Prognosztikai faktorok és pathogenetikai tényez k analízise psoriasisban. A szinkron balneofototerápia hatásmechanizmusának vizsgálata immunológiai és neuroendokrin paraméterekkel PhD értekezés dr Holló Péter Budapest, 2005. Semmelweis Egyetem Doktori Iskola Klinikai Orvostudományok Tudományági Doktori Iskola Programvezet : Témavezet : Dr Kárpáti Sarolta egyetemi tanár Dr Marschalkó Márta docens Opponensek: Dr Gyulai Rolland PhD Dr Werling Klára PhD A szigorlati bizottság elnöke:dr Rácz Károly egyetemi tanár A szigorlati bizottság tagjai: Dr Nagy Károly egyetemi tanár Dr Nébenführer László PhD
Összefoglalás Prognosztikai faktorok és pathogenetikai tényez k analízise psoriasisban. A szinkron balneofototerápia hatásmechanizmusának vizsgálata immunológiai és neuroendokrin paraméterekkel Klinikai Orvostudományok Tudományági Doktori Iskola Vezet : Prof Dr Tulassay Zsolt egyetemi tanár dr Holló Péter Programvezet : Témavezet : Prof Dr. Kárpáti Sarolta Ph.D., D.Sc. Dr Marschalkó Márta Ph.D. B rgyógyászat és Venerológia cím program Budapest, 2005. A b rgyógyászati megbetegedések súlyosság és gyakoriság alapján egyik legjelent sebb csoportját a psoriasis alkotja. Legújabb ismereteink szerint az immunrendszerrel összefügg, de a b rben autonóm módon m köd immunológiai és neuroendokrin regulátor mechanizmusok lényeges szerepet játszanak a betegség pathomechanizmusában. Mind a mai napig nem ismeretes olyan jelent s klinikai vagy laboratóriumi paraméter, mely alkalmas lenne a betegség lezajlásának pontos monitorozására vagy prognosztizálására. Nagy beteganyagon végzett klinikai vizsgálataim célja a psoriasis egyes klinikai formáinak a szinkron balneofototerápiára mutatott válaszkészségének vizsgálata volt. Az egyes klinikai típusok szinkron balneofototerápiára mutatott válaszkészsége egyaránt jónak bizonyult, kivéve a konfluáló típust, mely betegeknél azt találtam, hogy gyengébb az esélyük a tünetmentesség elérésére. 2
Laboratóriumi kutatásaim során a mononukleáris sejt cutan lymphocyta asszociált antigén (CLA), illetve a perifériás vér beta-endorphin expresszió alakulását vizsgáltam a klinikai tünetek alakulásának függvényében. A mononukleáris sejt CLA expresszió és a klinikai tünetek összefüggésének elemzése alapján a betegek két csoportra oszthatók. Az utánkövetéses vizsgálat során tünetmentesen maradt csoport mononuklearis sejt CLA expressziója konzekvens csökkenést mutatott. Evvel szemben azon betegek, akiknek b rtünetei recidiváltak, CLA expressziója n tt a kezelés során, majd ismét csökkent a klinikai tünetek relapszusának idején. A tünetmentes betegek kiindulási CLA expressziója szignifikánsan magasabb volt. A perifériás beta-endorphin expresszióra irányuló vizsgálataim során kezelés el tt és után nem tapasztaltam szignifikáns változást. Vizsgálataim eredménye alapján a b rtünetek klinikai típusa illetve a CLA expresszió kezdeti mértéke illetve annak kezelés során való megváltozása prognosztikai faktorként értékelhet a szinkron balneofototerápia során. 3
