Czy stwardnienie rozsiane jest chorobą autoimmunologiczną?

Czy stwardnienie rozsiane jest chorobą autoimmunologiczną?

Is Multiple Sclerosis an Autoimmune Disease?

BharathWootla,1 Makoto Eriguchi,1, 2, 3 andMoses Rodriguez1, 4

1Departments of Neurology, Mayo Clinic, 200 First Street SW, Rochester, MN 55905, USA

2Division of Neurology, Saga University Faculty of Medicine, Saga 849-8501, Japan

3Department of Internal Medicine and Advanced Comprehensive Functional Recovery Center, Saga University Faculty of Medicine,

Saga 849-8501, Japan

4Departments of Immunology, Mayo Clinic, 200 First Street SW, Rochester, MN 55905, USA

Correspondence should be addressed to Moses Rodriguez, rodriguez.moses@mayo.edu

Received 30 January 2012; Revised 5 March 2012; Accepted 15 March 2012

Academic Editor: Hiroshi Ikegami

Stwardnienie rozsiane (SM) jest zapalną, demielinizacyjną chorobą centralnego układu nerwowego (CUN) z różnorodną kliniczną prezentacją i heterogenetycznymi cechami histopatologicznymi. Zasadnicze nieprawidłowości immunologiczne w SM prowadzą do wielorakich neurologicznych i immunologicznych objawów. Istnieją mocne dowody, że SM jest, przynajmniej częściowo immuno-pośredniczącą chorobą. Istnieje mniej dowodów, że SM jest klasyczną chorobą autoimmunologiczną, przy czym wielu autorów stwierdza to w opisie choroby. Przedstawimy dowody, które zarówno wspierają, jak i obalają autoimmunologiczną hipotezę. Dodatkowo, zaprezentujemy alternatywną hipotezę bazującą na wirusowej infekcji, wyjaśniającą patogenezę SM.

1.     Wprowadzenie

Badania za pomocą obrazowania, serologii, patologii i genetyki, oraz odpowiedzi pacjentów na leczenie przeciwzapalne wykazują, że stwardnienie rozsiane (SM) jest pierwotnie zapalną chorobą demielinizacyjną centralnego układu nerwowego (CUN) z różnorodną kliniczną prezentacją i heterogenetycznymi cechami histopatologicznymi. Choroba osiąga szczyt występowania między 20 a 40 rokiem życia (tzw. YOMS) [1]; jakkolwiek, może również rozwijać się u dzieci i dodatkowo zgłaszano przypadki u osób po 60 roku życia (tzw. LOMS). SM dotyka kobiet w przybliżeniu dwa razy częściej jak mężczyzn [2-5]. SM skutkuje w nadmiarze neurologicznych objawów i jest przyczyną prowadzącą do nietraumatologicznej niepełnosprawności wśród młodych dorosłych i wywiera wielki wpływ socjoekonomiczny w krajach rozwijających się [6]. Bazując na badaniach epidemiologicznych, w przybliżeniu 400,000 ludzi mają SM w US, z 200 nowymi dodatkowymi przypadkami każdego tygodnia. Patogeneza SM pozostaje nieuchwytna i nie istnieje określona przyczyna i efektywne leczenie. Zatem, SM może zostać zaklasyfikowana jako epizodyczna choroba demielinizacyjna CUN. Patofizjologia choroby jest złożona i dotyczy podatności genetycznej, czynników środowiskowych, i rozwoju pośredniczącej odpowiedzi immunologicznej prowadzącej do ogniskowych uszkodzeń mieliny, utraty aksonów, i ogniskowych nacieków zapalnych.

Patofizjologia SM nadal jest obarczona zamieszaniem jako batalia badaczy nad klasyfikacją choroby jako, bądź patologiczną, bądź kliniczną. Badacze i klinicyści, którzy pracują nad SM zgadzają się, że system odpornościowy pełni krytyczną rolę w rozwoju zmian, szczególnie podczas wczesnej ostrej fazy choroby odznaczającej się nawrotami. Nawroty są fundamentalnym objawem odpowiedzi zapalnej występującej głównie w istocie białej CUN, ale również wewnątrz obszarów mielinowych istoty szarej. To powoduje ogniskową demielinizację ze względnym oszczędzeniem aksonów. Najlepsze dowody na indukowanie nawrotów przez zapalenie pochodzą z obrazów MRI, które wykazują powiązanie nawrotów z gadolinowym wzmocnieniem, które jest przerwaniem bariery krew-mózg (BBB). Główną patologiczną cechą SM jest płytka demielinizacyjna, która swoiście histologicznie i immunologicznie odznacza się w zależności od aktywności choroby [9-12]. Histologicznie, płytka SM charakteryzuje się przez znaczną przewagę limfocytów T CD8+ i względny brak limfocytów T CD4+ (stosunek od 100:1 do 50:1). W dodatku, istnieje morze makrofagów, które mogą mieć pierwotną rolę w pochłanianiu resztek mieliny. Czy oni są również pierwotnym efektorem w procesie chorobowym jest nieznane. Inną ważną immunopatologiczną cechą jest ciągła synteza immunoglobulin (oligoklonalne IgG) w płynie mózgowo-rdzeniowym (PMR). Dowody wiążące przeciwciała z SM pochodzą z badań takich jak Kabat’a et al., którzy opisali wzrost poziomu immunoglobulin (Ig) w PMR [13]. PMR IgG i krążki oligoklonalne pozostają najbardziej proroczym immunologicznym testem w diagnostyce SM. Wszystkie podtypy immunoglobulin są zamieszane w SM. Zasadnicze immunologiczne nieprawidłowości prowadzą do wystąpienia niejednakowych autoimmunologicznych objawów.

2.     Czy SM jest chorobą autoimmunologiczną?

Z wielu referencji zebranej w literaturze, SM jest wyraźnie określone jako zwyrodnieniem autoimmunologicznym. Jakkolwiek, dowody dla takich twierdzeń są słabe i przypadkowe. Zaktualizujemy i skorygujemy kryteria determinujące czy choroba jest w istocie autoimmunologiczna [14].

