Tartalomjegyzék FOCUS MEDICINAE. Felelős szerkesztő: Dr. Szolnoky Miklós. Bevezetés...2 /Introduction/ Prof. Fekete György

Átírás

1 FOCUS MEDICINAE Felelős szerkesztő: Dr. Szolnoky Miklós Főszerkesztő: Dr. Karabélyos Csaba Szerkesztőbizottság: Dr. Bencsik Krisztina Prof. Czirják László Prof. Horváth Örs Péter Dr. Kalmár Ágnes Dr. Mátrai Zoltán Dr. Nemes László Dr. Paál Mária Dr. Pál Katalin Prof. Zeher Margit Szerkesztőbizottság tanácsadó testülete: Prof. Fekete György Prof. Kiss Attila Prof. Kiss István Prof. Komoly Sámuel Prof. Lipták József Prof. Mándi Yvette Prof. Maródi László Prof. Medgyesi György Dr. Mészner Zsófia Dr. M. Tóth Antal Dr. Nagy Kálmán Prof. Pálóczi Katalin Prof. Perner Ferenc Prof. Pénzes István Prof. Péter Ferenc Prof. Romics Imre Prof. Rozgonyi Ferenc Prof. Sas Géza Prof. Schuler Dezső Dr. Siklós Pál Dr. Szita János Prof. Tekeres Miklós Prof. Tímár László Dr. Trestyánszky Zoltán Prof. Tulassay Tivadar Tartalomjegyzék Focus Medicinae Bevezetés...2 /Introduction/ Prof. Fekete György Légúti betegségek immunológiája...3 /The immunity of respiratory tract diseases/ Prof. Szalai Csaba A természetes immunitás szerepe légúti vírusfertőzések során...11 /The role of innate immunity in viral infections of the respiratory tract/ Dr. Ongrádi József, Stercz Balázs Légúti betegségek epigenetikája...18 /Epigenetics of respiratory tract diseases/ Dr. Török Dóra Nem cisztás fibrosishoz társuló (nem-cf) bronchiectasia...23 /Bronchiectasis associated to non-cystic fibrosis/ Dr. Bohács Anikó Fül-orr-gégészeti betegségek szerepe az alsó légúti betegségek kialakulásában...29 /The role of ear-nose-laringeal diseases in the onset of low-respiratory diseases/ Dr. Németh Ágnes Alapító: Biotest Hungaria Kft. Kiadja és a nyomdai munkáért felelős: Dursusz Bt. Szerkesztőség és levelezési cím: 2045 Törökbálint, Torbágy u. 15/A ISSN: Megjelenik: évente négyszer Előfizetési díj: évre 2015,- Ft + 5% áfa 1

2 FOCUS MEDICINAE Interdiszciplináris tudományos folyóirat Focus Medicinae Tisztelt Olvasó! Bár itt a tavasz, a légúti betegségekkel minden bizonnyal még sűrűn találkozunk. Kétségtelenül a mindennapok leggyakoribb orvosi feladatai közé tartozik a felső és alsó légutak megbetegedéseinek megállapítása és kezelése mind a gyermekek, mind a felnőttek körében. A zsúfolt rendeléseken csak sejthetjük, de valószínűleg nincs időnk elgondolni és csodálni, mi mindre derült fény az utóbbi években e változatos megjelenésű és súlyosságú kórképek kialakulásával, szövődményeivel és terápiájával kapcsolatban. Ha pihenésképpen kézbe veszi e mostani, tavaszt köszöntő számunkat, reményünk szerint sikerül átfogó képet kapni a légúti betegségekkel kapcsolatos legújabb immunológiai és genetikai ismeretekről. Az érdekes cikkek kitűnő szerzői a bonyolult összefüggéseket jól érthetően mutatják be. Ez egyáltalán nem könnyű feladat, hiszen a korábban főként a különböző kórokozók hatásának tulajdonított felső- és alsó légúti kórképekről gyors ütemben és egyre nagyobb számban válnak ismertté a tünetek jellegzetes megjelenését irányító immunfolyamatok, immunológiai és genetikai szereplők. A tanulmányok olvasása során szemléletessé válik, hogy milyen stratégiával képesek a vírusok és a baktériumok elkerülni az ellenük szerveződő immunvédekezést. Nem kevésbé izgalmas megismerni az interferonok által stimulált gének termékeinek szerepét a kórokozók elleni hadviselésben. A hörgőtágulat, bronchiectasia kialakulásával és klinikai formáival foglalkozó tanulmány a különös veszedelmet jelentő Pseudomonas aeruginosa fertőzés fontossága mellett rámutat a veleszületett immunitás zavarainak, ezek között a mannózkötő lektin hiányának jelentőségére is. A felső és alsó légutak betegségeinek korszerű, egységes légutakat tekintetbe vevő szemléletére, a pulmonológus és fül orr gégész szakorvosok együttműködésének szükségességére vonatkozóan is hasznos gyakorlati példákat olvashatunk. Az utóbbi évek kutatásai az egészséges és kóros működések DNS alapú genetikai meghatározottsága mellett kiemelkedő szerepet tulajdonítanak a genomot generációkon át befolyásoló környezeti, epigenetikai hatásoknak. Az e témát bemutató tanulmány adatai olyan tanulságokkal is szolgálnak, melyek a szülők életmódja és az utódok légúti betegségre való hajlamossága között régóta ismert összefüggésekre adhatnak új magyarázatot. Békés, örömteli húsvétot és hasznos olvasást kívánok a Szerkesztőség és a magam nevében! Prof. Fekete György ÚTMUTATÓ SZERZŐINKNEK: A folyóiratban eredeti áttekintő jellegű közleményeket, valamint folyóiratreferátumokat jelentetünk meg. A kézirattal kapcsolatos formai követelmények (eredeti és áttekintő /review/ jellegű közlemények) a következők: A kézirat sorrendje: magyar nyelvű cím, szerzővel, intézettel együtt magyar nyelvű absztrakt magyar kulcsszavak angol nyelvű absztrakt angol kulcsszavak szöveg (csak magyarul) irodalomjegyzék (max. 30) táblázat(ok) ábrá(k), ábrajegyzék Cím: a szerzők a munkahelyük megjelölésével szerepeljenek a közlemény címét követően. Absztrakt: maximálisan 1 oldal terjedelmű legyen, az absztraktok esetén bekezdéseket ne használjunk, folyamatosan történjen a gépelés. Kulcsszavak: 5-10 jellemző kulcsszót emeljünk ki a szöveg elé, mindkét nyelven. Szöveg: (az itt felsorolt követelmények természetesen az absztraktra is vonatkoznak) 1 oldal: sor 1 sor: 70 leütés Betűtípus: Arial, normál 12-es méretű, (a szöveg, amennyiben lehetséges Windows XP vagy újabb változatban készüljön). Maximális oldalszám: 10 (esetenként ettől eltérés lehet a szerkesz tőbizottság döntése alapján), kívánt oldalszám: 6-8 oldal (A/4). Helyesírás: ahol lehet, magyar kifejezéseket és magyaros írásmódot használjunk. Irodalomjegyzék: a hivatkozások száma ne haladja meg a 30-at, a szövegben az adott bekezdés végén levő, dőlt, zárójelbe tett szám jelezze a citált publikációt, az irodalomjegyzék első szerző szerinti ABC-rendben készüljön. Formai kérések: 1. Szerzők megjelölése dőlt betűvel (elől családnév, utána keresztnév első betűje ponttal zárva). 3-nál több szerző esetén az első három szerző után et al.: álljon. 2. A cikk teljes címe 3. A folyóirat hivatalos rövidítése (pl. N.Engl.J.Med.), kötetszáma és oldalszáma, majd legvégül az évszám (pl. 73(1), , 1986) Táblázat(ok): a táblázatok Windows XP vagy újabb verzióval készüljenek, és legyenek címmel ellátva. Ábrá(k): színes ábrákat és fotókat nem áll módunkban leközölni, az esetleges színes ábrák fekete-fehér kópiában jelennek meg. Folyóiratreferátumok: Ezek esetében csak a referáló nevét és a forrást kell feltüntetni, (felül magyarra fordított cím, alatta a forrás pontos adatai, alul a referáló neve). A folyóirat-referátum a két gépelt oldal ter jedelmet ne haladja meg, az előbbiekben valamint az eredeti közleményeknél említett követelmények megtartása mellett. Kérjük a szerzőket, hogy a cikkeket -en adják le szer kesztőségünknek, és amennyiben mód van rá, kinyomtatott formában is juttassák el azt a Biotest Hungaria Kft. irodájába. Cím: 2045 Törökbálint, Torbágy u. 15/A biotest@biotest.hu vagy karabelyos.csaba@biotest.hu 2

3 Légúti betegségek immunológiája Légúti betegségek immunológiája Prof. Szalai Csaba Semmelweis Egyetem Genetikai, Sejt- és Immunbiológiai Intézet, Budapest és Heim Pál Gyermekkórház, Budapest Összefoglalás: A légúti betegségek a leggyakoribb betegségek közé tartoznak. Ezek közül is kiemelkedik az asthma és a krónikus obstruktív tüdőbetegség, angol rövidítéssel COPD (chronic obstructive pulmonary disease). Az elmúlt években rengeteget fejlődött tudásunk a betegségekben zajló immunológiai folyamatok megismerésével. Ez az összefoglaló tanulmány a legújabb immunológiai kutatási eredményeket ismerteti asthmában és COPD-ben. Kulcsszavak: asthma, COPD, adaptív immunválasz, veleszületett immunválasz, citokinek, kemokinek, légúti gyulladás Az asthma immunológiája Az asthma krónikus légúti betegség. Jellemző rá a kis és közepes légutak epizódokban jelentkező gyulladása és szűkülete különböző triggerelő tényezőkre. Az általában spontán, vagy gyógyszerek hatására enyhülő asthma rohamok lehetnek enyhék és életveszélyesen súlyosak. Tünetei: légszomj, köhögés, zihálás, mellkasi fájdalom és feszülés, valamint ezek kombinációi. Az asth ma egyik kulcs-tünete a légúti hyperreaktivitás (AHR). A kiváltó okok lehetnek pl.: allergének, fertőzés, fizikai munka, hirtelen éghajlatváltozás, légszennyezések, mint pl. cigarettafüst. A betegség hátterében zajló immunológiai folyamatok ismertetése előtt fel kell hívni a figyelmet, hogy az asthma nem egyetlen betegség, hanem inkább több, különböző fenotípusú és feltehetően különböző patomechanizmusú betegség gyűjtőfogalma, amelyekre a fent ismertetett tünetek jellemzőek. Emiatt ennek az ismertetőnek nem lehet célja minden asthma endo- és fenotípusban zajló immunológiai folyamat bemutatása, hanem leginkább a legjobban ismert allergiás asthma tárgyalására szorítkozik. Az asthma leggyakrabban gyermekkorban kezdődik a légutak szenzitizálódásával gyakori aeroallergénekre, mint pl. háziporatkából, csótányból, állatok elhalt hámsejtjeiből, gombákból vagy pollenekből származó allergének. Ez legtöbbször a T lymphocyták (különösen a Th2) szelektív expanzióján keresztül történik, amelyek különböző citokineket szecernálnak, mint az interleukin (IL)-3, IL-4, IL-5, IL-9, IL-13 és a granulocyta makrofág kolóniastimuláló faktor (GM-CSF) (4,9). Az allergiás asthmában szereplő fontosabb sejteket és gyulladásos mediátorokat az 1. ábra mutatja. A humoralis immunválasz A B-sejtek osztályváltása IgM-ről IgE termelésre az atopia előfeltétele, és a kritikus trigger mechanizmus az Summary: The airway diseases are the most frequent diseases. Especially frequent are asthma and the chronic obstructive pulmonary disease (COPD). In the last decades our knowledge about the immunological processes in these diseases has been developed considerably. This review summarizes the most important novel immunological findings in these two diseases. Keywords: asthma, COPD, adaptive immune response, innate immune response, cytokines, chemokines, airway inflammation hízósejt bronchokonstrikció B-limfocita 1. ábra: Az allergiás asthma patomechanizmusában közreműködő fontosabb sejtek, folyamatok és gyulladásos mediátorok azonnali allergiás válaszban. Érdekes módon az asthmas bronchialis mucosában az atopiás státusztól függetlenül megtörténik ez az osztályváltás. Az osztályváltáshoz szükséges az IL-4 vagy az IL-13 jelenléte, amelyek kölcsönhatásba lépnek receptorukkal a B-sejteken, miközben MHC-II asszociált allergén prezentáció, illetve CD40 és CD40L kölcsönhatás történik. Az IgE-k közül megkülönböztethetünk nagy affinitású IgE-t, amely erősebben köti meg az allergént, mint a kis affinitású. Nagy affinitású IgE kialakulása több lépcsőből áll (μ γ ε), azaz egy közbenső IgG fázis is szükséges az IgE affinitás éréséhez (26). Az alacsony affinitású IgE osztályváltása közvetlenül történik (μ ε). A kétféle IgE versenyez egymásért a hízósejteken és a bazofileken található FcεR-okon való kötődésért. A Th2-sejtek szerepe Belélegzett allergének epitélsejtek Dendritikus sejt Th2 sejt eozinofilek A CD4+ Th2 sejtek aktiválódása a GATA3 transzkripciós faktor foszforilálódásával kezdődik, amely beindítja a differenciálódásukat naiv Th0-sejtekből (6). 3