Summary Prognostic and pathogenetic factors in psoriasis. Analysis of the efficacy of synchronous balneofototherapy using immunological and neuroendokrin parameters Semmelweis University Ph.D. School Clinical Medicine Chairman: Prof Zsolt Tulassay M.D., Ph.D., D.Sc. Péter Holló M.D. Leader of the program: Prof Sarolta Kárpáti M.D., Ph.D., D.Sc. Tutor: Márta Marschalkó M.D., Ph.D. Dermatology and Venerology Program Budapest, 2005. Immunological and neuroendocrine local regulatory machanisms of the skin play an important role in the pathogenesis of psoriasis. No clinical or laboratory parameters are used widespread to monitorize and predict the clinical outcome of the disease. The aim of my clinical study was to find prognostic data for the outcome of the synchronous balneophototherapy treatment and find correlation between clinical subtypes of psoriasis and their answer to treatment. Except confluating type there was no significant difference between answer to synchronous balneophototherapy of the clinical subtypes, patients with confluating skin eruptions have worse chance to clear. Laboratory investigations targeting peripheral mononuclear cell cutaneous lymphocyte associated antigen (CLA) expression and peripheral blood beta-endorphin 4
level examined the correlation of this parameters with the clinical outcome of the disease. On the basis of the results of mononuclear cell CLA expression analyses, patients could be divided into two groups. Responder patients remained symptom-free at the follow-up control, their mononuclear cell CLA expression showed consequent decrease. The second group of patients had a clinical relapse at the follow-up control, their CLA expression increased during treatment and decreased while having clinical relapse. Responder patients showed a significant higher mononuclear cell CLA expression before treatment. Peripheral blood beta-endorphin level showed no significant change before and after synchronous balneophototherapy treatment. The results show that clinical type of the skin symptoms and initial CLA expression and its change are predictors of the disease outcome during synchronous balneophototherapy. 5
Tartalomjegyzék 1.0 Bevezetés 8 2.0 Történeti áttekintés 9 3.0 Elméleti alapok 11 3.1 A psoriasis pathogenezise A hámsejtproliferáció kialakulása, az angiogenezis szerepe 11 3.2 A b r immunrendszerének normál m ködése 13 3.2.1 Az antigének eliminációja az ép b rben, a T-sejtek rjárata 13 3.2.2 A T-sejt aktiváció normális menete, 1-es típusú cytokin válasz 14 3.2.3 A T-sejtek normális proliferációja és differenciációja 17 3.2.4 A CLA szerepe a b rben kialakuló immunválaszban 19 3.2.5 A CLA biokémiai jellemz i 20 3.2.6 A fucosyltransferase enzimek szerepe a CLA genezisében 21 3.3 A b r immunrendszerének m ködése psoriasisban 22 3.3.1 A T-sejt aktiváció, proliferáció és differenciáció psoriasisban 22 3.3.2 A CLA szerepe a psoriasis immunpathomechanizmusában 24 3.3.2.1 Az extravasatio folyamata psoriasisban 24 3.4 A neuroendokrin rendszer szerepe a psoriasis pathomechanizmusában 25 3.4.1 Neuropeptidek szerepe a psoriasis pathogenezisében 25 3.4.2 A beta-endorphin/mu-opiát receptor rendszer a b rben 26 3.4.3 A beta-endorphin szerepe az epidermalis hyperploriferációban 27 3.5 A phototherápia helye a psoriasis kezelésében 28 3.5.1 Sz k spektrumú UVB fény a psoriasis kezelésében 29 4.0 Célkit zések 31 5.0 Saját klinikai és laboratóriumi vizsgálatok 32 5.1 Betegek és módszerek 32 5.1.1 A Szinkron Balneophototherápiás készülék és a kezelési protokoll 32 5.1.2 Betegek 34 5.1.2.1 Klinikai vizsgálatok 34 5.1.2.2 CLA vizsgálatok 35 5.1.2.3 Beta-endorphin vizsgálatok 35 6