1. Głównym kryterium danej choroby autoimmunologicznej jest, że określony autoantygen jest obecny u wszystkich pacjentów z chorobą. Mimo wielorakich prób identyfikacji różnorodnych białek, lipidów, i gangliozydów w mielinie jako potencjalne antygeny MS, żaden nie został udowodniony i potwierdzony.

2. Po drugie, podawanie autoprzeciwciał lub limfocytów T indukuje chorobę autoimmunologiczną u zdrowych zwierząt. Takie podejście zostało wypróbowane w zwierzęcym modelu SM z przeciwstawnymi wynikami [15,16].

3. Trzecim kryterium jest zdolność wywołania zmian przez immunizację zwierząt dzięki stosownemu autoantygenowi. To zostało częściowo osiągnięte, ale z problemami. Fakt, że wiele różnych antygenów może indukować proces chorobowy w zwierzęcym modelu bez jednego, specyficznego antygenu będąc ważniejszym od pozostałych, czyni wyniki dwuznacznymi z punktu widzenia identyfikacji istotnego antygenu.

4. Czwartym kryterium jest zdolność do izolacji autoprzeciwciał lub autoreaktywnych limfocytów T z miejsca zmian bądź z krwi. Wielu badaczy proponuje wyższe częstotliwości prekursora limfocytów T, swoiście z podgrupą CD4, u pacjentów z SM, w porównaniu do zdrowej grupy kontrolnej, u której rozpoznano MBP, proteolipid protein (PLP), MOG, lub inne takie antygeny mieliny. Niestety, ponieważ podobne pozytywne wyniki uzyskano od zdrowych osób, te kryterium nie jest satysfakcjonujące.

5. Piąte kryterium dotyczy korelacji między autoantygenem lub autoreaktywnymi limfocytami T z aktywnością choroby. Autorekatywne limfocyty T występują z większą częstotliwością u pacjentów doświadczających zaostrzenia niż u chorych z postępującą chorobą, co sugeruje możliwość korelacji między autoreaktywnymi limfocytami T a aktywnością choroby. Choćby nawet częstotliwość prekursora autoreaktywnych limfocytów T może być wyższy u chorych na SM niż u zdrowych osób, obecność autoreaktywnych limfocytów T wykazano u zdrowych osób, sprawia definitywną konkluzję o SM jako choroby autoimmunologicznej coraz trudniej do zaakceptowania.

6. Szóstym kryterium jest obecność innych chorób autoimmunologicznych lub autoantygenów związanych z chorobą. Ta kwestia została wskazana przez wielu badaczy, i pojawiły się sporadyczne opisy przypadków wykazujących obecność SM z innymi chorobami autoimmunologicznymi, na przykład, miastenia [17] i cukrzyca [18]. Jakkolwiek, kohortowe badania populacyjne wykonane w hrabstwie Olmsted, Minesota, nie wykazały żadnego związku między chorobami autoimmunologicznymi a SM [19]. Jedynie możliwe zwiększenie wskaźnika ryzyka znaleziono w stosunku do choroby tarczycy, kiedy zarówno nadczynność jak i niedoczynność tarczycy występowało wspólnie. Dodatkowo, zostały opisane rzadkie przypadki chorych z zarówno SM, jak i z zapalną chorobą jelit [17,18]. Przeprowadzono również wiele badań poszukujących obecności autoprzeciwciał, znamiennych dla pacjentów z chorobą autoimmunologiczną, takie jak przeciwciała widziane w zespole Sjogrena, toczeń rumieniowaty układowy czy miastenia, ale do tej pory, dowody nie wskazywały, że obecność tych przeciwciał jest większa u chorych na SM niż w zdrowej grupie kontrolnej. Interesujące, że to różni się znacznie od zespołu Devica [20,21], gdzie istnieje jasny związek między obecnością autoprzeciwciał a zespołem Devica (później rozważane w tym artykule).

3.     Objawy odpornościowe w SM – rola przeciwciał 

Istnieją dowody sugerujące, że część immunopatogenezy SM pośredniczy przez przeciwciała. Badania wykazały dokanałową produkcję przeciwciał, która wystąpiła po klonalnej ekspansji ujawniona przez identyfikację krążków oligoklonalnych po elektroforezie płynu mózgowo-rdzeniowego (PMR) [22]. Badania w Klinice Mayo, Austrii i Niemiec zgłaszały niejednorodność zmian tkanki CUN w SM i ich wpływ na patogenezę demielinizacji. Szczegółowe immunohistochemiczne badanie zostały wykonane w aktywnych zmianach SM z 83 biopsji i autopsji chorych na SM, w następstwie, którego zostały zidentyfikowane cztery różne patologiczne podtypy aktywnych zmian SM. Jeden z podtypów, wzór II, wykazuje obecność makrofagów oraz limfocytów T, ale, dodatkowo, wyraźną ekspozycję przeciwciał i układu dopełniacza [9]. Te dane dostarczają dowodów, że zmiany wzorców było heterogenetyczne między podgrupami pacjentów, zaś homogenetyczne u tego samego pacjenta. Barnett i Prineas badali ostre zmiany SM i znaleźli aktywny układ dopełniacza, apoptozę oligodendrocytów, i remielinizację, odkrycia które pokrywały się z badaniami Mayo/Niemieckimi/Austriackimi [23]. Niedawne badania zidentyfikowały aktywny układ dopełniacza (C3d i C9neo) na fragmentach otoczki mielinowej w zewnętrznych aktywnych zmianach demielinizacyjnych u 20 pacjentów z rzutowym SM (58/58 aktywnych zmian) [24]. Autorzy zgłaszali obecność układu dopełniacza na rozpadających się otoczkach w rozmaitych chorobach dotykających istotę białą, włączając wirusowe i autoimmunologiczne zapalenie mózgu, zespół Devica, a nawet udary niedokrwienne, sugerując, że ten fenomen nie jest ograniczony dla SM. W bardziej aktualnych badaniach, Breij et al. [25] zbadali do jakiego stopnia cztery patologiczne wzory przełożyły się na aktywne zmiany pacjentów ze zdiagnozowanym SM. Ci autorzy wywnioskowali, że zmiany SM wykazują homogenetyczny profil. Autorzy byli niezdolni do potwierdzenia heterogenetyczności zmian lub międzyosobniczej heterogenetyczności z uwzględnieniem Ig i immuno-reaktywnym układem dopełniacza. Jakkolwiek, możliwe, że wszystkie badane zmiany nie były aktywne. Możliwe również, że właściwości heterogenetyczne zgłaszane w aktywnych zmianach SM, które próbkowano w różnych punktach czasowych, jest rozwojowo pojedynczym patofizjologicznym procesem raczej, niż odrębnymi immunopatogenicznymi wzorami. To może być przyczyną, albo większości aktywnych zmian przedstawianych ze wzorem II fenotypu, popartego przez wyniki badania Barnetta i Suttona, gdzie autorzy opisali, że z 22 pacjentów nieselektywnie pobrano obszerną pulę materiałową, 33 aktywne ogniska demielinizacyjne przedstawił II wzór patologiczny [26]. Cztero-wzorowy system nie został całkowicie niezależnie zweryfikowany na bieżącą chwilę, ponieważ brak dostępnych wysoce porównywalnego materiału patologicznego.