4 A Th2-domináns asthmában a Th2-sejtek által termelt citokinek vezénylik az allergiás gyulladásos kaszkádot. Ennek a folyamatnak a főbb lépései: Th2-sejt túlélés (szabályozza az IL-4), B-sejt osztályváltás (IgM IgE, szabályozza az IL-4 és IL-13), hízósejt differenciálódás és érés (IL-3, IL-9, IL-13), eozinofil érés és túlélés (IL-3, IL-5, GM-CSF) és bazofilek toborzása (IL-3 és GM-CSF). A 2000-es évek publikációi három, egymással részben átfedő mechanizmust írtak le a légúti hyperreaktivitás kialakulására (20). Mindegyik feltételezett mechanizmus első kulcslépése az, hogy az antigén (aller gén) aktiválja a naiv Th0 sejteket, amelyek Th2 irányba differenciálódnak. Az első mechanizmusban az allergén-specifikus IgE kötődik a hízósejteken és a bazofileken található nagy affinitású FcεR1 α láncához, amellyel, ha az allergén keresztkötést hoz létre, aktiválja a sejteket, amelyek raktározott és újonnan szintetizált mediátorokat (pl. hisztamint), citokineket, kemokineket és növekedési faktorokat szecernálnak a környezetükbe. A Th2-es citokinek (pl. IL-4, IL-5), illetve kemokinek elősegítik az eozinofilek infiltrációját, és tovább erősítik a Th2-es immunválaszt, elindítva így egy önmagát erősítő folyamatot. A második mechanizmus szerint a Th2 sejtek által termelt IL-5 kiváltja az eozinofilek kiáramlását a csontvelőből és aktiválja azokat. Mivel növeli az eozinofilek érzékenységét különböző, a tüdő epithelium által termelt kemokinre (pl. CCL11 (eotaxin), CCL5 (RANTES), CXCL8 (IL-8)), az eozinofilek a tüdőbe áramlanak, és ott károsítják az epithelsejteket és kiváltják a légúti hyperreaktivitást. Az eozinofilek nemcsak effektorsejtek, hanem szabályozó szerepük is van, így antigénbemutató sejtként elősegítik a T-sejtek proliferációját és a Th2 citokinek termelését, ami szintén egy pozitív visszacsatolást eredményez. A harmadik mechanizmus IL-4 és IL-5 független, és kulcsszereplője a szintén a Th2 sejtek által termelt IL-13. Az IL-13 önmagában is ki tudja váltani a légutak mucus túltermelését, a légúti hyperreaktivitást, és erősíti az eotaxin termelését, elősegítve ezáltal az eozinofilek tüdőbe áramlását. A szenzitizálódás Az allergia iniciálásában legfontosabb szereplők a légúti epitheliumban és az alatta levő mucosában elhelyezkedő antigénprezentáló dendritikus sejtek (DC), melyek a veleszületett immunrendszerhez tartozó receptorokat expresszálnak, képesek felvenni az antigént és azt peptidekre lebontva bemutatni az MHC-I és -II komplexeken keresztül a T-sejt receptoroknak (TCR) (11). Az allergének felvétele egy aktív folyamat, amely úgy történik, hogy az allergénhez IgE kötődik, és ez a komplex lép kapcsolatba a nagy affinitású IgE receptorral, az FcεRI-gyel (18). Születéskor nincsen a légutakban DC. Valószínűleg mikrobák, vagy irritáló anyagok károsítják, vagy aktiválják az epitheliumot, ami ezután különböző kemoattraktánsokat szecernál, mint a CCL20, CCL19 és a CCL27. Ezek ligandjai a DC-ken található kemokinreceptoroknak (CCR6, 7, 10), és az éretlen DC-k a csontvelőből a légúti epitheliumba és a mucosába vándorolnak (8). Az epithelsejtek és a légutakban található egyéb strukturális és immunsejtek által szecernált GM-CSF, IL-4 és TNF-α jelenlétében beindítják a DC-k érését. Egyelőre az még kevésbé ismert, hogy a legelső allergiás szenzitizálódásnál mi vezet ahhoz, hogy a naiv T-sejtek Th2-sejtekké differenciálódjanak. Az biztos, hogy ehhez a folyamathoz IL-4 jelenléte szükséges, amely aktiválja a jelátvivő STAT6-ot (signal transducer and activator of transcription 6) és a transzkripciós faktor GATA3-t. Az IL-4 eredetét két elmélet magyarázza. Az egyik alapján Th1 vagy Th17 citokinek hiányában a Th2 válasz (IL-4 termelés) az alapértelmezett, illetve akkor is, ha csak gyenge interakció van az MHC-II és a TCR között. A másik alapján az IL-4 a légutakban jelenlevő hízósejtekből és bazofilekből származik. A légúti epithelsejtek szerepe Légúti betegségek immunológiája Az elmúlt évek genetikai kutatásai több fontos olyan faktorra is rávilágítottak, amelyek erősítik a légúti szenzitizálást (20,21). Ezek azt mutatták, hogy nem a szisztémás atópia a legerősebb kockázatnövelő tényező asthmára, hanem a lokális, alsó légutak szenzitizálódása. Erre utal, hogy a genomikai vizsgálatok leginkább az epithelsejtekben és a veleszületett immunrendszerben expresszálódó génekben található variációkat detektáltak, amelyek feltehetőleg rontják az epithelsejtek barrier funkcióját (25). Ennek fontos szerepét mutatja az is, hogy az asthmával asszociálódó allergének nagy része olyan biológiai funkcióval (pl. proteáz) rendelkezik, amely tönkreteheti az epithelsejtek közötti kapcsolatot (a tight junction-t), így könnyen átjuthatnak az epithelsejteken és a DC-ken veszély-szignált váltanak ki. Hasonlóan, a nem allergia eredetű asthmában a respiratoricus vírusok és a légszennyező anyagok (pl. ózon, cigarettafüst) is az epithelsejtek barrier funkcióját rontják el. A DC-k antigénprezentáló kapacitásának erősödése A szenzitizálódás után a DC-kel interakcióban a memória T-sejtek irányítják az allergiás választ (8,11). A DC-k beépülnek az epithelsejtek közé tight junctiont alkotva, így az epithel-barrier megzavarása nélkül érzékelik a belélegzett allergént. Az allergénnel való találkozás után néhány órával a DC-k felszínén mintázatfelismerő receptorok (pl. Toll like receptorok (TLR)) aktivizálódnak, amely olyan kemokinreceptorok feldúsulásához vezet, ami a DC-ket a helyi nyirokmirigyek T-sejt területéhez irányítja. Közben a DC-k sejtadhéziós és kostimulációs molekulákat kezdenek expresszálni a felszínükön, melyeket a naiv T-sejtek felismernek. A DC-k az allergénspecifikus T-sejtekkel immunológiai szinapszist képeznek, amely beindítja a Th-sejt választ. Egyes Th-sejtek a B-sejt folliculushoz vándorolnak, ahol elősegítik az IgM-IgE osztályváltást, mások visszajutnak a légúti mucosába, ahol citokinek koordinált szekréciójával Th2-es immunválaszt váltanak ki. 4

5 A mintázatfelismerő receptoroknak (pattern recognition receptor = PRR) fontos adjuváns szerepük van az allergiás szenzitizációban. A TLR-k a veleszületett immunválasz kulcskomponensei, részt vesznek a mikrobákból, gombákból és vírusokból származó patogén asszociált molekulamintázat (PAMP) felismerésében és a válaszban. Más PRR-k a szövetkárosodás által kiváltott endogén veszélyszignálra, mint pl. húgysav vagy szabad ATP, válaszolnak. Az allergénnel együtt belélegzett, a háziporban jelenlevő TLR ligandok szolgálnak adjuvánsként az allergiás válaszhoz. Az epithelsejteken levő szelektív TLR-k aktiválása erősíti a DC-k mozgékonyságát és antigén felvételét azáltal, hogy Th2 választ elősegítő kemokineket (a CCR4-en keresztül ható CCL17 és CCL22) és citokineket (IL-25, IL-33, GM-CSF, TSLP (thymic stromal lymphopoietin)) termelnek. TLR ligand nélkül a DC-k viszonylag inaktívak maradnak (9). A vírusfertőzés szerepe asthmában Bár a rhinovírus fertőzés az asthma exacerbatio legfontosabb oka, azokban, akikben az asthmára való genetikai kockázat magas, a rhinovírusok által kiváltott zihálás az élet első 3 évében a legfontosabb kockázati tényező arra, hogy 6 éves korukra asthmások legyenek. Az allergiás szenzitizálódás mértékét szintén befolyásolja a rhinovírus fertőzés, és ma már ismert, hogy az utóbbi megelőzi az elsőt (10). Az epithelsejteken található TLR3 az RNS-vírusokat ismeri fel, és a kapcsolódás antivirális IFN-β és IFN- termelést indukál. Amennyiben valamilyen oknál fogva (pl. genetikai háttér) ez az útvonal nem működik megfelelően, hajlamosít mind vírusos tüdőfertőzésre, mind allergiás szenzitizálódásra. Az alsó légutak epithelsejtjeinek fertőzése rhino- és más hasonló vírusokkal, a sejtek citotoxikus sejthalálát okozza, amely gyulladásos termékek felszabadulásához vezet. Ez éretlen DC-k toborzását váltja ki, amely hajlamossá teszi a tüdőt allergiás szenzitizálódásra. Az asthmások tüdejének epithelsejtjei rhinovírus fertőzés hatására TSLP (ld. később) termeléssel válaszolnak. Az adaptív immunválasz szerepe asthmában Miután az allergén szenzitizálást elősegítő DC-k kialakultak, az allergén peptideket az MHC-II-n bemutatják a naiv T-sejteken található TCR-nek. Az aktív kapcsolathoz a kostimulátor molekulák kölcsönhatása is kell, így pl. a CD80 vagy CD86 a DC-ken interakcióba lép a CD28-cal a T-sejteken, vagy az OX40L a DC-ken interakcióba lép az OX40-nel a T-sejteken. Ha a környezetben alacsony az IL-12, és magas az IL-4 szint, a T-sejtek Th2 irányba differenciálódnak. Ha a kostimulátorok közötti kölcsönhatás nem történik meg, vagy ha a CD80/86-tal a CD28 helyett a negatív kostimulátor CTLA-4 lép kapcsolatba, anergia, vagy T-sejt apoptosis következik be. A kostimulátor molekulák közül az OX40L expresszióját az IL-7-szerű TSLP fokozza, amelyet TLR Légúti betegségek immunológiája aktiváció után az epithelsejtek szekretálnak. Több más, újonnan felfedezett epithel-eredetű citokin támogatja a Th2-irányú polarizációt. Ilyen az IL-33 és az IL-25, melyek szintén PRR aktiváció után szecernálódnak. Ilyen stimulus a duplaszálú vírus RNS, amely a TLR3 ligandja, vagy a bakteriális flagellin, amely a TLR5 ligandja. Az IL-33 alarminként is működik, azaz riasztja az immunrendszert fizikai stressz, vagy fertőzés hatására. Az IL-33 receptora erősen expresszálódik T- és hízósejteken, és aktivizálódása, valószínűleg a nuocyták indukciója útján, növeli a Th2 sejtpopulációt és erősíti a Th2 citokin termelésüket. Az asthmaticus légutakban az allergén provokáció után mind az IL-25, mind receptorának mennyisége megnő. Az IL-25 a Th2 memóriaválaszt erősíti, amelyet a TSLP által aktivált DC-k indítanak be. Mindhárom citokin az allergia-válasz effektor sejtjeivel (hízósejtek, bazofilek, eozinofilek és endothelsejtek) is interakcióba lép, és erősíti a gyulladási funkciójukat. Így az epithelsejtek által termelt IL-33, IL-25 és TSLP citokineknek megvan az a képességük, hogy hidat képezzenek a veleszületett és az adaptív immunválasz között, fenntartva ezáltal a Th2-választ és az asthmára jellemző krónikus állapotot (24). A nuocyta felfedezése, amely egy kettes típusú effektor leukocyta, és a veleszületett immunitás része, jelentős áttörést jelent az allergiás betegségekben, hiszen ez lehet a hiányzó kapocs a kétféle immunitás (veleszületett és adaptív Th2) között. A nuocyták az epithelsejt eredetű IL-25 és IL-33 hatására osztódnak (1). Új T-sejt típusok asthma subfenotípusokban Th9 sejtek A Th9-sejteket is kapcsolatba hozták asthmával. Egyelőre még tisztázandó, hogy ezek a sejtek a Th2-sejtektől egy különálló sejtpopulációt alkotnak, vagy a Th2-sejtek át tudnak programozódni Th9-sejtekké (23). Mindenesetre kialakulásukhoz IL-4-re és TGF-βra van szükség, és nem expresszálnak a Th2-sejtekre jellemző GATA3-t, vagy a Th1 sejtekre jellemző T-bet transzkripciós faktort. Az allergénspecifikus T-sejtek IL-9 szekrécióját kiváltja az IL2R-n és a CD28-n keresztüli jelátvitel, de IL-4 és TGF-β jelenlétére is szükség van. Az asthmában releváns sejtek közül még IL-9-t termelnek az eozinofilek, bazofilek és a hízósejtek is. Génkiütött és transzgenikus állatkísérlet, illetve IL-9 installációs vizsgálatok alapján az IL-9 szerepet játszik a mucustermelésben, a légúti remodellingben és a gyulladásos mediátorok szekréciójában. Th17 sejtek A Th17-sejtek különálló sejtpopulációt képeznek mind a Th1, mind a Th2-sejtektől (12). Mind a Th-1 es citokin IFN-γ, mind a Th2-es IL-4 gátolja a T-sejtek IL- 17 termelését, míg ezek blokkolása serkenti. Korábban a Th17-sejtekről azt tudták, hogy szabályozzák a neutrofil és makrofág gyulladást autoimmun betegségekben. Újabb eredmények arra utalnak, hogy asthmában és kortikoszteroid érzéketlenségben is szerepet játszik. A 5