5.1.3 Laboratóriumi módszerek 36 5.1.3.1 CLA vizsgálatok 36 5.1.3.2 Endorphin vizsgálatok 37 5.1.3.3 Statisztikai analízis 40 5.2 Eredmények 41 5.2.1 Klinikai vizsgálatok 41 5.2.1.1 A szinkron balneofototherápia hatékonysága nagy beteganyagon 41 5.2.1.2 A psoriasis különböz klinikai típusainak válaszkészsége a kezelésre 44 5.2.2 CLA mérések 45 5.2.2.1 A CLA vizsgálatban részt vev betegek klinikai állapotának változása 45 5.2.2.2 Psoriasios betegek mononuclearis sejt CLA expressziója egészségesekéhez viszonyítva 46 5.2.2.3 A szinkron balneophototherápiás kezelés hatása a perifériás mononuklearis sejt CLA expresszióra 48 5.2.2.4 A perifériás mononukleáris sejt CLA expresszió alakulása báziskúra és utánkövetési periodus után 49 5.2.3 Beta-endorphin mérések 52 6.0 Megbeszélés 54 6.1 Klinkai vizsgálatok 54 6.2 Perifériás vér mononukleáris sejt CLA viszgálatok 56 6.2.1 A kezelések hatása a CLA expresszióra psoriasisban 65 6.2.1.1. MTX 65 6.2.1.2. Cyclosporin A 66 6.2.1.3. UV fény 67 6.2.2 Biológiai válaszmódosító therápia- a psoriasis modern kezelésének elvei 68 6.3 Beta-endorphin vizsgálatok 69 6.3.1 Az immunrendszer és a beta-endorphin kapcsolata 69 6.3.2 Az UV fény hatása a beta-endorphin szintre 73 7.0 Munka jelent sége 75 7.1 A jöv - CLA gátlás a biológiai terápia egyik lehetséges célpontja? 77 Köszönetnyilvánítás 79 Irodalom 80 Saját közlemények jegyzéke 89 7
1.0 Bevezetés A b rgyógyászati megbetegedések súlyosság és gyakoriság alapján egyik legjelent sebb csoportját a psoriasis alkotja. Az európai országokban az össznépesség mintegy 1.4-2%-át érinti a megbetegedés. Magyarországon 140-200 ezerre tehet a betegségben manifeszt módon vagy látensen érintettek száma. A b r mellett az ízületeket is érintheti, ilyen esetekben súlyos deformáló izületi gyulladás, mozgáskorlátozottság alakulhat ki. A betegség súlyossága és gyakorisága illetve krónikus volta mind a társadalom mind a betegek és közvetlen környezetük számára is jelent s terheket jelent. A betegség kezelésére rendelkezésre álló módszerek mindegyike a tünetmentességet hivatott elérni. Végleges, oki terápia a psoriasis kezelésére nem áll rendelkezésre mind a mai napig. A betegség több kromoszómát érint genetikai hátterér l ma már számor adat áll rendelkezésre, ezen ismereteink az utóbbi id ben mind szélesebb kör vé válnak. Ugyancsak rohamosan b vülnek a psoriasissal kapcsolatban az immunrendszer kóros m ködésére vonatkozó ismereteink is. Ismertté váltak azok az immunrendszeri és neuroendokrin rendszeri mechanizmusok, melyek a b rben lokális regulátor szerepet töltenek be, és melyek a szervezet egésze szintjén m köd hasonló rendszerekkel összefüggésben, de jelent s részben autonóm módon fejtik ki hatásaikat. Az új, molekuláris szint ismereteken alapuló eredményeknek köszönhet en a legmodernebb biológiai válaszmódosító kezelési stratégiák már a normálistól eltér funkciójú vagy eltér mennyiségben jelentkez jelátviv vagy sejtfelszíni receptor molekulák befolyásolását célozzák. A jelenleg rendelkezésre álló szerek specificitása azonban még nem megfelel, a betegség tüneteinek gátlása mellett egyéb immunrendszeri funkciók is módosulnak. A kezelések hatásosságát pedig csak a klinikai tünetek alakulásából tudjuk nyomon követni. A számos rendelkezésre álló adat között mind a mai napig nem áll rendelkezésre olyan megbízható pontosságú klinikai vagy laboratóriumi paraméter, mellyel követni és prognosztizálni lehetne a betegség lezajlását, a klinikai tünetek várható alakulását. Szintén nem ismeretes olyan, az immunpathomechanizmusban központi szerepet játszó struktúra, melynek gátlásával a betegség úgy lenne kezelhet, hogy más immunrendszeri funkciók ne károsodjanak. 8