Odpowiedź na wymianę osocza (plasma Exchange, PLEX) w ostrym, gwałtownym SM dostarczyło dodatkowe dowody na role immunoglobulin czy składników surowicy w przebiegu choroby. Rodriguez et al. wykazali niezbicie po raz pierwszy szkodliwy wpływ składników osocza w zapalnej chorobie demielinizacyjnej CUN; PLEX w ostrym epizodzie gwałtownej demielinizacji zapalnej CUN, który nie odpowiada na wysokie dawki metyloprednizolon (potocznie sterydy), doprowadziło do znacznych polepszeń neurologicznych u 6 pacjentów [27]. Te wyniki zostały potwierdzone w randomizowanym, z pozorowaną grupą kontrolną, podwójnie zaślepionym badaniem nad PLEX, bez obecności leczenia immunosupresyjnego, u pacjentów z niedawno nabytym, dotkliwym ubytkiem neurologicznym będącym rezultatem ataku zapalnej choroby demielinizacyjnej, u których nie udało się zregenerować po leczeniu wlewem z kortykosteroidów [28]. Retrospektywne badanie zbadało 19 pacjentów leczonych przez PLEX z ataku gwałtownej zapalnej choroby demielinizacyjnej CUN. Wszyscy pacjenci ze wzorem II (n=10), ale bez wzoru I (n=3) lub wzoru III (n=6), odnieśli umiarkowane do istotnych funkcjonalnie polepszeń neurologicznych po PLEX (P<0.0001) [29]. Fakt, że wszystkie przypadki, które odpowiedziały na PLEX, miały biopsję wykazującą Igs i układ dopełniacza, podczas gdy brak odpowiedzi wykazał ten wzór immunologiczny, dostarczając najsilniejszy dowód, że wzory patologiczne są unikalne i mają znaczenie terapeutyczne. Liczne publikacje wciągu ostatnich kilku dekad popierały ideę, że krążki oligoklonalne PMR są związane z poziomem limfocytów B zaangażowanych w SM [30]. Dodatkowo, dowody wykazują, że krążki oligoklonalne mogą mieć prognostyczną wartość. Pewne prospektywiczne badanie pacjentów z ostrym izolowanym epizodem demielinizacyjnym wykazało dokanałowe syntezę immunoglobulin będąc lepszym predykatem pogorszenia SM niż MRI [31]. Inne prospektywiczne badanie wykazało, że obecność krążków oligoklonalnych w PMR we wczesnym SM ogólnie wiązało się z gorszym rezultatem [32]. Niedawne badanie wykazało silną korelację między poziomem krążków oligoklonalnych a prognozami dotyczące niepełnosprawności [33].

4.     Antygen: Swoiste przeciwciała znalezione w SM   

Po wielu latach badań, potwierdzenie swoiście-antygenowych przeciwciał w SM ciągle brak. Ze względu na ich szeroką reaktywność, IgG w PMR pacjentów z SM może reprezentować syntezę „nonsensownych” przeciwciał nieistotnych dla patogenezy [34-36]. Jakkolwiek, inne eksperymenty znalazły molekularną jednolitość i czasową trwałość odpowiedzi Ig w SM, a zatem sprzeczne z propozycją nonsensownych przeciwciał [37]. Jest możliwe, że istotne antygeny są ograniczone do otoczki mielinowej. Badania wykazały serologiczną i/lub PMR obecność przeciwciał ukierunkowanych przeciwko MBP i/lub mielinie/glikoproteinie oligodendrocytów (MOG) u pacjentów z SM [38]. Jakkolwiek, swoiste-mielinowe przeciwciała nie są ograniczone dla SM. Używając testu immunoenzymosorbcyjnego (ELISA), Karni et al. porównali poziom i częstotliwość przeciwciał przeciw MOG między pacjentami z SM, a pacjentami z innymi chorobami neurologicznymi, a także ze zdrową grupą kontrolną [39] i znaleźli drobne różnice. W równoległej linii badań, niektóre raporty sugerowały lipidy bądź węglowodany jako możliwych kandydatów antygenów dla humoralnej odpowiedzi immunologicznej [40,41]. Przeciwciała anty-alpha-glucose-based glycan IgM został zasugerowany jako predykator rzutowej aktywności w SM po pierwszym zdarzeniu neurologicznym [42]. Inne sugerują, że surowicze przeciwciała anti-Glc(alpha 1,4)Glc(alpha) służą jako biomarkery dla rzutowo-remisyjnego SM [43]. Przeciwciała przeciw białkom, lipidom i węglowodanom mieliny mogą być ekstrahowane z tkanki i surowicy niektórych pacjentów z SM.    