6 naiv T-sejtek TGF-β és IL-6 hatására RORγ transzkripciós faktort expresszálnak és differenciálódnak Th17-sejtekké. Jellemző rájuk, hogy IL-17A-t, IL-17F-t és IL-22-t termelnek. Mind az IL-17A, mind az IL-17F epithelsejtekben, endothelsejtekben, fibroblastokban, neutrofilekben és eozinofilekben IL-6, GM-CSF, CXCL10 és CXCL8 termelést indukál. Különösen a potens neutrofil kemoattraktáns CXCL8 expresszió emelkedik meg súlyos asthmában, ami a Th17 szerepére utal légúti neutrofil gyulladásban. Az IL-17 szerepére asthmában eddig főleg egerekből vannak adatok, a humán eredmények kevésbé meggyőzőek. Egér asthma modellben erős Th17 válasz figyelhető meg, amely neutrofiliával és légúti hyperreaktivitással (AHR) társul, mely IL17f-/- egérben nem tapasztalható. Viszont, ha az egér már szenzitizált allergénre, az IL-17 a DC működés és a kemokin termelés (CCL11, CCL17) gátlásával enyhíti az allergiás választ. Egérben az IL-25 neutralizálása IL-13 koncentráció csökkenéssel, de IL-17A-szint emelkedéssel jár, és gátlódik az AHR. Viszont IL-17A adagolás visszafordítja az IL-25 antitest védőhatását, emelkedik az IL-13-szint, az eotaxin termelés, az eozinofilia és az AHR. Sőt, az IL-17A erősíti a simaizmok összehúzódását. Ezzel szemben az IL-17F-nek és az IL-22-nek nincs ilyen hatása. Emberben a keringő Th17 valamint a plazma IL-17 és IL-22-szint a betegség súlyosságával arányosan emelkedik. Érdekes módon humán bronchialis biopsziában az IL-17 fő sejtes forrásai nem a T-sejtek voltak, hanem a neutrofilek, azonban az IL-17A és az IL-17F expreszsziója nem a neutrofiliával, hanem az eozinofiliával korrelált (9). COPD Az asthma és a COPD között nagyon sok az átfedés, a főbb tünetek is hasonlóak (köhögés, zihálás, fulladás). A főbb különbségek, hogy a COPD-nél a tünetek folyamatosak, általában 40 év felett kezdődnek, potenciálisan halálos betegség, melynek legfontosabb kiváltó oka a dohányzás. A COPD-s betegek 40%-a egyben asthmás is, de több más szisztémás gyulladásos betegséggel is gyakran együtt fordul elő. A COPD az előrejelzések szerint 2020-ra a harmadik vezető halálok lesz világszerte. Hazánkban jelenleg 170 ezer COPD-s beteget ismerünk, a valós számuk azonban ezer lehet. A COPD immunológiája A COPD az asthmához hasonlóan krónikus légúti betegség, melyre jellemző a folyamatos és progresszív légúti obstrukció és a légutak krónikus gyulladása. A légutak betegsége (gyulladás, mucusdugó, fibrosis) és a parenchyma tönkremenetele (emphysema, tüdőtágulat) gátolja a légáramlást. A légutak gyulladása jellegzetes mintázatot mutat, emelkedett szintű makrofágokkal, T- és B-lymphocytákkal és a lumenben neutrofilekkel. COPD-ben a gyulladásos válaszban mind a veleszületett, mind az adaptív immunválasz részt vesz, a kapcsolatot az aktivált DC-k jelentik (2). A cigarettafüst és más irritáló anyagok aktiválhatják a felszíni makrofágokat és az epithelsejteket, amelyek kemotaktikus mediátorokat, főleg kemokineket szecernálnak, melyek neutrofileket, monocytákat és lymphocytákat vonzanak a tüdőbe. A COPD-sekben a gyulladás a dohányzás abbahagyása után is megmarad, ami arra utal, hogy egy önfenntartó folyamat játszódik le, amelynek pontos mechanizmusa még nem ismert, de lehetséges, hogy memória T-sejtek, bakteriális kolonizáció vagy autoimmun folyamatok állnak a háttérben. A COPD patomechanizmusában közreműködő fontosabb sejteket és gyulladásos mediátorokat a 2. ábra mutatja. Meg kell jegyezni, hogy COPD-ben a légutak gyulladása mellett szisztémás gyulladás is fellép, itt azonban csak a légutakban zajló immunológiai folyamatokat részletezem. fibroblaszt Kis légutak fibrózisa Cigarettafüst és egyéb irritánsok epitélsejtek Th1 sejt Alveoláris károsodás (emfizéma) Tc1 sejt Proteázok makrofágok neutrofil monocita Neutrofil elasztáz, MMP9 Mucus hiperszekréció 2. ábra: A COPD patomechanizmusában közreműködő fontosabb sejtek, folyamatok és gyulladásos mediátorok A légúti epithelsejtek szerepe COPD-ben A cigarettafüst által aktivált légúti epithelsejtek olyan gyulladásos mediátorokat termelnek, mint a TNF-α, IL-1β, IL-6, GM-CSF és CXCL8. Ezen kívül a kislégúti epithelsejtek fontos forrásai lehetnek a transforming growth factor β (TGF-β)-nak, amely helyi fibrosist indukálhat. A légúti epithelsejtek antioxidánsok, antiproteázok és defensinek termelésével fontos résztvevői a légutak védelmének. A kehelysejtek mucust termelnek. Elképzelhető, hogy a dohányfüst és más káros, belélegzett anyagok elrontják az epithelsejtek ezen funkcióit, megnövelve a fertőzés esélyét. Makrofágok Légúti betegségek immunológiája A makrofágok fontos szerepet játszanak a COPD patofiziológiájában és valószínűleg a gyulladásos válasz fő irányítói. A COPD-s betegek tüdejében, légutaiban, bronchoalveolaris folyadékában (BAL) és köpetében a makrofágok száma 5-10-szeres az egészséges emberben tapasztaltakhoz képest. Az emphysemás betegekben a makrofágok a károsodott alveoláris falaknál lokalizálód- 6

7 nak és korrelációt lehet megfigyelni a parenchymában a makrofágok száma és az emphysema súlyossága között (13). A cigarettafüst által aktivált makrofágok olyan gyulladásos mediátorokat szecernálnak, mint a TNF-α, CXCL1, CXCL8, CCL2 (MCP-1), LTB4 és a reaktív oxigén fajták (ROS). Ezeken kívül az alveoláris makrofágok szecernálnak még elasztolitikus enzimeket is, mint az MMP-2, MMP-9, katepszinek (K, L, és S) és a neutrofilekből felvett neutrofil elasztázok. A COPD-s betegekből származó alveoláris makrofágok több gyulladásos mediátort szekretálnak és nagyobb az elasztolitikus aktivitásuk, mint a normális dohányosoké, és ezt a cigarettafüst még tovább emeli. Ezt a különbséget a makrofágok még 3 napos tenyésztés után is mutatják, ami arra utal, hogy eredendően különböznek a normál dohányosokból és a nem-dohányosokból származó makrofágok. Egerekben ki lehet mutatni proinflammatoricus M1, és antiinflammatoricus M2 makrofágokat, mely utóbbiak IL-10-et termelnek és erőteljesebb a fagocyta aktivitásuk. Emberben nem ennyire világos a kép, de valószínűleg COPD-sekben az M1-szerű makrofágok a dominánsak. A makrofágok emelkedett számának a fő oka a BAL-ban és a köpetben található emelkedett monocyta-szelektív kemokinek (CCL2, CXCL1) mennyisége. A COPD-sekből származó monocyták nagyobb kemotaktikus választ adnak CXCL1-re, amit azonban nem lehet magyarázni receptorának, a CXCR2-nek a nagyobb mennyiségével. Bár minden monocyta expresszálja a CCL2 receptorát a CCR2-t, a CXCR2-t csak kb. 30%- uk expresszálja. A makrofágok szintén szekretálnak CXCL9,10 és 11-et, amelyek a felszínükön található CXCR3 receptoron keresztül kemotaktikusak a CD8+, Tc1 és CD4+ Th1 sejtekre. A kortikoszteroidok nem mérséklik COPD-ben a gyulladást, nem csökkentik számottevően a citokinek, kemokinek vagy a proteázok szintjét. In vitro, a kortikoszteroidok csökkentik a normál egyénekből származó makrofágok CXCL8, TNF-α és MMP-9 termelését, de hatástalanok a COPD-sekből származó makrofágokra. Ennek az oka, hogy COPD-ben jelentősen csökken a hiszton deacetiláz-2 (HDAC2) aktivitás, amelyet normális esetben a glükokortikoid receptorok az aktivált gyulladásos génekhez toboroznak és kikapcsolja azokat. A makrofágokban a csökkent HDAC2 aktivitás korrelál az emelkedett TNF-α és CXCL8 szekrécióval és a csökkent kortikoszteroid válasszal. Feltehetőleg a COPD-sekben a csökkent HDAC2 aktivitást az oxidatív stressz és a peroxinitritek okozzák. A COPD-sekből származó monocyták és makrofágok alacsonyabb fagocyta aktivitást mutatnak, amely meghatározó lehet az alsó légutakban tapasztalható krónikus Haemophilus influenzae vagy Streptococcus pneumoniae kolonizációban és a gyulladás fennmaradásában. Ennek a hibás fagocitózisnak az oka még nem ismert, de lehetséges, hogy a mikrotubularis funkciók hibája okozza. Az alsó légutak krónikus bakteriális kolonizációja hajlamosíthat akut exacerbatiora és tüdőgyulladásra. Neutrofilek A COPD-sekben mind a BAL-ban, mind a köpetben emelkedett aktivált neutrofil számot lehet detektálni, viszont a légutak falában és a parenchymában csak kevés a neutrofil. Ez arra utal, hogy a sejtek gyorsan keresztüljutnak ezeken a szöveteken. A köpetben található neutrofil szám korrelál a COPD súlyosságával (17). A dohányzás stimulálja a granulocyta termelést és a csontvelőből történő kiáramlást, melyet valószínűleg a tüdő makrofágok által termelt GM-CSF és G-CSF közvetít. A légutakba és a parenchymába történő neutrofil toborzásnál először az endothelsejtek által emelkedett mértékben expresszált E-szelektinhez történő adhézió történik. A kitapadt neutrofilek ezután különböző neutrofil kemotaktikus faktorok (makrofágok, T- sejtek és epithelsejtek által termelt LTB4, CXCL1, CXCL5 és CXCL8) hatására bevándorolnak a légutakba. A CXCL8 fő forrásai maguk a neutrofilek is lehetnek (2,22). A légutakba toborzott neutrofilek a COPD-sekben aktiváltak, amit a köpetben található granulum fehérjék (pl., myeloperoxidase (MPO) és neutrofil lipocain) emelkedett koncentrációja okoz. A neutrofilek szerin proteázokat is szecernálnak, mint pl., neutrofil elasztáz, katepszin G, proteináz-3, MMP-8 és 9, melyek hozzájárulnak az alveolárisok károsodásához. A neutrofil elasztáz, katepszin G és proteináz-3 mucustermelést váltanak ki a submucosalis mirigyekből és a kehelysejtekből, és így hozzájárulnak a COPD-ben tapasztalt mucus hyperszekrécióhoz. Eozinofilek Asthmában az eozinofilek a legfontosabb leukocyták, azonban COPD-ben szerepük kevésbé bizonyos. A légutakban található eozinofilek kortikoszteroid válaszra és a COPD és az asthma együttes előfordulására utalhatnak. A COPD-sek indukált köpetében az eozinofilek hiánya ellenére az asthmásokhoz hasonlóan emelkedett mennyiségű eozinofil bázikus fehérje található. Ez mikroszkóppal nem detektálható degranulált eozinofilekre utal. Az eozinofilek degranulálódásáért a neutrofil elasztáz lehet a felelős. Dendritikus sejtek A DC-k központi szerepet játszanak a veleszületett és az adaptív immunválasz összekapcsolásában. A cigarettafüst és más káros anyagok által aktivált DC-k aktiválni képesek számos gyulladásos sejtet, így a makrofágokat, neutrofileket, T és B-lymphocytákat. T-lymphocyták Légúti betegségek immunológiája COPD-ben a T-lymphocyták teljes száma is emelkedik a tüdő parenchymában, a perifériás és központi légutakban. A CD8+ sejtek száma erőteljesebben emelkedik, mint a CD4+ sejteké (19). Korreláció figyelhető meg a T-sejtek száma, az alveoláris károsodás valamint 7