2.0 Történeti áttekintés Egészen az 1970-es évekig a kutatók a b rben észlelhet változásokat vélték els dlegesnek a psoriasis pathomechanizmusában. Az immunológia területén történt hatalmas fejl dés következtében a 70-es évek közepét l kezd d en egyre inkább a fehérvérsejtekre és az immunrendszerre terel dött az érdekl dés. Eleinte a betegség eredetét tisztán autoimmun eredet nek gondolták, ahol a fiziológiásan is el forduló anti-stratum corneum antitestek reagálnak antigénjeikkel. A stratum corneum antigének az akkori feltételezések szerint a neutrophil lymphocyták lysosomális tevékenysége során kerültek az érdekl dés középpontjába. A rejtett stratum corneum autoantigen elmélet Beutner nevéhez f z dik és sok követ je akadt. A hypothesis alapját az a kutatási eredmény adta, hogy autoantitestekb l és complementb l álló immunkomplex depozitumokat mutattak ki a psoriasisos b r cornealis rétegében. Az intracornealisan talált neutrophil-chemoattraktáns anyagok, pl. C5a magyarázatot adtak a subcornealis neutrophil akkumulációra is. Az immunrendszer m ködésének mind részletesebb megismerése révén ma már azt is tudjuk, hogy az immunrendszer m ködése specifikus funkcionális receptor-ligand párok révén szervspecifikus részekb l tev dik össze. Ezt a feltételezést magyarázza az area-code modell, mely a gyulladásos szövetekbe kilép leukocyták homing folyamatát szemlélteti. (1) Így a b rben is létezik egy jelent s részben autonóm m ködés funkcionális egység, a b r immunrendszer, a SIS (Skin Immune System). A gyulladásos sejtek specifikus populációi olyan molekulák sorát expresszálják, melyek lehet vé teszik számukra specifikus szerveik elérését. A b rben számos adhéziós molekula, enzim és chemokin receptor együttesen szabályozza a T lymphocyták tropizmusát. Az 1980-as évek elején a pathogenezisben kiemelt szerephez jutott a psoriasisos b rtünetek területén, a plakkokban nagy számban elhelyezked T-sejtek fontossága és funkciója. Ezen felismerés révén kés bb azonban világossá vált, hogy miért is olyan hatékonyak a psoriasis terápiájában a T-sejt szuppresszív anyagok. A legels ként használt szisztémás gyógyszer, a methotrexat támadáspontjának korábban a 9
hyperproliferativ epidermist gondolták, újabban kiderült, hogy számos más ponton is szerepet játszik a psoriasis pathomechanizmusának gátlásában. Végs soron mind a mai napig számos kérdés még nem teljesen tisztázott azzal kapcsolatban, hogy mi iniciálja a gyulladásos folyamat kialakulását, hogyan zajlik pontosan le, mely sejtek vesznek benne és milyen módon részt. Milyen mechanizmusok révén alakul ki a gyulladás egy adott helyen, és csak ott. Az immunrendszeren, illetve annak b rre lokalizált egységén kívül mely más rendszerek, például a neuroendokrin rendszer részt vesz-e a folyamat beindításában és fenntartásában. 10
3.0 Elméleti alapok 3.1 A psoriasis pathogenezise A hámsejtproliferáció kialakulása, az angiogenezis szerepe A keratinocyták az epidermis f alkotói, hosszú differenciálódási folyamat eredményeként érik el végs formájukat. ssejtjeik a bazális rétegben helyezkednek el. Feltételezik, hogy a sok ssejtnek csak kis hányada vesz részt aktívan a sejtciklusban és megy át a differenciálódási folyamaton. Szükség esetén, megfelel stimulusok hatására több ssejtet aktivizálva képes gyorsan megújulni az epidermis. Erre van szükség például a sebgyógyuláskor. A psoriasis szövettani képében már régen megfigyelték