5.     Objawy immunologiczne w SM: rola limfocytów T

5.1.  Limfocyty T CD4+ jako inicjatorzy choroby vs. Efektor w destrukcji mieliny.

Obszary największego zamieszania w literaturze SM dotyczy roli limfocytów T CD4+ w patogenezie choroby. Limfocyty CD4+ dominują w eksperymentalnym autoimmunologicznym/alergicznym zapaleniu mózgu i rdzenia (EAE) jako efektor, który indukuje chorobę i niszczenie mieliny. Zatem, odpowiednio do wpływowi modelu eksperymentalnego, wielu badaczy próbowało wykazać, że limfocyty T CD4+ również grają patogeniczną rolę podczas rozwoju SM. Niestety, wiele odkryć odnośnie roli limfocytów T CD4+ nie zostały potwierdzone nigdzie indziej [44]. Jakkolwiek, istnieją silne dowody eksperymentalne, że każda odpowiedź immunologiczna musi rozpocząć się przez zajęcie antygenu rozpoznanego przez receptory limfocytów T CD4+. W zamyśle, komórki dendrytyczne, zarówno na zewnątrz i/lub wewnątrz CUN, pochłaniają egzogeniczne lub endogeniczne antygeny i prezentują je limfocytom T CD4+. W rezultacie, te limfocyty T CD4+ rozróżniają się w cztery odrębne podtypy w zależności środowiska zapalnego (rycina 1). Pierwszy jest limfocyt T CD4+ typ Th-1, który pierwotnie wydziela IFN-γ i TNF-α. Drugi jest limfocyt T CD4+ często nazywany Th2, który wydziela pierwotnie TGF-β i IL-10. Trzeci jest limfocyt T CD4+ TREG, który wypełnia funkcje regulacyjne [45]. Te limfocyty T wydzielają liczne czynniki transkrypcji włączając Foxp3 i inne molekuły [46,47]. Te komórki grają główną rolę w zmniejszaniu odpowiedzi immunologicznej [48-50]. W końcu, są limfocyty T CD4+, który pierwotnie wydzielają IL-17, nazywane limfocyty Th17. Limfocyty Th17 wywołują większość patologii w EAE. Istnieje dowód ich obecności w płytkach SM, gdzie mogą wybiórczo nabywać IFN-γ [51]. Dane sugerują, że limfocyty T CD4+ pacjentów z SM używają unikalnych ludzkich beta-receptorów limfocytów T [52]. W tych badaniach, badacze użyli linii limfocytów T od pacjentów z SM, jak również zdrowej grupy kontrolnej i wykazali, że te linie limfocytów T CD4+ reagują przeciw swoistemu ludzkiemu zasadowemu białku mieliny, przy czym pierwsze pozostałości 84-102 i drugie pozostałości 143-163. Wykazali, że receptory limfocytów T CD4+ były używane głównie z  rodziny Vβ17 i Vβ12. Receptory Vβ12 były używane wielokrotnie w ujęciu z białkiem MBP (84-102), podczas gdy Vβ17 bardziej reagował przeciw MBP (143-168).

Obecność unikalnego zastosowania receptora genu V-β limfocytów T wygenerował szereg badań na zwierzętach doświadczalnych, jak również wczesne ludzkie badania w celu usunięcia swoistych limfocytów T V-β u pacjentów z SM [53]. Te badania były względnie owocne w EAE; jakkolwiek, podejście było mniej efektywne u pacjentów. Interesujące, badacze również wyizolowali linię limfocytów T CD4+ MBP-reaktywne z normalnej ludzkiej krwi [54]. Fakt, że ta linia limfocytów T odpowiada na MBP [55], podobnie jak jest obserwowane u pacjentów z SM, stawia poważne wątpliwości co do swoistości odpowiedzi linii limfocytów T CD4+ wobec antygenów mieliny u pacjentów z SM [56]. Ta linia limfocytów T CD4+ uzyskana od pacjentów bez SM, wydzielała IL-2 podobnie, jak w przypadku pacjentów z SM. Wszystkie limfocyty T linii wyizolowanej z krwi obwodowej były fenotypu CD4 [57]. Badacze sprawdzili limfocyty krwi obwodowej od pacjentów z SM i grupy kontrolnej innych chorób neurologicznych w celu zbadania swoistej populacji limfocytów T przeciw wyklarowanym ludzkim MBP i innym antygenom mózgu [58]. Badacze wykazali, że limfocyty od pacjentów z SM wykazały większe prawdopodobieństwo reakcji przeciw MBP. Niestety, rozpoznali wyłącznie drobne różnice między pacjentami z SM a zdrową grupą kontrolną, co do swoistej odpowiedzi przeciw każdemu antygenowi tkanki mózgowej. Większość z odpowiedzi uzyskano u pacjentów z przewlekle postępującym SM, w fazie kiedy limfocyty T są najmniej aktywne w chorobie. Te wyniki również wzbudzają wątpliwości co do swoistej odpowiedzi immunologicznej limfocytów T przeciw antygenom mieliny u pacjentów z SM, biorąc pod uwagę trudno dostrzegalne różnice między pacjentami z SM a osobami zdrowymi. Nawet Ci badacze twierdzą, że w sposób jednoznaczny, „statystycznie istotny” reakcje pokazują nakładanie się w wynikach między pacjentami a grupą kontrolną, także ta analiza nie została opracowana jako test diagnostyczny dla SM [59].