8 a légutak obstrukciója között. Továbbá, az egyetlen szignifikáns különbség dohányosok és COPD-sek között a CD8+ Tc1 sejtek számában van. A CD4+ Th1-es sejtek száma is emelkedett, bár kisebb mértékben. Szintén emelkedik a CD4+ Th17 sejtek száma COPD-sekben, amely szerepet játszhat a neutrofil gyulladásban. A Th17 sejtek differenciálódásában a tüdő makrofágok által termelt IL-6 és IL-23 játszik szerepet. A CD4+ és a CD8+ T-sejtek emelkedett CXCR3 expressziót mutatnak, melyet kemokinek (CXCL9, 10, 11) aktiválnak. Légúti fertőzésben a CD8+ sejtek száma jellemzően megemelkedik, és lehetséges, hogy ezért COPD-ben a krónikus bakteriális kolonizáció a felelős. Autoimmun folyamatok szintén szerepet játszhatnak (5). A cigarettafüst által indukált tüdőkárosodás az immunrendszer számára ismeretlen antigéneket tárhat fel, vagy a tüdő interstitialis és strukturális sejtek a károsodás miatt antigénekké válhatnak. Az oxidatív stressz karbonilált fehérjék kialakulásához vezethet, melyek antigénként viselkedhetnek. COPD-sekben anti-karbonilált fehérje antitesteket lehet gyakran kimutatni. Az autoantitestek hozzákötődhetnek a COPD-ben emelkedett komplementekhez, és sejtkárosodást okozhatnak. A CD8+ sejtek a szecernált perforinekkel, Granzyme B és TNF-α segítségével az alveoláris epithelsejtek cytolysisét és apoptosisát okozhatják. Emphysemában összefüggést találtak a CD8+ sejtek és az alveoláris epithelsejtek apoptosisa között. A COPD-ben immunológiai öregedésre is van bizonyíték. Emelkedett számú olyan T-sejtek figyelhetőek meg, melyek nem expresszálnak CD28 kostimulációs molekulát, viszont emelkedett mértékben szecernálnak perforinokat és granzime B-t. Gyulladásos mediátorok szerepe COPD-ben Számos gyulladásos mediátor vesz részt a betegség patomechanizmusában, melyeket a gyulladásos és strukturális sejtek termelnek, és amelyek komplex módon kerülnek interakcióba egymással. A következőkben ezeket részletezem. Lipid mediátorok A COPD-sek kilélegzett levegő-kondenzátumában emelkedett mennyiségű prosztaglandinokat és leukotriéneket lehet detektálni (14). Jelentősen megemelkedik a prosztaglandin E2 és F2A és az LTB4, viszont az asthmával ellentétben a ciszteinil leukotriének szintje nem emelkedik. Az LTB4 potenciális neutrofil kemoattraktáns, amely a nagy affinitású BLT1 receptoron keresztül hat. Szintén van rá bizonyíték, hogy a T-lymphocyták is expresszálnak BLT1-et, így az LTB4 a T limfociták toborzásában is szerepet játszik. Citokinek Az indukált köpetben stabil COPD-ben emelkedett a TNF-α szint, amely exacerbatiokor tovább emelkedik. A TNF-α a transzkripciós faktor NF-κB aktivátora, amely a legtöbb gyulladásos fehérje mediátora, így felerősíti a gyulladásos választ. Az anti-tnf-α terápia azonban nem bizonyult hatásosnak COPD-ben, viszont súlyos mellékhatásokat okozhat. Az IL-1β és az IL-6 szintén felerősítheti a gyulladást COPD-ben. Az IL-1β-val rokon IL-18 a bakteriális fertőzés által kiváltott celluláris stressz aktiválta NLRP3 inflammasoma hatására termelődik. Az IL-17 és más Th17 citokinek szintje szintén emelkedik a köpetben és a légutakban, és fontos szerepet játszhatnak a tüdő neutrofil gyulladásában (2,3). Kemokinek Számos kemokin vesz részt a COPD-ben, melyek jelentőségét az adja, hogy receptoruk G-fehérjéhez kapcsolt és blokkolásukra kis molekulájú antagonistákat fejlesztettek ki. A CXCL8 koncentráció emelkedett az indukált köpetben és tovább emelkedik a betegség exacerbatiojakor. Makrofágok, T-sejtek, epithelsejtek és neutrofilek szecernálják, aktiválja az alacsony affinitású CXCR1 receptoron keresztül a neutrofileket és a nagy affinitású CXCR2 receptoron keresztül vonzza azokat. A CXCR2-t más CXC kemokinek, mint pl., a CXCL1 aktiválják. A CXCL1 koncentráció jelentősen emelkedik köpetben és BAL-ban, a neutrofilek és a monocyták által expresszált CXCR2-n keresztül hat, és valószínű, hogy ez a kemokin fontosabb COPD-ben, mint a CXCL8. A nem COPD-s dohányosokhoz képest a COPD-sek monocytáira sokkal erősebb kemotaktikus hatást gyakorol a CXCL1, ami arra utal, hogy a COPD-s monocyták CXCR2 receptorának gyorsabb az újrapótlása (turnovere) (22). A COPD exacerbatioja során a CXCL5 expressziója jelentősen emelkedik légúti epithelsejtekben, amelyet az epithel CXCR2 számottevő emelkedése kísér. A CCL2 koncentrációja magas a köpetben és a BAL-ban és receptorán a CCR2-n keresztül fontos szerepet játszik a monocyták kemotaxisában. A monocyták tüdőbe toborzásában a CCL2 valószínűleg kooperál a CXCL1-gyel. Exacerbatio során a CCL5 (RANTES) szintén expresszálódik a légutakban és aktiválja a CCR5-öt a T-sejteken és a CCR3-at az eozinofileken. Ez magyarázhatja, hogy krónikus bronchitis exacerbatioja során a nagy légutak falában emelkedett eozinofil és T-sejt számot lehet tapasztalni. A CXCR3 szerepéről az előzőekben volt szó. Növekedési faktorok Légúti betegségek immunológiája Az alveolaris makrofágok és az epithelsejtek TGFβ1-et expresszálnak. A kis légutakba a TGF-β látens formába kerül, és különböző faktorok aktiválják, mint pl. az MMP9 és az oxidatív stressz. A TGF-β közvetlenül, vagy kötőszöveti növekedési faktorok indukálásán keresztül fontos szerepet játszhat a kis légutak jellemző peribronchialis fibrosisában. Az alveolaris makrofágok nagyobb mennyiségben termelnek TGF-α-t, mint TGFβ-t, ami fontos endogén aktivátora lehet az EGFR-nek 8

9 (epidermal growth factor receptor), amely kulcsszerepet játszik különféle stimulus, pl., dohányfüst hatására bekövetkező mucus szekréció szabályozásában. A dohányfüst aktiválja az epithelsejteken a TNF-α-konvertáló enzimet, amely TNF-α-sheddinget (vedlést) és EGFR aktivációt és megnövekedett mucus szekréciót eredményez (7). A VEGF (vascular endothelial growth factor) a vascularis növekedés legfontosabb szabályozója, és feltehetőleg részt vesz a súlyos COPD-ben tapasztalható pulmonaris vascularis remodellingben. Mind enyhe, mind mérsékelt COPD-ben a pulmonaris erek falában a simaizom emelkedett VEGF expresszióját lehet megfigyelni, de paradox módon emphysemával kísért súlyos COPD-ben a VEGF expresszió csökkent. A VEGF receptor gátlása patkányban az alveolaris endothelsejtek apoptosisát indukálja, amely emphysemát eredményez. Valószínűleg ezt a folyamatot az oxidatív stressz irányítja. Proteázok A COPD-sek tüdejében tapasztalható emelkedett elasztáz aktivitás hozzájárulhat az emphysema kialakulásához, valamint kemotaktikus peptidek, mint pl., a Pro-Gly-Pro (matrikinek) létrehozásán keresztül neutrofil gyulladáshoz (15). A humán elasztáznak nem csak elasztolitikus aktivitása van, hanem stimulálja a mucus szekréciót is. Az MMP9 a domináns elasztolitikus enzim COPD-ben, amelyet makrofágok, neutrofilek és epithelsejtek szecernálnak. Oxidatív stressz Oxidatív stressz akkor következik be, amikor az antioxidáns rendszer ellenére ROS képződik, amely károsítja a lipideket, fehérjéket és a DNS-t. Az oxidatív stressznek COPD-ben különös jelentősége van. A gyulladásos és a strukturális sejtek, mint pl. a neutrofilek, makrofágok és az epithelsejtek aktiválódnak COPD-ben és ROS-t termelnek. Szuperoxid aniont (O 2 -) generál a NADPH oxidáz, amely szuperoxid dizmutáz hatására átalakul hidrogén peroxiddá (H 2 O 2 ). A H 2 O 2 -t ezután a kataláz alakítja át vízzé. Fontos ROS még a légutakban a reaktív hidroxil gyök (OH) és a peroxinitrit, mely utóbbi szintje emelkedik a betegek kilélegzett levegőjében (16). A ROS számos negatív hatása közül itt, csak az immunológiai vonatkozásúakat tárgyalom. A ROS aktiválja az NF-κB-t, amely számos gyulladásos gén transzkripciós faktora, ezáltal felerősíti a gyulladásos választ. Az oxidatív stressz aktiválja a hiszton acetil-transzferáz aktivitást, amely kinyitja a kromatinstruktúrát, ami szintén több gyulladásos gén expresszióját teszi lehetővé. Jelentősen gátolja viszont a HDAC2 aktivitást ami kortikoszteroid rezisztenciához vezet, illetve karbonilált fehérjék kialakulását okozza, ami autoantitestek és autoimmunitás kialakulását okozhatja (mindkettőt részletesebben ld. fent). Összefoglalás Mint a fentiekből látszik, mindkét betegség patomechanizmusa rendkívül összetett, bonyolult folyamat. Ráadásul mindkét betegség esetén igaz, hogy nem egyetlen betegségről van szó, hanem egy-egy tünetegyüttes alapján egy betegségcsoportba besorolt, de alapvetően több különböző patomechanizmusú betegség gyűjtőfogalmáról. Ebből következik, hogy a betegség-specifikus kezelést meghatározó diagnózishoz megfelelő biomarkerekre lenne szükség, mely azonban jelenleg csak nagyon korlátozott mértékben áll rendelkezésre. A két betegség hátterében álló immunológiai és genetikai folyamatainak megértése szükséges ahhoz, hogy pontosan diagnosztizálni tudjuk a betegségek egyes endofenotípusait és hatékony terápiákat fejlesszünk ki a betegségek személyre szabott kezelésére. Mint a fentiekből is látszik, az elmúlt évtizedekben óriásit fejlődött tudásunk, de még távolról sem vagyunk az út végén, és így a kutatóknak és az orvosoknak számos kérdésre kell választ találniuk mind az asthmában, mind a COPD-ben. Irodalomjegyzék Légúti betegségek immunológiája 1. Barlow J.L., Bellosi A., Hardman C.S. et al.: Innate IL-13-producing nuocytes arise during allergic lung inflammation and contribute to airways hyperreactivity. J. Allergy Clin. Immunol., 129, , Barnes P.J.: Cellular and molecular mechanisms of chronic obstructive pulmonary disease. Clin. Chest Med., 35(1), 71-86, Barnes PJ.: The cytokine network in COPD. Am. J. Respir. Cell Mol. Biol., 41, 631 8, Bowen H., Kelly A., Lee T. et al.: Control of cytokine gene transcription in TH1 and TH2 cells. Clin. Exp. Allergy 38, , Cosio M.G., Saetta M., Agusti A.: Immunologic aspects of chronic obstructive pulmonary disease. N. Engl. J. Med., 360, , Das J., Chen C.H., Yang L. et al.: A critical role for NFκB in GATA3 expression and TH2 differentiation in allergic airway inflammation. Nat. Immunol. 2, 45 50, 2001 Holgate ST. Innate and adaptive immune responses in asthma. Nat. Med., 4, 18(5), , Fahy J.V., Dickey B.F.: Airway mucus function and dysfunction. N. Engl. J. Med., 363, , Hammad H., Plantinga M., Deswarte K. et al.: Inflammatory dendritic cells not basophils are necessary and sufficient for induction of Th2 immunity to inhaled house dust mite allergen. J. Exp. Med., 207, , Holgate S.T.: Innate and adaptive immune responses in asthma. Nat. Med., 4, 18(5), , Jackson D.J., Evans M.D., Gangnon R.E. et al.: Evidence for a causal relationship between allergic sensitization and rhinovirus wheezing in early life. Am. J. Respir. Crit. Care Med., 185, , Lambrecht, B.N. & Hammad, H.: Biology of lung dendritic cells at the origin of asthma. Immunity, 31, ,

10 12. Louten, J., Boniface, K. & de Waal Malefyt, R.: Development and function of TH17 cells in health and disease. J. Allergy Clin. Immunol., 123, , Meshi B., Vitalis T.Z., Ionescu D. et al.: Emphysematous lung destruction by cigarette smoke. The effects of latent adenoviral infection on the lung inflammatory response. Am. J. Respir. Cell. Mol. Biol., 26, 52-57, Montuschi P., Kharitonov S.A., Ciabattoni G. et al.: Exhaled leukotrienes and prostaglandins in COPD. Thorax, 58, , O Reilly P., Jackson P.L., Noerager B. et al.: N-al pha- PGP and PGP, potential biomarkers and therapeutic targets for COPD. Respir. Res., 10, 38, Osoata G.O., Hanazawa T., Brindicci C. et al.: Peroxynitrite elevation in exhaled breath condensate of COPD and its inhibition by fudosteine. Chest, 135, , Sapey E., Stockley J.A., Greenwood H. et al.: Behavioral and structural differences in migrating peripheral neutrophils from patients with chronic obstructive pulmonary disease. Am. J. Respir. Crit. Care Med., 183, , Sallmann E., Reininger B., Brandt S. et al.: High-affinity IgE receptors on dendritic cells exacerbate TH2-dependent inflammation. J. Immunol., 187, , 2011 Légúti betegségek immunológiája 19. Salvi S.S., Barnes P.J.: Chronic obstructive pulmonary disease in non-smokers. Lancet, 374, , Szalai Cs. (szerkesztő): Orvosi genomika és bioinformatika 5. fejezet, , (Semmelweis Egyetem); ISBN , e-könyv. 21. Szalai C., Ungvári I., Pelyhe I. et al.: Asthma from a pharmacogenomic point of view. Brit. J. Pharmacol., 153(8), , Traves S.L., Smith S.J., Barnes P.J. et al.: Specific CXC but not CC chemokines cause elevated monocyte migration in COPD: a role for CXCR2. J. Leukoc. Biol., 76, , Veldhoen M., Uyttenhove C., van Snick J. et al.: Transforming growth factor-β reprograms the differentiation of T helper 2 cells and promotes an interleukin 9 producing subset. Nat. Immunol., 9, , Wang, Y.H. Angkasekwinai P., Lu N. et al.: IL-25 augments type 2 immune responses by enhancing the expansion and functions of TSLP-DC activated TH2 memory cells. J. Exp. Med., 204, , Xiao C., Puddicombe S.M., Field S. et al.: Defective epithelial barrier function in asthma. J. Allergy Clin. Immunol., 128, , Xiong, H., Dolpady J., Wabl M. et al.: Sequential class switching is required for the generation of high affinity IgE antibodies. J. Exp. Med., 209, , 2012 Megrendelő lap (Focus Medicinae) Alulírott, postai úton megrendelem a Focus Medicinae című kiadványt évre,... példányban. A folyóirat éves előfizetési díja: 2015,- Ft + 5% Áfa. Megrendelő neve: Címe: Megrendelését az alábbi címre kérjük elküldeni: Dursusz Bt Budapest, Szepesi u. 24. Fax: (1) Mobil: (06-30) dursusz@mail.datanet.hu 10

