego i promowania naprawy uszkodzonej mieliny. Te nowe terapie mogą być kluczowe dla zmiany naturalnego przebiegu demielinizacyjnego zapalenia nerwu wzrokowego.27
OCS-05, nowa pierwsza w swojej klasie mała cząsteczka peptydowomimetyczna, ma potencjał, aby stać się terapią neuroprotekcyjną dla ostrego zapalenia nerwu wzrokowego i innych chorób neuro-okulistycznych.28
Ostry proces zapalny ostrego zapalenia nerwu wzrokowego prowadzi do utraty mieliny pokrywającej nerw wzrokowy i aksony.28 Po ustąpieniu stanu zapalnego często dochodzi do remielinizacji, ale jest ona niekompletna. Bez osłonki mielinowej chroniącej akson, neurony zlokalizowane w odcinkach zdemielinizowanych stają się kruche i podatne na śmierć.28
Chociaż kortykosteroidy są stosowane w celu skrócenia ataku i przyspieszenia powrotu do zdrowia w przypadku ostrych objawów wzrokowych, nadal istnieje niezaspokojona potrzeba medyczna terapii, które albo zachowują wzrok, albo zapewniają neuroprotekcję po ostrym epizodzie zapalenia nerwu wzrokowego.28
Mechanizm działania OCS-05 jest związany z aktywacją szlaków czynników troficznych, takich jak IGF-1 i BDNF. W okulistyce, ten mechanizm działania mógłby potencjalnie chronić aksony nerwowe w stanach takich jak ostre zapalenie nerwu wzrokowego i inne choroby neuro-okulistyczne, aby ostatecznie zapobiec utracie wzroku.28
Badanie wykazało, że OCS-05 osiągnął pierwszy punkt końcowy bezpieczeństwa i osiągnął istotność statystyczną w kilku kluczowych drugorzędowych punktach końcowych opartych na skuteczności, podkreślając neuroprotekcyjną korzyść strukturalną i zdolność do poprawy funkcji wzrokowych u pacjentów cierpiących na ostre zapalenie nerwu wzrokowego.29
Zrozumienie patogenezy tych procesów chorobowych ostatecznie prowadzi do ukierunkowanych terapii. Na przykład, wiedza, że AQP4-IgG aktywuje dopełniacz powodując lizę astrocytów, doprowadziła do niedawnego przełomowego badania potwierdzającego skuteczność ekulizumabu. Lepsze zrozumienie zaburzenia związanego z MOG-IgG prawdopodobnie przyniesie podobne obiecujące nowe terapie.30
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.