Niedawna praca skupiona na limfocytach Th17+ w SM [60,61]. Badacze szukali dowodów uwikłania hybrydowych limfocytów T (nazywanych limfocytami Th1, jak również limfocytami IL17+ (Th17+)) produkujących IFN-γ w SM. Porównali to do zwierząt z EAE i wykazali ekspansję limfocytów Th17 z krwi zdrowej grupy kontrolnej, jak również z krwi pacjentów z rzutowym SM. W odpowiedzi na IL23, które jest znana z rozwijania fenotypu Th17, wykazali równoczesną ekspresję IFN-γ i IL-17. Zauważyli, że pacjenci z rzutowo-remisyjnym SM wykazują zwiększoną produkcję IFN-γ przez limfocyty Th17. Te same odkrycia były również prezentowane w eksperymentalnym modelu. Zarówno te dane wspierają hipotezę, że limfocyty Th17 grają rolę w patologii SM i EAE. Jakkolwiek, obecność limfocytów Th17 automatycznie nie udowadniają, że grają rolę w patogenezie [62]. Nie są dostępne dane, że usunięcie limfocytów Th17 powoduje polepszenia w SM bądź, że podniesiony poziom limfocytów Th17 w zmianach związany jest z niepełnosprawnością. To kontrastuje z pracą wykonaną na limfocytach T CD8+ (omawianych później), które ujawnia silne powiązanie między limfocytami T CD8+, perforyną i innymi molekułami wydzielanymi przez limfocyty T CD8+ z niepełnosprawnością.

5.2.  Limfocyty T CD8+: Pierwotny mediator efektora funkcji w płytkach SM.

Badania patologiczne wykazują, że limfocyt T CD8+ jest najbardziej powszechnym limfocytem T obserwowanym w płytkach SM. Konwencjonalne postrzeganie polega na tym, że limfocyty T CD8+ mają dwie główne funkcje: cytotoksyczną i supresorową. W SM, z powodu silnej stronniczości modelu EAE, pierwotnie myślano, że limfocyty T CD8+  grają supresorową rolę. W EAE, limfocyty T CD4+, dzięki jego funkcji Th1 i Th17, pośredniczy w chorobie i indukuje odpowiedź zapalną, neurologiczne ubytki, paraliż, i histologiczne rezultaty. W EAE, limfocyty T CD8+ są związane z regeneracją funkcji neurologicznych i wykazuje posiadać właściwości supresyjne. Kontrastując, w płytkach SM, limfocyty T CD8+ wydają się grać o wiele bardziej agresywną rolę, zamiast tylko tłumić odpowiedź zapalną. Limfocyty T CD8+ wzajemnie oddziałują z antygenami MHC klasy I by indukować swoją odpowiedź. W zdrowym CUN, MHC klasy I obserwuje się tylko w komórkach naczyniowych i rzadko w komórkach oponowych. Jakkolwiek, w środku procesu zapalnego takich jak SM, MHC klasy I obserwuje się na astrocytach, oligodendrocytach, i neuronach i jeszcze rzadziej na aksonach [63]. Dodatkowo, limfocyty T CD8+ związane są z uszkodzeniem aksonów, i istnieje silny dowód in vitro, że limfocyty T CD8+ grają główną rolę w przecinaniu aksonów [64,65]. Rzuty SM są związane ze wzrostem cytotoksyczności limfocytów T CD8+ w PMR [66]. Liczne badania kliniczne z przeciwciałami monoklonalnymi, swoistymi przeciwko limfocytom T CD4+ [67], zawiodły w wykazaniu jakichkolwiek korzyści terapeutycznych w SM, w przeciwieństwie do szerszego spektrum przeciwciał (alemtuzumab CD52), które są zdolne do uszczuplenie wszystkich limfocytów T [68], włączając limfocyty T CD8+. Równie ważne jest podkreślenie, że limfocyty T CD8+ mogą grać główną rolę w wielu udowodnionych chorobach autoimmunologicznych włączając SLE, cukrzyca typu 1, choroba Crohna, choroba Gravesa i autoimmunologiczna choroba Addisona [63].

W końcu, limfocyty T CD8+ wykazują oligoklonalną ekspansję w mózgach SM, krwi i PMR, które nie były zgłaszane z limfocytami T CD4+ [69-71]. Niektóre cytotoksyczne limfocyty T reagują przeciwko autoantygenom, takimi jak zasadowe białko mieliny (MBP) [72]. Jeśli te limfocyty przemieszczają się losowo w CUN, wówczas przypuszczalnie ich długość połączenia regionu CD3 mógłby pokazać rozkład normalny Gaussa. Kontrastując, istnieją odchylenia w CDR3 obszarze połączenia w SM, sugerując selektywną infiltrację lub ekspansję klonów limfocytów T CD8+ w CUN [71]. Ponadto, receptory limfocytów T na limfocytach T CD8+ wykazują wyraźne klonowanie limfocytów T CD8+ z zachowaną swoistością, co oznacza identyfikację podobnych antygenów, które skutkują w ich proliferacji w CUN. Wiele prób skupiało się na potencjalnej roli IL-17 w płytkach SM, i z powodu stronniczości badań z EAE, zostało zaproponowane, że pochodzą z limfocytów T CD4+. Jakkolwiek, istnieje dowód, że IL-17 jest również tworzone przez limfocyty T CD8+ [73]. Określenie limfocytów T CD8+ IL17+ otwiera nowe drogi dla przyszłych badań i nowe cele z punktu widzenia immunoterapii. Limfocyty T CD8+ wydzielają wiele molekuł włączając granzymy i perforyny. Silne dowody sugerują, że perforyny przyczyniają się do uszkodzenia aksonów w płytkach SM (rycina 2). Obecność perforyn wiąże się z niepełnosprawnością neurologiczną i z obecnością „czarnych dziur” na MRI. Zatem, limfocyty T CD8+ grają krytyczną rolę podczas ostrej fazy zapalnej choroby, jak również podczas fazy neurodegeneracyjnej. Limfocyty T CD8+ są odpowiedzialne za uszkodzenia aksonów w SM, jak również za długoterminowe ubytki neurologiczne. Istnieje dowód, że limfocyty T CD8+ grają główną rolę we wtórnie postępującej fazie choroby przez sekrecję limfotoksyny [74]. W badaniach nad sekrecją cytokin u pacjentów z wtórnie postępującym SM i zdrowej grupy kontrolnej, badacze odkryli niezbite dowody na stymulację przeciw-CD3 limfocytów T CD8+ u pacjentów z wtórnie postępującym SM. Te limfocyty wydzielają limfotoksynę i inne cytokiny, które grają krytyczną rolę w rozwoju postępującej fazy choroby. To dostarcza mocnego dowodu, że limfocyt T CD8+ gra role w aspekcie neurodegeneracyjnym postępującej fazy choroby, jak również we wczesnej ostrej fazie.