11 A természetes immunitás szerepe légúti vírusfertőzések során A természetes immunitás szerepe légúti vírusfertőzések során Dr. Ongrádi József, Stercz Balázs Semmelweis Egyetem, Orvosi Mikrobiológiai Intézet, Budapest Összefoglalás: A légutak a legkülönfélébb vírusfertőzéseknek vannak folyamatosan kitéve. A fertőzést követően súlyos gyulladás alakulhat ki. Elsődleges vírusfertőzés során a természetes immunrendszer aktiválódása gátolja a vírusok szaporodását és pusztítja a fertőzött sejteket. A gyulladás mielőbbi megszűnése az adaptív immunitás megindulásával kapcsolatos. Makrofág, neutrofil és természetes ölősejtek mechanikus módon takarítják el az influenzavírus, RSV és más vírusok által fertőzött hámsejteket. Az influenza-, parainfluenza-, corona-, respiratory syncytial vírus konzerválódott molekuláit (PAMP) ismerik fel a fertőzött immun- és nem-immunsejtek. A sejtfelszíni TLR2, TLR4 molekulák, C-típusú lektin receptorok a vírusok borítékának egyes molekuláit, az endosomákhoz kötött TLR3, TLR7, TLR8 a virális nukleinsavak egyes részeit ismerik fel és kötik meg. Ezt követően a fertőzött sejtek cytosoljában a RIG-I/NLRP3 inflammasomák aktiválódnak, és számos további molekula részvételével antivirális stressz granulumok jönnek létre. Ezek antivirális és/vagy gyulladás serkentő mediátorok termelését indítják el. A fertőzött sejtekből kiszabaduló molekulákat (DAMP) szintén felismerik a természetes immunrendszer sejtjei, majd az inflammasoma rendszeren keresztül ugyancsak hozzájárulnak gyulladás serkentő és más mediátorok termeléséhez. Influenza-, dengue-, La Crosse-, nyugat-nílusi vírus esetében jól ismert, hogy az egyes strukturális és nem strukturális vírusfehérjék gátolják a stressz granulumok működését, az interferonok, az interferonok által stimulált gének, interferon reguláló faktorok aktiválódását, elősegítve ezzel saját szaporodásukat, a légúti hámsejtek pusztulását, illetve gátolják a specifikus humorális és celluláris immunválasz megindulását. A természetes légúti limfoid sejtekből felszabaduló IL-33, IL-13 viszont elősegíti egyes influenzavírus típusok okozta szövetkárosodás gyógyulását. A légzőrendszer sejtjeiben a TGF-β és a CD200 által közvetített jelzések fokozzák a légúti vírusfertőzésekkel szembeni toleranciát, bár a vírustermelés nem gátolt. Az IL- 17 ellentétes hatású. Végeredményben a PAMP és DAMP vírushatásokat érzékelő funkcióknak az inflammasomákon és citokineken átívelő hatásait zavarják össze a légúti vírusok szaporodása során keletkezett RNS vagy fehérje molekulák, hatástalanítva összehangolt működésüket. Kulcsszavak: interferonok, interferon reguláló faktorok, interferon-stimulált géntermékek, inflammasoma, TLR, DAMP, PAMP, interleukinek, influenza vírus, RSV Rövidítések AIM = interferon-inducible protein absent in melanoma; APC = antigen presenting cell (antigén prezentáló sejt); BAFF = B cell activating factor of the TNF family (B sejt aktiváló faktor); Summary: The respiratory tract is continuously exposed to viral infections, that might be followed by severe inflammation. Primary virus infections including virus replication and cell destruction are restricted by the activated innate immunity. Complete recovery occurs during onset of the adaptive immunity. Macrophage, neutrophil and natural killer cells mechanically clear epithelial cells infected by influenza or respiratory syncytial virus. Conserved molecules of influenza-, parainfluenza-, corona- and respiratory syncytial virus (PAMP) are recognized by the infected immune and non-immune cells. Selected molecules of viral envelopes are recognized and bound by cell surface TLR2, TLR4 molecules and C-type lectin receptors, whilst conserved sequences of viral nucleic acids are bound by endosomal TLR3, TLR7, TLR8. In the cytosol of infected cells, RIG-I/NLRP3 inflammasome activation is followed by the formation of stress granules involving several other molecules. These initiate production of many antiviral and/or inflammatory mediators. Molecules released from infected cells (DAMP) are also recognized by cells of the innate immunity, and through the inflammasome sytem they contribute to the production of inflammatory and other mediators. It is well established in the case of influenza-, dengue-, La Crosse, West Nile virus that some of their structural and non-structural polypetides inhibit functions of stress granules, activation of interferons, interferon-stimulated genes, interferon regulatory factors, by this promoting their own replication, cell destruction as well as inhibiting the onset of specific humoral and cellular immune reactions. Interleukin-33 and IL-13 released from the innate lymphoid cells help regeneration of tissues damaged by certain strains of influenza viruses. In the cells of the respiratory tract TGF-β and CD200 mediated signal transduction augment tolerance to infecting viruses, although virus production is not inhibited. IL-17 exerts the opposite effect. It is concluded that functions recognizing PAMP and DAMP by the innate immunity, followed by inflammasome activation and cytokine production are crushed by RNA and polypeptide molecules produced through the replication of viruses in the respiratory tract. Keywords: interferons, interferon regulatory factors, interferon stimulated gene products, inflammasome, TLR, PAMP, DAMP, interleukins, influenza vírus, RSV cgas = ciklikus GMP-AMP szintetáz; CMV = cytomegalovírus; COPD = chronic obstructive pulmonary disease; DAI = IRF-ok DNS-dependens aktivátora; DAMP = damage-associated molecular pattern; DAS = damage-associated signal; DC = dendritic cell (dendritikus sejt); 11

12 G-CSF = granulocyte colony stimulating factor; GM-CSF = granulocyte-monocyte colony stimulating factor; HIV = humán immundeficiencia vírus; HSV = herpes simplex vírus; IFN = interferon; IFNAR = IFN-alpha receptor; IFNR = interferon receptor; IFITM = IFN inducible transmembrane protein; IL = interleukin; IL-1R = 1-es típusú IL receptora; ILC = innate lymphoid cells; IRF = interferon regulatory factor; ISG = interferon stimulated gene; LPS = lipopolysaccharid; MAVS = mitochondrial antiviral signalling; MAV5 = melanoma differentiation-associated protein; MX = myxovírus resistance protein; NA = neuraminidáz; NK = natural killer (természetes ölő); NLRP = NOD-like receptor family protein; PAMP = pathogen-associated molecular pattern; pdc = plasmocytoid DC; PKR = protein kináz R; PRR = pathogen-recognition-receptor; RIG = retinoic acid-inducible gene; RNaseL = ribonucleáz L; RSV = respiratory syncytial vírus; SARS = severe acute respiratory syndrome; sigg = solubilis IgG; STAT = signal transducer and activator of transcription; TGF = transforming growth factor; TLR = Toll-like receptor; TNFR = TNF receptor; TRIM = tripartite motif-containing protein; TSLP = thymic stromal lymphopoietin; VA = virus associated; VZV = varicella-zoster virus (bárányhimlő-övsömör vírusa); WNV = West Nile virus (Nyugat-nílusi vírus) Bevezetés A légutak és a tüdő a legkülönfélébb vírusfertőzéseknek vannak kitéve, amelyek elszaporodhatnak a légúti hámsejtekben. A kialakuló sejtpusztulás a légzőrendszer működését súlyosan befolyásolja, ezért a vírusfertőzés minél korábbi gátlása és az immunmediált szövetkárosodás, gyulladás legkisebb mértéken tartása előnyös a gyógyulás szempontjából (34). Súlyos gyulladásos légúti betegségek, mint pl. asthma, cisztás fibrosis vagy COPD hajlamosítanak légúti fertőzésekre, amelyek során rendszeresen nagyobb mértékű vírusszaporodás, súlyosbodó gyulladás és csökkent IFN-I (I-es típusú interferon) termelés észlelhető (27). Fertőzés során a virionok átjutnak a légúti nyákrétegen, majd a hámsejtek specifikus receptoraihoz kötődve hatolnak be a sejtekbe. A vírusok subepithelialis inváziója során a fertőzött hámsejtekből kiszabaduló virionok további nem-immun és immunsejteket is fertőznek (14). A természetes immunitás szerepe légúti vírusfertőzések során Az immunsejtek általános szerepe a légúti vírusokkal szembeni védelemben Vírusfertőzésekkel szemben természetes védelmi rendszert képeznek az NK sejtek, amelyek elpusztítják a fertőzött sejteket (34). A makrofágok gátolják a vírusszaporodást és a szövetkárosodást, számbeli csökkenésük az influenza H1N1 vírus fertőzés súlyosbodásával jár. A neutrofil sejtek a gyulladás és szövetkárosodás előidézésében játszanak szerepet, csökkent mennyiségük esetén a fertőzés lefolyása enyhébb. Az influenzavírusok és az RSV szaporodnak a neutrofil sejtekben, melyek a vírusok szervezetben történő szétterjedésében is szerepet játszanak. A korai neutrofilia viszont szükséges a hatékony antivirális CD8+ T-sejtes immunválasz kialakulásához és fenntartásához. A tüdő antigén prezentáló dendritikus sejtjeinek száma növekszik heveny légúti vírusfertőzéseket követően, ezáltal serkentik az effektor és memória T-sejteket, következményesen a B-sejt választ. Egerek RSV fertőzése során a tüdőgyulladáshoz is hozzájárulnak (27). A vírusfertőzés hatására a sejtek IFN-I-t termelnek (IFN-, IFN- ), hatásukra a fertőzöttel szomszédos sejtekben gének százai aktiválódnak (ISG), feladatuk az antivirális állapot létrehozása. A DC, pdc és tüdősejtekben termelődő mediátorok és eicosanoidok helyi és általános gyulladást, lázat, anorexiát váltanak ki, egyúttal az adaptív immunválaszt is beindítják. A fertőzés helyén ható kemokinek neutrofil- és NK sejteket, monocytákat vonzanak a légutak szöveteibe. Az NK sejtek által elpusztított fertőzött hámsejteket az alveoláris makrofágok és más fagocyták takarítják el (14). Az aktivált makrofágok által termelt citokinek (IL-1, TNF-α) szintén gátolják a vírusok szaporodását. A sejtpusztulással járó fertőzést specifikus antitestek megjelenése és gyógyulás követi, mint az légúti vírusfertőzések (pl. influenza-, rhinovírus fertőzések) esetében tapasztalható. A komplement rendszer általános szerepe A légúti vírusfertőzésekkel szembeni természetes és az adaptív immunválasz beindításában a komplement rendszer is szerepet játszik (34). A tüdő DC CD103+ frakciója termel komplementet, és irányítja a saját és a CD11b légúti sejteknek a mellüregi nyirokcsomókba irányuló vándorlását. Komplement hiányos (C3, C3a, C5a) egerekben a migráció csökken influenza A vírus (15) és SARS-kiváltó coronavírus (4) hatására. A megtartott T-sejt-aktiváló hatás ellenére az állatok elhullottak. A C1q alegység az inflammasoma aktiválódását befolyásolhatja (2). A vírusoknak az immunrendszer hatásait elkerülő tulajdonságai A vírusok patogenitásában fontos szerepe van az immunvédekezést elkerülő taktikájuknak. Az IFN antivirális hatásának felfüggesztése az eif-2 iniciációs faktor inaktiválásával megakadályozza a transzláció beindulá- 12

13 sát. Légúti kórokozóként is ismert C species adenovírusokkal fertőzött sejtekben a VA-RNS molekulák hatására az interferonok antivirális hatása megszűnik. Az antigén struktúra megváltozása influenzavírus hemagglutinin és neuraminidáz mutációinak következtében számos világjárvány oka. A közvetlen sejtről sejtre terjedés előnyös a herpesvírusok (HSV, VZV) számára, mert elkerülik a neutralizáló antitesteket. Az adenovírus E3 19K protein visszatartja az MHC fehérjéket az endoplazmás retikulumban. Egyes légúti fertőzést okozó vírusok (kanyaró-, influenzavírus) az immunválasz általános csökkentése révén hajlamosítanak súlyos tünetekre. Ezek a hagyományos értelemben vett példák, de a vírusok molekuláris hatásainak ismeretében csak a vírusok szerkezetében bekövetkezett változásokat lehet ide sorolni a jövőben. A természetes immunitás molekuláris alapjai A specifikus antitestek megjelenéséig az elsődleges vírusfertőzést csak a természetes immunitás korlátozza, melynek legfontosabb elemei az IFN, ISG és az inflammasomák (27, 34). Egérkísérletek alapján legrészletesebben az influenzavírus fertőzés patomechanizmusa ismert, bár egyes vonatkozásokban ezek eltérhetnek az emberben találtaktól (14). A hámsejtek fertőzését a felszínükön, illetve a természetes immunrendszer sejtjein kifejeződő PRR rendszer ismeri fel a vírusok egyes alkotórészei (PAMP) alapján. Utóbbiak konzerválódott ligandok, amelyek szükségesek a vírusok felépítéséhez, illetve szaporodásához, pl. egyes vírusok burkában lévő glycolipidek, vagy genomjuk egyes DNS vagy RNS szekvenciái. A légutakat fertőző vírusok többsége RNS vírus (pl. influenza-, parainfluenza-, rhino-, coronavírusok, RSV) (27). A sejtek felszínén a C-típusú lektin receptorok és a TLR2 és TLR4 a vírusok burkában lévő glycoproteineket érzékelik. Az endosomákhoz kötött TLR3, TLR7 és TLR9 és a C-típusú lektin receptorok idegen nukleinsavakat (pl. egyes vagy kettős szálú virális RNS, vírus DNS CpG motívuma) ismernek fel (34). Az influenzavírusok felismerése két módon történhet. Az endosomákban a TLR3 az egyszálú genom végei között kialakuló struktúrákat ismeri fel (24). Egerekben a TLR7, emberben a TLR8 az egyszálú RNS kötésében játszik szerepet, pdc-ben ehhez vírusszaporodás nem is szükséges. Ezt NF-κB és IRF7 aktiválódása követi, amelyek az IFN-I gyulladás-serkentő citokin indukcióját elősegítik (34). A TLR7 aktiválódását B-sejtek aktiválása és specifikus antitestek termelése követi. Emberi monocytákban/ makrofágokban a TLR8 aktiválódás nem az IFN-I, hanem az IL-12 termelését serkenti. A TLR3 influenzavírus érzékelését követően a légúti hámsejtek citokineket termelnek, melynek következtében a természetes és az adaptív immunrendszer sejtjeinek aktiválódásával gyulladás és általános tünetek alakulnak ki. TLR3 homozigóta deficiens egerekben több influenza virion található a tüdőben, de halálos dózisú vírusmennyiség beadása után is túlélnek, ugyanis a kemokin termelés, a leukocyták és CD8+ T-sejtek beszűrődése csökkent (14). A természetes immunitás szerepe légúti vírusfertőzések során Influenzavírusokkal fertőzött hámsejtekben, DC és alveoláris makrofágokban a RIG-I rendszer is felismeri az ép és defektív interferáló partikulák genomialis egyszálú RNS-ét. Ezt követően a RIG-I ATP-t, majd MAVS proteint köt (14). Az így kialakuló antivirális stressz-granulumokban a vírus RNS mellett ISG termékek találhatók. Az influenzavírus NS1 fehérjéje gátolja az antivirális stressz-granulumok kialakulását, ezzel gátolja a RIG-I jelátviteli rendszert (24). A MAVS jelátvitel NF-κB aktiváláson keresztül gyulladáskeltő citokineket, IRF3 aktiváláson keresztül IFN-I és ISG termékeket indukál. A RIG-I és a MAV5 géntermékek a cytosolban még kettős szálú genomialis RNS vagy DNSről átírt virális szekvenciákat is érzékelnek, melynek következtében IFN-β, IFN-α, IRF3/7 és IL-1β aktiválódnak (27). A cytosolban vírus DNS jelenlétét a cgas és DAI géntermékek is felismerik. Az AIM2 a caspase-1 és inflammasoma aktiválására is képes (12). Az IFN-I az NK és az adaptív immunrendszer sejtjeit (T, B lymphocyták) aktiváló citokinek termelését is fokozza. A fenti folyamatok során III-as típusú IFN (IFN 1, l2, 3) is képződik a nyálkahártya sejtjeiben. Ezek a légúti hámsejtek felszínén az IL-10 receptor és az IFNLR1 komplexhez kötődve további antivirális mechanizmusokat indítanak el (27). Ezek a reakcióutak egymást átfedően működnek. TLR3, TLR7 vagy RIG-I jelátviteli utak károsodásában szenvedő egerek influenza A vírus fertőzését normális CD8+ T-sejt válasz és gyógyulás követi (23, 25). A természetes immunrendszer aktiválásában fontos szerepet játszanak a légúti vírusok szaporodásának következtében széteső sejtekből kiszabaduló, a nyálkahártyában felgyülemlő molekulák, melyeket mint DAMP rendszert ismerik fel a természetes immunrendszer sejtjei. A sejtkárosodáshoz kötődő jelzések (DAS) közé sorolhatók egyes nukleotidok (pl. ATP/uridin trifoszfát), hősokk proteinek, magfehérjék, mitochondrium DNS, reaktív oxigén gyökök, egyes extracellularis molekulák (pl. ATP, húgysav, matrix fehérjék). A PAMP és DAMP kötődését az antigén prezentáló sejtekhez az inflammasoma kialakulása követi. Ennek főbb alkotórészei az NLRP3 és a procaspase-1. Utóbbi caspase-1 formává alakulva elősegíti a gyulladásserkentő IL-1β és IL-18, valamint az IL-8, G-CSF, GM-CSF termelését (27, 34). Az inflammasoma aktiválódásához két szignál együtthatása szükséges: egyrészt az NLRP3, pro-il-1β, IL-18 génexpresszió és transzláció aktiválása TLR, IL-1R, TNFR jelátviteli utakon, amelyeket nagyrészt a normál flóra baktériumai tartanak fenn. Légúti sejtekben az első szignálhoz RIG-I függő IFN termelés is szükséges (25). Másik szignál a fertőzés következtében kialakult sejtkárosodás felismerése, valamint az érett IL-1β és IL- 18 molekulák kiválasztása. Az influenzavírus aktiválja a 2. szignált: egyszálú RNS-e serkenti az IL-1β termelését (32), a vírus A típusának M2 polipeptidje elősegíti a caspase-1 aktiválódását (13). LPS-aktivált makrofágokban a vírusfertőzés következtében elpusztult és fagocitált sejtekkel együtt a vírus PB1-F2 polipeptidje stimulálja az NLRP3 inflammasomát (19). Influenzavírus légúti hámsejtekben RIG-I, myeloid sejtekben NLRP3 13

14 inflammasomát aktivál. Inflammasoma-hiányos egerekben az influenzavírus A jobban szaporodik, viszont tüdejükben kevesebb az infiltráló gyulladásos sejtek mennyisége, és alacsonyabb a gyulladáskeltő citokinek (IL-1β, IL-6, IL-18, TNF-α) szintje (1), míg IL-1R hiányos egerekben a CD103+ DC tüdőből a nyirokcsomóba vándorlása, valamint a CD4+ és CD8+ T-sejtes adaptív immunválasz is gátolt. Influenza A H1N1 törzsének NS1 polipeptidje gátolja a caspase-1 aktiválást, az IL-1β érését és a sejtek apoptosisát, míg a különösen veszélyes H5N1 madárinfluenza törzs NS1 polipeptidje aktiválja a caspase-1 kialakulását és apoptosis lefolyását, viszont közvetlenül gátolja az NLRP3 fehérje kifejeződését (34). RSV caspase-1 és IL-1β termelését serkenti monocytákban (31), burok polipeptidje aktiválja az inflammasomát légúti hámsejtekben. A kibocsátott mediátorok szerepet játszanak neutrofil, monocyta és makrofág sejtek vonzásában, valamint a DC-k aktiválásában és differenciálódásában. Adenovírus DNS in vitro ugyancsak aktiválja az NLRP3 funkcióit. A tüdőben adenovírus fertőzést követően ATP-mediálta jelátvitel vagy a caspase-1 aktivitás gyengülése jelentősen csökkenti az IL-1β termelését és a neutrofil sejtek beszűrődését (16). Az NLRP3 inflammasoma fontos a leukocyták tüdőbe vonzásához. Az NLRP3, caspase-1, IL-1R normális funkciója hiányában tüdő-necrosis, csökkent légúti funkciók, nagyarányú halálozás jelentkezik (32). NLRP3 deficiens és normális egerekben egyenlő mértékben szaporodnak a vírusok, ami inkább az NLRP3 betegséggel szembeni toleranciáját, mintsem a vírusszaporodás gátlását mutatja (1, 32). A légúti hám- és immunsejtek inflammasoma aktiválását követően több módon is folyik a vírussal fertőzött sejtek elpusztítása, illetve a vírusok eliminálása: apoptosis, NK sejtek aktiválása, vírusneutralizáció révén. A légúti fertőzést követően a hámsejtekből IFN- jelenlétében BAFF szabadul fel, amely policlonalis, siga termelését váltja ki. Utóbbi kötődik a virionokhoz, neutralizálva azokat. Csecsemők súlyos RSV fertőzése során a bronchus-mosó folyadékban nagy mennyiségben található BAFF, kisgyermekek nasopharyngealis váladékában, ez kisebb mennyiségben van még jelen (21). Az azithromycin és clarithromycin antibiotikumok a fenti teljes kaszkádrendszert aktiválják. Kezelt egerekben a légutakban keletkező nagy mennyiségű sigg az A típusú influenza vírust neutralizálta (30). A fertőzött hámsejtekből és makrofágokból felszabaduló TSLP aktiválja a dendritikus sejteket Th2-specifikus immunválasz irányában. Az IL-25 és IL-33 viszont természetes limfoid sejtekből IL-5 és IL-13 felszabadulását serkenti, melynek következtében gyulladás, eozinofil beszűrődés, fokozott nyáktermelés alakul ki a tüdőben és a légutakban. Ezek gyermekekben asthma fellobbanásához járulhatnak hozzá (6). Interferonok által stimulált gének termékeinek vírusellenes hatásai A természetes immunitás szerepe légúti vírusfertőzések során A légutakban az ISG termékek a vírusok szaporodását gátolják. Az MXA fehérje a cytosolban gátolja az influenza A vírus, La Crosse vírus és más vírusok szaporodását (10). Az MXB fehérje a maghártya pórusainak belső felszínén a HIV-1 szaporodását gátolja (18). Az IFITM fehérjék légúti hámsejtekben, makrofágokban, endothel sejtekben gátolják az influenza A H1N1, Nyugat-nílusi vírus (WNV) és a dengue vírus burok és a sejtmembrán közti fúziót és endocytosist. IFITM-hiányos egerek influenzavírus A H1N1 fertőzését követően tüdő ödémában és haemorrhagiás pleuralis beszűrődésben pusztultak el (9). A virális kettős szálú RNS, valamint az egyszálú influenzavírus genom végei közt kialakuló hasonló képlet lebontásában az RNaseL játszik szerepet (14). A PKR az EIF2α transzlációs iniciációs faktort inaktiválva gátolja a sejtek és az influenza B vírusfehérjék szintézisét, az NF-κB aktivitását, stabilizálja az IFN-α, IFN-β mrns molekulákat (26). A viperin gátolja a sejtfelszínen a lipid-tutajok kialakulását, amelyekről az influenzavírus egyébként bimbózással leválna (33). A cholesterol-25-hydrolase gátolja a burokkal rendelkező vírusok sejtmembránnal való fúzióját (3, 17). A TRIM22 a vírusok nukleinsavának és a kapszid összeépülését gátolja. Az ISG15 géntermék vírusfehérjéket (pl. influenza-, herpes- és Sindbis vírusok) károsít (17). A légúti vírusok által indukált mediátorok hatásai Az influenzavírusok gyengítik a szervezet védekezőképességét. Ezen folyamatokban számos solubilis mediátor is részt vesz. Az IFN molekulák receptorokhoz kötődve hatnak. Az IFNAR és IFNGR közvetítésével kialakuló jelátvitel részben átfedő. MX és OAS fehérjéket az I-es típusú IFN-ok indukálják, de IFN-γ nem, míg az 1-es IRF-t főleg IFN-γ indukálja. IFNAR és IFNLR hiányos egerekben nem kórokozó influenzavírus mutáns is súlyos elváltozásokat okoz (22). Mindhárom IFN receptor jelátvitele a STAT-1 molekula közvetítésével hat. Ennek hiányában a CD8+ T-sejt válasz influenzavírus ellen normális, IgG2a termelés nem történik, a Th2 válasz és IgE termelés fokozott (3). Influenza és RSV fertőzést követően a tüdőben fokozott G-CSF termelés elősegíti granulocyták beáramlását, ezáltal a vírusok eliminálását (11). A természetes immunitásban résztvevő citokinek (pl. IL-1 /23/, IL-6, IL-18 de az IL-12 nem /8/) az adaptív immunválaszt fokozzák. Az IL-1 serkenti a DC-k tüdőből a mellüregi nyirokcsomókba vándorlását (23), az IL-18 elősegíti a CD8+ T-sejtek IFN-γ termelését. Az influenzavírus fertőzés során a tüdőben termelődő IL-10 gyengíti az antivirális védekezést, viszont IL-10 hiányában a fokozott T H 17 sejtválasz elősegíti azt (20). Az influenzavírussal szembeni ellenállást a gyulladásserkentő citokinek váltják ki, ezt a hatást a gyulladásgátló citokinek, pl. IL-10, ellensúlyozzák. A légúti vírusok káros hatásainak kivédése a tolerancia fokozásával A természetes ellenállás egyik lehetősége a fokozott tolerancia kialakulása. Az IL-33 hatására a tüdő természetes limfoid sejtjei amphiregulint termelnek, amely elősegíti a károsodott szövetek gyógyulását. Ennek 14