Równie warte podkreślenia jest możliwość regulacyjnej roli limfocytów T CD8+ w SM. Badacze zidentyfikowali Foxp3+ CD8+/CD25+ jako regulatory limfocytów T u pacjentów z SM [75]. W tych badaniach, zbadali krew obwodową, PMR, i klony limfocytów T CD8+ od pacjentów z zaostrzeniem SM, pacjentów z remisją, osób zdrowych, i pacjentów z innymi zapalnymi chorobami neurologicznymi. Inhibicja proliferacji samo-reaktywnych limfocytów T przez limfocyty regulatorowe CD8+ zostało zapośredniczone przez IL-10 i TGF-β. Każda próba usunięcia limfocytów T CD8+ ze zmian SM mogłoby potencjalnie pogorszyć stan chorego przez eliminację limfocytów regulatorowych. Zatem, musi zostać zachowana ostrożność w każdej próbie manipulacji populacji CD8+.

6.     Dowody oparte na autoimmunizacji dla patogenezy zespołu Devica. 

    

   Hinson et al. [76-78] odkryli występowanie AQP4 IgG u pacjentów z zespołem Devica. Dalej wykazali, że przeciwciała AQP4-reaktywne pojawiają się w zmianach patologicznych [79] i że poziom przeciwciał AQP4 i aktywność choroby są ze sobą powiązane [80]. Zespół Devica jest powiązany z innymi chorobami autoimmunologicznymi [20]. Dodatkowo, autoprzeciwciała przeciw innym powszechnym chorobom autoimmunologicznym, takim jak zespół Sjogrena i toczeń rumieniowaty układowy, pojawia się w surowicy pacjentów z zespołem Devica [21], ale nie w surowicy chorych na SM [19]. Biorąc autoimmunologiczną hipotezę związaną z zespołem Devica, przypuszczamy, że PLEX, konwencjonalna metoda okresowego usuwania przeciwciał u pacjentów, mogłaby być korzystna. Co ciekawe, PLEX udowodnił wysoką skuteczność leczenia zespołu Devica, argumentując na rzecz immunologicznego pośrednictwa w patogenezie choroby [81]. Zgodnie z hipotezą o autoimmunologicznym pośrednictwie, humoralne leki hamujące, takie jak chlorowodorek mitoksantronu [82] (syntetyczny antrachinon, który został uznany za lek w pogarszającym się rzutowo-remitującym i wtórnie postępującym SM), mycophenolate mofetil [83] (terapia immunosupresyjna), i rituximab [84] (terapia uszczuplająca populację limfocytów B) zostały wykazane jako korzystne w leczeniu zespołu Devica. De Parratt i Prineas niedawno opisali nagłe zniszczenie astrocytów okołonaczyniowych u pacjentów z zespołem Devica, które poprzedziło apoptozę oligodendrocytów we wczesnych zmianach. Ich odkrycia włączają do dowodów eksperymentalnych, że przeciwciała surowicy skierowane przeciw astrocytom obecne w wysokiej proporcji pacjentów z zespołem Devica. Dodatkowo, ich dane wspierają nową definicję choroby opartej na patologii: Zespół Devica jest chorobą demielinizacyjną charakteryzującą się patologicznie przez wieloogniskowe zmiany rozprzestrzeniające się w czasie i przestrzeni i w której demielinizacja jest wtórna do ostrego zniszczenia astrocytów okołonaczyniowych [85]. Jakkolwiek, Takano et al. zgłosili, że uszkodzenie astrocytów jest daleko bardziej dotkliwa niż demielinizacja w zespole Devica [86]. Teraz uznaje się, że zespół Devica jest zapalnym autoimmunologicznym schorzeniem centralnego układu nerwowego (CUN).

7.     Alternatywna hipoteza dotycząca patogenezy SM

Atrakcyjną hipotezą wyjaśniającą immunologiczne pośrednictwo w patogenezie SM, że spowodowane jest indukcją przez czynnik infekcyjny. Chociażby nawet żaden czynnik infekcyjny nie został wykazany w SM, istnieją eksperymentalne dowody wspierające tę hipotezę.

8.  Dowody eksperymentalne demielinizacji indukowanej wirusem

Doświadczalne infekcje zwierząt laboratoryjnych z różnymi wirusami indukuje demielinizację w CUN. Większość badań wirusowego modelu zwierzęcego SM jest chorobą indukowaną przez mysi wirus zapalenia mózgu i rdzenia Theiler’a (TMEV), mysi patogen jelitowy, który należy do jednoniciowych pikornawirusów RNA [87]. Model choroby jest przewlekle-postępujący u podatnych myszy, wyraźnie kontrastując do wielce używanego autoimmunologicznego modelu EAE. Dwie istotne cechy czynią to najlepiej dopasowanym modelem do badań nad SM. Istnieją dowody odpowiedzi immunologicznej na wirusową infekcję komórek [88,89], jak również odpowiedzi autoimmunologicznej wywołaną przez wirusową infekcję w CUN [90], z których oba są potencjalnie podobne do SM. Miller et al. zgłaszali, że infekcja TMEV prowadzi do autoimmunizacji CUN podczas rozlewu epitopów [91]. Infekcja przez TMEV oligodendrocytów powoduje lizę komórek i uwolnienie więcej wirusów [92]. Kontrastując, infekcja przez TMEV makrofagów jest ograniczona i skutkuje ich apoptozą. Wirus rozprzestrzenia się od makrofagów do innych makrofagów i oligodendrocytów, włączając immunopatologiczną destrukcję mieliny. Demielinizacja jest w części wynikiem ukierunkowanej wirusowej destrukcji oligodendrocytów, ale również konsekwencją odpowiedzi immunologicznej i zapalnej. Inne modele wirusowej demielinizacji zawierają mysz z infekcją JHM i wirusem MHV-4 (koronawirus), psy z wirusem nosówki, i owcy i kozy z Visna wirus i kozi wirus zapalenia stawów i mózgu. Zwierzęcym modelem demielinizacji indukowanej wirusem bez rzutów jest infekcja myszy wirusem Semliki Forest [93]. Wszystkie wirusy są zdolne dowieść uporczywej wirusowej infekcji przez długi okres czasu nie powodując zgonu gospodarza. Wszystkie te przykłady stanowią argumenty za wirusową hipotezą demielinizacji CUN.