15 hiányában az influenzavírus A/PR8 törzs szaporodását súlyos tüdőkárosodás követi (14). Influenzavírus H3N1 fertőzés hatására ezek a sejtek IL-13-t is termelnek, amelyek a légutak túlérzékenységét eredményezik (6). A természetes lymphocyták által termelt citokinek a nyák túltermelését, a légutak szöveti módosulását eredményezik, amelyek gyulladáshoz járulnak hozzá. Az influenzavírus NA a sejtekben lévő latens TGF-β molekulákat hasítja, aktív forma keletkezik. A TGF-β termelés gátlása következtében fokozódott az egerek pusztulása a es járványból izolált H1N1 vagy a H5N1 influenzavírus fertőzést követően, de ez a vírusszaporodást nem befolyásolta (5). Egerek tüdejében TGF-β DNS plazmid gátolja a gyulladásos választ, de gyengíti a vírus eliminálását. Az alveolaris makrofágok felszínén található CD200R által közvetített jelátvitel H3N2 influenzavírus fertőzés során gátolja ezen sejtek gyulladásserkentő hatását, miután a tüdő hámsejtjein lévő CD200 molekulával kapcsolódott (28). A TGF-β és a CD200 fokozzák az influenzavírus által kiváltott immunkárosodással szembeni toleranciát, de ennek ára a vírus mennyiségének növekedése. Más molekulák viszont gátolhatják a tolerancia kialakulását. IL-17R deficiens egerekben kisebb mértékű szövetkárosodás alakul ki, kevesebb neutrofil áramlik a tüdőbe, és csökken a CD8+ sejtek aktiválódása (7). TNFR1-hiányos egerekben a H5N1 influenzavírus törzs jelentősen kisebb mértékű halálozást vált ki a vad egértörzsben észlelthez képest, bár a vírus szaporodásában és szétterjedésében nem volt különbség (29). Az IL-17 és a TNF hatása gyulladáskeltő, csökkentik a toleranciát a rezisztencia serkentése nélkül. A fenti folyamatok beindítják a specifikus immunitás mechanizmusait is, bizonyítva, hogy a természetes immunitás normális lefolyása nélkül sem a humoralis, sem a cellularis védekező rendszer nem működhet. Köszönetnyilvánítás A szerzők ezúton köszönik Kövesdi Ferencné adminisztratív segítségét. Irodalomjegyzék 1. Allen I., Scull M., Moore C. et al.: The NLRP3 inflammasome mediates in vivo innate immunity to influenza A virus through recognition of viral RNA. Immunity, 30(4), , Benoit M., Clarke E., Morgado P. et al.: Complement protein C1q directs macrophage polarization and limits inflammasome activity during the uptake of apoptotic cells. J. Immunol., 188(11), , Blanc M., Hsieh W., Robertson K. et al.: The transcription factor STAT-1 couples macrophage synthesis of 25-hydroxycholesterol to the interferon antiviral response. Immunity, 38(1), , Cameron M., Kelvin A., Leon A. et al.: Lack of innate interferon responses during SARS coronavirus infection in a vaccination and reinfection ferret model. PLoS One, 7(9), e45842, 2012 A természetes immunitás szerepe légúti vírusfertőzések során 5. Carlson C., Turpin E., Moser L. et al.: Transforming growth factor-β: activation by neuraminidase and role in highly pathogenic H5N1 influenza pathogenesis. PLoS Pathog., 6(10), e , Chang Y., Kim H., Albacker L. et al.: Innate lymphoid cells mediate influenza-induced airway hyper-reactivity independently of adaptive immunity. Nat. Immunol., 12(7), , Crowe C., Chen K., Pociask D. et al.: Critical role of IL- 17RA in immunopathology of influenza infection. J. Immunol., 183(8), , Denton A., Doherty P., Turner S. et al.: IL-18, but not IL-12, is required for optimal cytokine production by influenza virus-specific CD8+ T cells. Eur. J. Immunol., 37(2), , Everitt A., Clare S., Pertel T. et al.: IFITM3 restricts the morbidity and mortality associated with influenza. Nature, 484(7395), , Hefti H., Frese M., Landis H. et al.: Human MxA protein protects mice lacking a functional alpha/beta interferon system against La crosse virus and other lethal viral infections. J. Virol., 73(8), , Hermesh T., Moran T., Jain D. et al.: Granulocyte colony-stimulating factor protects mice during respiratory virus infections. PLoS One, 7(5), e37334, Hornung V., Ablasser A., Charrel-Dennis M. et al.: AIM2 recognizes cytosolic dsdna and forms a caspase-1-activating inflammasome with ASC. Nature, 458(7237), , Ichinohe T., Pang I., Iwasaki A.: Influenza virus activates inflammasomes via its intracellular M2 ion channel. Nat. Immunol., 11(5), , Iwasaki A., Pillai P.: Innate immunity to influenza virus infection. Nat. Rev. Immunol., 14(5), , Kandasamy M., Ying P., Ho A. et al.: Complement mediated signaling on pulmonary CD103(+) dendritic cells is critical for their migratory function in response to influenza infection. PLoS Pathog., 9(1), e , Lee B., Hwang D., Palaniyar N. et al.: Activation of P2X(7) receptor by ATP plays an important role in regulating inflammatory responses during acute viral infection. PLoS One, 7(4), e35812, Lenschow D., Lai C., Frias-Staheli N. et al.: IFN-stimulated gene 15 functions as a critical antiviral molecule against influenza, herpes, and Sindbis viruses. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A., 104(4), , Liu Z., Pan Q., Ding S. et al.: The interferon-inducible MxB protein inhibits HIV-1 infection. Cell. Host. Microbe., 14(4), , McAuley J., Tate M., MacKenzie-Kludas C. et al.: Activation of the NLRP3 inflammasome by IAV virulence protein PB1-F2 contributes to severe pathophysiology and disease. PLoS Pathog., 9(5), e , McKinstry K., Strutt T., Buck A. et al.: IL-10 deficiency unleashes an influenza-specific Th17 response and enhances survival against high-dose challenge. J. Immunol., 182(12), ,

16 A természetes immunitás szerepe légúti vírusfertőzések során 21. McNamara P., Fonceca A., Howarth D. et al.: Respiratory syncytial virus infection of airway epithelial cells, in vivo and in vitro, supports pulmonary antibody responses by inducing expression of the B cell differentiation factor BAFF. Thorax, 68(1), 76-81, Mordstein M., Kochs G., Dumoutier L. et al.: Interferon-lambda contributes to innate immunity of mice against influenza A virus but not against hepatotropic viruses. PLoS Pathog., 4(9), e , Pang I., Ichinohe T., Iwasaki A.: IL-1R signaling in dendritic cells replaces pattern-recognition receptors in promoting CD8+ T cell responses to influenza A virus. Nat. Immunol., 14(3), , Pichlmair A., Schulz O., Tan C. et al.: RIG-I-mediated antiviral responses to single-stranded RNA bearing 5 -phosphates. Science, 314(5801), , Pothlichet J., Meunier I., Davis B. et al.: Type I IFN triggers RIG-I/TLR3/NLRP3-dependent inflammasome activation in influenza A virus infected cells. PLoS Pathog., 9(4), e , Schulz O., Pichlmair A., Rehwinkel J. et al.: Protein kinase R contributes to immunity against specific viruses by regulating interferon mrna integrity. Cell. Host. Microbe., 7(5), , Schwarze J., Mackenzie K.: Republished: novel insights into immune and inflammatory responses to respiratory viruses. Postgrad. Med. J., 89(1055), , Snelgrove R., Goulding J., Didierlaurent A. et al.: A critical function for CD200 in lung immune homeostasis and the severity of influenza infection. Nat. Immunol., 9(9), , Szretter K., Gangappa S., Lu X. et al.: Role of host cytokine responses in the pathogenesis of avian H5N1 influenza viruses in mice. J. Virol., 81(6), , Takahashi E., Kataoka K., Indalao I. et al.: Oral clarithromycin enhances airway immunoglobulin A (IgA) immunity through induction of IgA class switching recombination and B-cell-activating factor of the tumor necrosis factor family molecule on mucosal dendritic cells in mice infected with influenza A virus. J. Virol., 86(20), , Takeuchi R., Tsutsumi H., Osaki M. et al.: Respiratory syncytial virus infection of human alveolar epithelial cells enhances interferon regulatory factor 1 and interleukin-1beta-converting enzyme gene expression but does not cause apoptosis. J. Virol., 72(5), , Thomas P., Dash P., Aldridge J. Jr. et al.: The intracellular sensor NLRP3 mediates key innate and healing responses to influenza A virus via the regulation of caspase-1. Immunity, 30(4), , Wang X., Hinson E., Cresswell P.: The interferon-inducible protein viperin inhibits influenza virus release by perturbing lipid rafts. Cell. Host. Microb., 2(2), , Yoo J., Kim T., Hufford M. et al.: Viral infection of the lung: host response and sequelae. J. Allergy. Clin. Immunol., 132(6), ,

17 Cytotect fekete-fehér átküldve pdf-ben 17

18 Légúti betegségek epigenetikája Légúti betegségek epigenetikája Dr. Török Dóra Semmelweis Egyetem, II. sz. Gyermekgyógyászati Klinika, Budapest Összefoglalás: Az epigenetika a génexpresszió változásait írja le, melyek nem járnak a DNS szekvenciájának megváltozásával, és változhatnak az élet során. Az epigenetikus mechanizmusok részt vesznek a differenciálódásban és reagálnak környezeti hatásokra. Az epigenetikus utak zavaraiban komplex betegségek alakulnak ki. Mivel a légutak különösen kitettek a környezet hatásainak, ezért az epigenetikus mechanizmusok szerepe sok légúti betegségben meghatározó. Ezt mind diagnosztikusan, mind terápiásan ki lehet használni. Jelen közlemény az alábbiakban röviden áttekinti a főbb epigenetikus mechanizmusokat, és néhány példán bemutatja, hogyan járul hozzá ez a tudás a légúti betegségek megértéséhez. Kulcsszavak: epigenetika, DNS metiláció, hiszton acetiláció, nem-kódoló RNS, asthma, fibrosis, daganatok Summary: Epigenetics describes alterations of gene expression that do not involve change in DNA sequence and are changeable during lifetime. Epigenetic mechanisms contribute to tissue differentiation and react to environmental changes. Disturbancies in epigenetic pathways cause complex diseases. Since airways form a large interface between the environment and the inner body, therefore environment and epigenetics have central role in several pulmonary diseases. Understanding epigenetic pathways contributes both to diagnostic and therapeutic approaches. This article briefly reviews the main epigenetic pathways and brings some examples how epigenetic contributes better understanding of pulmonary diseases. Keywords: epigenetics, DNA methylation, histone acetylation, non-coding RNA, asthma, fibrosis, cancer Bevezetés Az epigenetika alapgondolata a klinikus gondolkodás szerves része volt már jóval azelőtt, hogy a biokémiai részleteket megismerhettük volna. Jelenleg az epigenetikus utak ismerete által nyújtott terápiás lehetőségeket elsősorban az onkológiai betegek gyógyításában használjuk ki, de rohamosan bővül a betegségek köre. Az alábbiakban először röviden áttekintjük, mi az epigenetika lényege, milyen klinikai felhasználási területek léteznek ma már, majd egyes légúti betegségek kapcsán arra keressük a választ, a már ismert epigenetikus mechanizmusok milyen módon járulnak hozzá az adott betegség megértéséhez, és ez hogyan lehet a betegellátás javára fordítható a közeljövőben. Epigenetika áttekintés Az epigenetika a génexpresszió olyan változásait írja le, melyek során a DNS bázisszekvenciája nem változik meg, sejtről sejtre átörökíthető, de az adott organizmus élete során változhat. Az epigenetikai módosulások nagyon gyakran a környezetre adott (adaptív vagy kevéssé adaptív) reakcióként jönnek létre, de komoly szerepük van a szervezet kialakulása, a szöveti differenciálódás folyamatában is (1). Az epigenetikai szabályozás központi fontosságú a fogantatástól kezdve egészségben és betegségben egyaránt, életünk minden pillanatában és minden egyes sejtünkben. Az örökítőanyag, a DNS bázisszekvenciája minden sejtünkben azonos, minden sejtünk ugyanazt az információt tárolja, de hogy ebből az információból az adott sejt, differenciálódásának megfelelően, mennyit és hogyan használjon fel, azt az epigenetikus kód határozza meg. Az epigenetikus folyamatokba csúszott hiba számos komplex betegséget okoz, egyre többet tudunk ma már a daganatos és autoimmun betegségekben betöltött szerepükről, de anyagcserebetegségekhez, degeneratív neurológiai betegségekhez, komplex örökletes szindrómákhoz is vezethet (4). Biokémiailag az epigenetikus kód három fő összetevőből és ezek kölcsönhatásából áll: Hiszton modifikációk Kovalens DNS modifikációk Nem-kódoló RNS-ek általi szabályozás. Hiszton modifikációk: A kromatin (a DNS és a hozzá kapcsolódó fehérjék) szerkezete is hordoz epigenetikus információt. A DNS a sejtmagban nucleosomák köré van feltekerve, egy nucleosoma 8 hiszton fehérjéből áll, 2-2 darab H2A, H2B, H3 és H4. Az éppen nem osztódó sejtben a kromatin alapvetően kétféle állapotban lehet: heterokromatinként (kompakt, zárt szerkezet, a génexpressziós gépezet számára hozzáférhetetlen) és eukromatinként (lazább szerkezet, melyben lehetséges a génexpresszióban részt vevő fehérjék bekötődése). A működő, sejt által használt gének általában inkább az eukromatinban, a használaton kívüli, kikapcsolt gének (silencing) inkább a heterokromatinban vannak (1. ábra). A hiszton fehérjékhez kapcsolódó funkciós csoportok megváltoztatják a nucleosoman belüli és nucleosomak közötti nem-kovalens kölcsönhatásokat, ezáltal megváltozik a kromatin szerkezete és újabb fehérjék kapcsolódhatnak a nucleosomahoz, további változásokat okozva. Jelenleg 16-féle hiszton modifikációról tudunk, az acetiláció és a metiláció szerepéről tudjuk a legtöbbet. A hiszton fehérjék acetilációja eukromatin, azaz működő, nyitott DNS-szerkezet kialakulásához vezet (12). 18

19 MET MET METMET KI DNMT Epigenetikus hatások: - fejlődés/differenciálódás - környezet - gyógyszerek, vegyszerek - életkor HETEROKROMATIN NEM-KÓDOLÓS RNS HDAC HMT 1. ábra: A genomikus DNS a sejtmagban nucleosomak köré van feltekerve, a heterokromatinban szorosabban, az eukromatinban lazábban. Egy nucleosoma 8 hiszton fehérjéből áll, a hisztonok modifikációja a heterokromatin-eukromatin szerkezet megváltozásához vezet. Az epigenetikus szabályozásban a hiszton modifikáción kívül a DNS metilációja és a nem-kódoló RNS-ek is részt vesznek. DNMT: DNS-metiltranszferáz, HAT: hiszton-aciltranszferáz, HDAC: hiszton-deacetiláz, HMT: hiszton metil-transzferáz Kovalens DNS-modifikációk: A DNS-ben a bázisokhoz is kapcsolódhatnak kovalensen funkciós csoportok, a DNS metilációja a leggyakoribb. A gének promoterei közelében levő ismétlődő szakaszok, CpG (citozin és guanin) szigetek citozinja metilálódik elsősorban, ezt metiltranszferáz enzimek (DNMT1, DNMT3a és DNMT3b) végzik. A CpG szigetek erőteljes metilációja a gén lekapcsolásához (silencing) vezet (9). Nem-kódoló RNS-ek általi szabályozás: Bár a fehérjéket kódoló génszakaszok a genomnak csak 1-2%- át alkotját, közel 70% átíródik. A nem-kódoló RNS több csoportja is részt vesz az epigenetikai szabályozásban, hosszú (>200 nukleotid, lnc-rna) és rövid (<200 nukleotid, mirna, sirna, pirna, snorna) nem-kódoló RNS-ek. A mikro-rns-ekről (mirna, kb. 22 nukleotid) tudjuk a legtöbbet: az RNS-indukálta silencing komplex részeként az mrns-hez kötődnek, és az degradálódik. Az sirna a kettős szálú RNS lekapcsolásában és a vírusok elleni védekezésben vesz részt (6). Az epigenetikai szabályozás néhány betegségben Az epigenetikai szabályozás felborulása több módon is vezethet betegséghez: enzimek aktivitása kórosan megnőhet vagy lecsökkenhet, génamplifikációk vagy fúziós fehérjék kialakulása révén olyan kóros fehérjék jöhetnek létre, melyek félreolvassák az egyébként helyes kódot. Kialakulhat mutáció az epigenetikus kód írásához szükséges DNS-szakaszokban (pl. a mirna-kat vagy a DNMT-ket kódoló területeken), vagy környezeti hatás átírhatja a kódot (pl. dohányzás) (2,18). KI EUKROMATIN BE Génexpresszió: - fenotípus - betegségek HAT Légúti betegségek epigenetikája Tumorokban általában jellemző a DNS hypermetiláltsága, főleg a tumorszuppresszor gének promotereinek közelében (glioma, colorectalis cc., nem-kissejtes tüdőrák, limfóma, fej-nyaki cc.). Degeneratív neurológiai betegségekben (ataxia, sclerosis multiplex, Alzheimer-kór) a mirna képződése hibás. A coronaria szívbetegségre hajlamosító egyik locus (9p21) az ANRIL lncrna megnövekedett expressziójával társul (4). Az epigenetikai kódra ható gyógyszerek Régóta használt gyógyszereink közül többről is kiderült, hogy az epigenetikus kódra is hatnak. Ilyen a valproát, mely a hiszton deacetiláció erős gátlója (HDA- Ci), a neurotranszmitterek szintjére kifejtett hatása a metabolizmusukban részt vevő enzimek epigenetikai szabályozásán keresztül valósul meg. A statinoknak szintén van HDACi hatása, mely a proinflammatoricus citokinek expresszióját csökkenti az érfalban (13,17). A kifejezetten epigenetikus hatásmechanizmussal tervezett gyógyszerek közül több ma már a klinikumban is használatos, főleg az onkológiában. A tumorellenes nukleozid analógok közül kettőről (azacitidin és decitabin) kiderült, hogy a DNS-be beépülve kovalensen csapdába ejtik a DNMT-okat, ezáltal globális DNS demetilációt okoznak, ami a tumorszuppresszor gének aktivációjához vezet (1. táblázat). Hatóanyag Indikáció Hatásmechanizmus Mipomersen Homozigota familiaris hypercholesterinaemia apob-100 antisense oligonukleotid gátlás Romidepsin Cutan T-sejtes limfóma HDACi Vorinostat Cutan T-sejtes limfóma HDACi Decitabin Myelodysplasiás szindróma DNMT moduláció Azacitidin Myelodysplasiás szindróma DNMT moduláció Fomivirsen Cytomegalovírus retinitis Vírus IE2 antisense oligonukleotid gátlás 1. táblázat: Példák epigenetikus hatásmechanizmusú gyógyszerekre. HDACi: hiszton deacetiláz inhibitor, DNMT: DNS metil-transzferáz Az epigenetikai kód alkalmazása a diagnosztikában A tumorok epigenetikai státuszának ismerete fontos információkkal szolgálhat a kezelés megválasztásában, és a betegség egyes szakaszaival változhat. A szöveti biopszián kívül a mirna-k vérből és testfolyadékokból is vizsgálhatók, ugyanis jóval stabilabbak a nagyobb RNS-eknél, ezáltal alkalmasak lehetnek pl. szűrésre (16). Légúti betegségek és az epigenetika Az epigenetikai szabályozás minden szövetünk differenciálódásában és környezethez való adaptálódásában részt vesz már a méhen belüli élettől kezdve. A légúti rendszer azonban kitüntetett helyen van, hiszen hatalmas felületen érintkezik a külvilággal, közvetlenül van kitéve olyan környezeti hatásoknak, mint a légszenynyezés, dohányzás vagy a kórokozók. Az immunmediált 19

20 légúti betegségek kialakulásában jól ismert a környezeti és genetikai faktorok szerepe. Az alábbiakban az egyes betegségekben lejátszódó epigenetikai folyamatokra mutatunk be példákat (10,14). Asthma A légutak krónikus gyulladásához és hyperszenzitivitásához komplex folyamatok vezetnek, örökletes tényezők és környezeti faktorok is szerepet játszanak az immunreguláció felborulásában. Az epigenetikus folyamatok az asthma kialakulásában és progressziójában is fontosak (15). A DNS-metiláció megváltozása az asthma kialakulásában érintett citokinek (IL-4, IL-5, IL-13) kóros expressziójához vezet. Epidemiológiai vizsgálatok is összefüggést találtak a DNS-metiláció és az asthma súlyossága között: iskolás gyermekekben a β-2 adrenerg receptor metiláltsága enyhébb asthmás tünetekkel társult. Gyermekkori elhízáshoz társuló asthmában és di-isocianát indukálta asthmában szintén leírtak kóros DNS-metilációt. A ZPBP2 gén (zona pellucida binding protein 2) metiláltsága életkorfüggő, ez magyarázhatja a 17q12 locus kapcsoltságát a gyermekkori asthmához. A DNS-metilációt számos környezeti ártalom (dohányzás, légszennyezés, méhen belüli policiklusos aromás szénhidrogén (PAH) vagy dohányfüst-expozíció) képes megváltoztatni, és ezáltal az asthma rizikóját növelni. A köldökzsinórvérben az IL-2 promoter egy régiójának megnövekedett metilációja későbbi súlyos asthma exacerbatiokkal és gyakori kórházi kezelésekkel társul. Ugyanennek a régiónak a metilációja csökken anyai atopia és macskatartás esetén, ez arra utalhat, hogy a méhen belüli allergén expozíció ezen a régión keresztül fejti ki protektív hatását. A mezőgazdasági környezetben élő gyermekek Orosomucoid like 1 és STAT6 (mely az asthmában érintett interleukinok expressziójához fontos) génjei hypometiláltak, míg a RAD50 és IL-13 hypermetilált, és ez a különbség a környezetváltozással idővel csökken. Puerto Rico-i gyermekek körében a stressz szorosan kapcsolódik az asthma morbiditáshoz, az adenilát-cikláz aktiváló polipeptid 1 metiláltságának 1%-os növekedése 30%-kal nagyobb asthma rizikóval társul, és a metiláltság arányos a környezeti erőszakkal. A neuropeptid S1 receptor dohányfüst hatására metilálódik, és ez kapcsolódik az asthmához (3,5,11,14,15). A Th2 sejtvonal stabilitását egy epigenetikus út is kontrollálja, mely terápiás lehetőségeket is nyújthat. A hiszton H3 trimetiláltsága HP1α kötőhelyet alakít ki, ami a transzkripció csökkenését eredményezi. Egérmodellben az itt ható metiláz-inhibitor csökkentette az asthmás tüneteket. A Notch-1 jelátviteli út rendellenessége (mely hozzájárul a patológiás T-sejt működéshez asthmában) szintén kóros hiszton modifikáció miatt alakul ki. A hiszton modifikáció VEGF-en keresztül a bronchialis vascularis remodelinget is képes módosítani asthmában. A HDAC2 hibája szteroidrezisztenciával jár, a HDAC2 aktivitás gyógyszeres növelése teofillinnel vagy PI3K δ gátlószerekkel (foszfatidilinozitol-3-kináz) visszafordíthatja a szteroid rezisztenciát (14). Idiopathiás pulmonalis fibrosis (IPF) A fibrosis a sérülésre adott általános válasz része, a krónikus szöveti sérülésre adott kontrollálatlan válasz a szerv funkcióját károsítja. Az IPF kialakulásában fontos szerepet játszanak a kórosan aktivált alveolaris epithelsejtek, a TGF-β a központi fibroticus mediátor. A DNMT3a és DNMT3b expressziója magasabb IPF betegekben, mint egészségesekben. A fibroticus fibroblastok prosztaglandin E (PgE2) receptor 2 gén promotere hypermetilált, ami a receptor downregulációjához és PgE2 érzéketlenséghez vezet. A Thy-1 (a tüdő fibroblastok myofibroblast irányú differenciálódását gátolja) promoter metiláltsága felelős a hiányzó Thy-expresszióért IPF betegekben. A hiszton acetiláció csökkenése szintén hozzájárul az IPF kialakulásához a COX-2, IP-10 és Fas csökkent képződésén keresztül. A SAHA (szuberoilanilid hidroxámsav, tumorellenes HDACi gyógyszer) antifibroticus és gyulladásellenes hatású is. Sejtes modellekben több más HDACi (trichostatin A, spiruchostatin A) is képes a TGF-β hatást és a fibrosis számos lépését gátolni (14,19). Tuberculosis A légutak nemcsak a környezeti szennyező anyagok, de a mikróbák számára is nagy felületű behatolási kaput jelentenek. TBC-ben a szöveti sérülés a Mycobacterium és az immunrendszer komplex interakciójának az eredménye, melyben részt vesznek makrofágok, dendritikus sejtek, T-sejtek, melyek IL-6-ot, TNF-α-t, IL-12-t és IL23/IL-17-et termelnek. A TBC patogenezisében az epigenetikus utak közül a mirna útvonal játszik szerepet, a megváltozott mirna expresszió kimutatható szérumból, köpetből, limfocitákból és a pleurális folyadék sejtjeiből is. A mir-182, mir-197, mir-29a, mir-361-5p, mir-889 és mir-576-3p emelkedett TBC-s betegek szérumában, ezek közül a mir-29a igen alkalmasnak tűnik arra, hogy biomarkerként szolgáljon aktív tüdő TBC-ben. A mir p, mir-889 és mir-576-3p közepes szenzitivitással és specificitással különíti el a TBC-t más infekcióktól. A mir-155 és mir-155* emelkedése nagyobb TBC-s betegekben tisztított Mycobacterium protein derivatív aktiválás után, ezáltal alkalmas diagnosztikus markernek egy provokációs tesztben. A mir-233 és mir-155 protektív szerepet játszanak TBC fertőzésben (7,14). Légúti daganatok Légúti betegségek epigenetikája A légúti rendszer daganataiban (szájüreg, garat, gége, trachea, tüdő) sok a közös molekuláris és epidemiológiai jellemző. A tumorsejtek epigenetikai szabályozása sokszorosan károsodott, főleg a metilációs változások jól ismertek. A tumorszuppresszor gének 20