9.     Dowody za wirusowo indukowaną etiologią SM

Wirus Epstein-Barr (EBV), ludzki Herpeswirus 6 (HHV-6), wirus ospy wietrznej i półpaśca (VZV), i chlamydia pneumonia są jakimiś propozycjami czynników infekcyjnych zamieszane w ludzki SM. Wiele badań wykazały miano przeciwciał przeciw szerokiemu zakresowi patogenów u pacjentów z SM; jakkolwiek, wiele z tych odkryć pozostaje osamotniona i niepotwierdzona. EBV jest ludzkim B-limfotropicznym herpeswirusem DNA, którego infekcja u większości osób przebiega bezobjawowo, ale zdarza się u niektórych infekcyjna mononukleoza (IM) [95,96]. Cepok et al. zidentyfikowali białka EBV jako przypuszczalny cel immunologicznej odpowiedzi w SM [97]. Inne badanie wykazało zwiększone ryzyko SM u osób z kliniczną historią IM [98,99]. Niedawno, badacze ze Zjednoczonego Królestwa zbadali rozpowszechnienie SM i IM i jak one wiążą się z ekspozycją na ultrafiolet B (UVB) [100]. Jak poprzednio wykazano w innych badaniach, SM silnie związane jest z IM [101,102]. Jako grupę kontrolną, autorzy również zbadali powiązanie SM z rozpowszechnieniem cytomegalowirusem i ospy wietrznej, odpowiednio, z których oba nie byli powiązani z SM. Warto zauważyć, autorzy wykryli, że UVB w każdej porze roku blisko wiąże się z SM i infekcją EBV. Te wyniki dopasowują się z hipotezą EBV, ponieważ może być mechanizmem przez który promieniowanie UVB pośredniczy w ryzyku SM.

Sugeruje to, że niski poziom witaminy D skutkuje w immunosupresji, która prowadzi do zwiększenia infekcji EBV. Wiadomo również, że niska wartość UVB zmniejsza poziom witaminy D. Geograficzna zmienność w występowaniu SM, z wysokim występowaniem choroby w północnych szerokościach i niskie występowanie na równiku, jest dobrze wykazana [103-105]. Te różnice w występowaniu SM wiąże się pozytywnie ze zmianami koncentracji w surowicy 25-hydroksywitamin D [106-108]. Kilka, ale nie wszystkie, badania wykazały odwrotną korelację między koncentracją w surowicy 25-hydroksywitaminy D a zapadalnością na SM, dotkliwością, i postępem choroby [109-120]. Witamina D, i jej biologicznie aktywny metabolit 1,25-dihydroksywitamina  1,25(OH)₂D₃), nie tylko gra ważną rolę w regulacji homeostazy wapnia i fosforu, ale również jest ważnym modulatorem funkcji immunologicznych. 1,25(OH)₂D₃ działa przez powiązanie z receptorem witaminy D, który jest znacznie rozmieszczony w wielu tkankach transportujących wapń, tkance nerwowej, i komórkach odpornościowych (komórki dendrytyczne, limfocyty T, limfocyty B i makrofagi) [121-128]. 1,25(OH)₂D₃ zwiększa aktywność makrofagów, inhibituje dojrzewanie komórek dendrytycznych, inhibituje funkcje limfocytów B, i sprzyja produkcji limfocytów T pomocniczych 2, w ten sposób niestety wskaźnik limfocytów Th1/Th2 sprzyja limfocytom pomocniczym Th2 (rycina 3) [94, 129-134]. Polaryzacja aktywowanych limfocytów T CD4+ do fenotypu Th-1 (sekrecja IL-2, IFN, IFN-γ, TNFα) bądź do fenotypu Th-2 (sekrecja IL-4,5,13,10) reprezentuje główną determinantę natury przyszłych komórkowych i immunologicznych odpowiedzi. Jest to samonapędzający się proces, w którym jeden podtyp inhibituje powstawanie innych [131,132]. Głównie generowane odpowiedzi limfocytu T  typu Th-1 jest potencjalnie inhibitowana przez 1,25(OH)₂D₃ zarówno in vitro i in vivo. 1,25(OH)₂D₃ również indukuje produkcję ludzkiej katalicydyny, LL-37, która jest szczególnie efektywna przeciwko wirusom oddechowym takim jak grypa [135]. Brak witaminy D może skutkować uporczywą infekcją, na przykład, infekcją EBV powodującą IM (infekcyjna mononukleoza), przez co prowadzi do wyższego ryzyka SM [136].

10.    Konkluzja

 W SM, dla oligodendrocytów uszkodzonych przez komórki zapalne, musi zachodzić ekspresja genów MHC klasy I i II. Limfocyty T CD8+ mogą następnie angażować nowe białko, które uległo ekspresji w kontekście MHC klasy I. Limfocyty t CD8+ mogłyby następnie wydzielać perforynę, granzymę, bądź inny czynnik, który może bezpośrednio uszkodzić bądź zabić oligodendrocyty skutkując demielinizacją. Przeciwciała, poprzez molekularną mimikrę, może rozpoznać autoantygeny CUN i może również uszkodzić oligodendrocyty przez wiązanie powierzchni komórek, i, wspólnie z układem dopełniacza, może indukować bezpośrednie uszkodzenie mieliny bądź oligodendrocytów. To częściowo prowadzi nas do autoimmunologicznej hipotezy. Dodatkowo, limfocyty B mogą również prezentować antygeny wirusa w kontekście molekuł MHC klasy II. Oligodendrocyty bądź mikroglej sam w sobie może również  wyrażać MHC klasy II. Ta prezentacja wirusowego antygenu musi być przetworzona, co umożliwi limfocytom T CD4+ zaangażowanie z MHC klasy II indukcję uszkodzenia, powszechny mechanizm uszkodzenia przypuszczalnie występujący w EAE. Oligodendrocyty mogą zginać jako konsekwencja bezpośredniej i uporczywej wirusowej infekcji. Te mechanizmy uszkodzenia mogą być niezależne bądź mogą pojawiać się jednocześnie w poszczególnym mózgu. Wszystkie te mechanizmy prowadzą do demielinizacji, którą gospodarz może korygować przez przemijającą remielinizację. Ostatecznie, proces demielinizacji wyprzedza remielinizację skutkując uszkodzeniem aksonów, tak więc prowadzi do nieodwracalnych ubytków neurologicznych. W obecnym czasie, istnieją jasne dowody, że te wzory uszkodzeń odnoszą się do różnych stadiów przebiegu choroby i nie jest związany z klinicznymi podtypami rzutowo-remitującego SM, wtórnie postępującego SM, bądź pierwotnie postępującego SM.

Wiele zaobserwowanych wyników później prowadzi badaczy do fałszywych konkluzji odnośnie patogenezy SM. Komórki odpornościowe obecne w płytkach SM, a system immunologiczny jest ważny w patogenezie choroby, ponieważ wiele immunomodulacyjnych i immunosupresyjnych terapii zmniejszają rzuty i ilość gadolinowo wzmocnionych zmian w mózgach pacjentów z SM. Jakkolwiek, długoterminowa konsekwencja immunosupresji na przebieg choroby nie jest znana, ponieważ większość publikowanych prób klinicznych kończy się po dwuletniej obserwacji, niewystarczający okres czasu skierowany na długoterminowe wyniki tych terapii. Jest coraz bardziej jasne, że limfocyty T CD8+ i ich molekularne efektory mogą bezpośrednio wpłynąć na proces choroby. Niestety, pomimo lat dokumentacji zaangażowania limfocytów T CD8+ w zmiany SM, skąpe eksperymenty są wykonywane w tym aspekcie odpowiedzi odpornościowej. Prawdopodobnie odpowiedzialne za to jest stronniczość modelu eksperymentalnego, EAE, w którym limfocyty T CD8+ grają jedynie regulatorową rolę, tymczasem limfocyty T CD4+ grają główną efektorową rolę w patogenezie choroby. Gdy oddalamy się od modelu eksperymentalnego i zaczynamy badania nad SM na ludziach, staje się widoczne, że odpowiedź odpornościowa limfocytów T CD4+ MHC klasy II dostarcza mniej istotnie krytycznych danych na temat odpowiedzi odpornościowej limfocytów T CD8+ MHC klasy I. Najważniejsze diagnostyczne testy dla SM w dalszym ciągu są oparte na podwyższonej obecności IgG w PMR i obecności swoistych krążków oligoklonalnych w PMR, jednakże nie w surowicy. Zatem, ważne jest by określić swoistość tych krążków. Ostatecznie, może to być udowodnione, że krążki oligoklonalne IgG w PMR pełnią raczej neuroochronną niż patologiczną rolę [137-140].

  Referencje

W oryginale.

  Ryciny  

Rycina 1: Limfocyty T CD4+ różnicują się w podzbiory. Limfocyty T CD4+ mogą różnicować się w różne podtypy opierając się na czynnikach wewnątrz środowiska zapalnego, z którymi limfocyty T stykają się. Limfocyty TH1+ wydzielają IFN-γ i czynnik uśmiercania nowotworów (TNF) i pośredniczą w patologii u EAE. Wiele z tych wyników wcześniej przypisywano limfocytom TH1, obecnie są pośredniczące przez limfocyty Th17+. Limfocyty Th17+ wydzielają IL17, IL21, i IL22. Te limfocyty zostały zidentyfikowane w zmianach SM, gdzie mogą służyć jako ważne efektory. Jako wynik stymulacji TGF-β, limfocyty T CD4+ rozwinęły się w limfocyty T regulatorowe. Te komórki obniżają aktywność odpowiedzi odpornościowej i wydzielają FOXP3, CD25, i IL10. Mechanizm stłumienia jest przez sekrecję czynników takich jak IL10. Limfocyty TH-pomocnicze umożliwia pomoc innym limfocytom T, takim jak limfocytom T CD8+ bądź limfocytom B. Limfocyty Th-pomocnicze wydzielają IL2, IL10, i IL21. Limfocyty Th2+ obniżają aktywność odpowiedzi odpornościowej i są związane z regeneracją po ostrych atakach u EAE i, możliwe, SM. Cytokiny, które pośredniczą w obniżaniu aktywności odpowiedzi odpornościowej są IL4 i IL10, oprócz IL13 i IL5.

Rycina 2: Perforyna jest pierwotnym mediatorem uszkodzenia przez limfocyty T CD8+. Perforyna jest pierwotnie molekułą znaną z mediacji uszkodzenia przez limfocyty T CD8+. Perforyna pośredniczy w przecinaniu aksonów w SM i wiąże się z niesprawnością neurologiczną. Limfocyty T cytotoksyczne wydzielają perforynę w formie granulek wraz z Grazymami. To uwolnienie aktywuje wapń, który skutkuje „poliporfirynowym” kanałem w namierzonych komórkach. To skutkuje dziurami w błonie w wycelowanych komórkach, powodując przeciekanie istoty międzykomórkowej, która skutkuje śmiercią komórki.

Rycina 3: Efekty in vitro 1,25(OH)₂D₃ na system immunologiczny. Efekty 1,25(OH)₂D₃ bądź bezpośrednio bądź pośrednio są opisane przez strzałki. Gdy zielona strzałka reprezentuje pozytywny wpływ, czerwona strzałka reprezentuje negatywny wpływ. Negatywny wpływ na zapalenie oznacza tłumienie odpowiedzi zapalnej. DC: komórki dendrytyczne; Th1: limfocyt T pomocniczy typu 1; Th2: limfocyt T pomocniczy typu 2; Tr: limfocyt T regulatorowy [94].