a nagyszámú mitosisokat. Van Scott 1963-ban észrevette, hogy a psoriaticus hámban sokkal több az egységnyi területre jutó osztódások száma az egészséges b rhöz képest. Az nevéhez f z dik a psoriaticus hyperplasia kifejezés. Radioaktív izotópos technika segítségével nyert adatok szerint psoriasisban mindössze két-három napba telik a bazális sejtsorban elhelyezked sejtnek a stratum corneumba való eljutás, szemben az egészséges b rrel, ahol ez a folyamat sokkal lassabb (körülbelül 21 napot vesz igénybe) és vékonyabb epidermisen keresztül történik. Más kutatócsoportok in vivo vizsgálatokkal a psoriaticus b rbe thymidine-t injektálva kimutatták, hogy szemben a normális 300 órás sejtciklussal, itt csupán 37 órát vett igénybe a folyamat. A hám hyperproliferatioja psoriasisban régóta bizonyított tény. Amennyiben helytálló a feltételezés, hogy van egy nyugalomban lév ssejt subpopulatio, egy osztódó, differenciálódó subpopulatio és egy már az apoptózis fázisában lév subpopulatio, elképzelhet, hogy e sejtcsoport arányának eltolódása a hyperproliferáció oka. A cytokeratin-16 expressziójának vizsgálatával bebizonyították, hogy a psoriasisos b rben túlsúlyban vannak a sejtciklusba már belépett, osztódó sejtek, szemben a nyugvó sejtekkel. Régen a psoriasis pathogenezisében a hámsejtek hyperproliferációját tartották els dleges folyamatnak. Ma már tudjuk, hogy ez csak egy része és eredménye a b rben zajló immunrendszeri folyamatoknak. A keratinocyták szaporodását számos növekedési faktor befolyásolja. A növekedési faktorok hatásukat vagy a G0 fázisban 11
lév sejtek stimulálásán keresztül fejtik ki, vagy a G1- illetve S-fázisban lév k DNSszintézisét változtatják meg. Ilyen az epidermal growth factor (EGF), az insulin-like growth factor( IGF-I), a heparin-binding EGF-like growth factor (HB-EGF), a savas és bázikus fibroblast growth factor (afgf,bfgf), a keratinocyte-growth factor (KGF) és az amphiregulin. A T-sejtek képesek HB-EGF-et és bfgf-et termelni. A keratinocyták mind EGF- mind IGF-receptor expressziója a psoriasisos léziók területén fokozott. Megfigyelték, hogy a b rbe bejutó lymphocyták a hámsejtek közti dezmoszómákat szétroncsolják. A dezmoszómák sérülésével együtt a sejtmembrán folyamatossága is megszakad. Ezenkívül, hogy a T sejt az epidermalis rétegbe jusson, a basalis membránnak is meg kell nyílnia. A különféle sérülések következtében a hámsejt reparációs mechanizmusokba kezd. Ehhez nagy mennyiség mitogen cytokin és receptor jelenléte szükséges. A folyamatos cytokin elválasztás és T sejtek folyamatos megjelenése krónikus stimulációt jelent az epidermis számára. Végs soron a gyulladásos cytokinek folyamatos termel dése és a T-sejtek folyamatos migrációja az epidermisbe a psoriasisos léziók területén a krónikus epidermális hyperplasia serkent i. Az angiogenezis is a T sejtek jelenlétéhez kötött folyamat. Az általuk termelt VEGF (vascular endothelial growth factor) és más angiogenetikus faktorok szabályozzák az erek normális növekedését és a plakkokban látható túlburjánzását is. A plakkokban lév erekben olyan adhéziós faktorok termelését figyelték meg, ami normálisan csak a nyirokcsomók HEV (high endothelial venule)- jén látható. Ezek a molekulák, a CD31, a CD34 lehet vé teszik még éretlen T sejtek megtapadását is az erek falán. Ezen sejtek érése bekövetkezhet Langerhans sejtek jelenlétében a b r másodlagos nyirokszerveiben is. Psoriasisban a CD11c+ APC (antigen presenting cell)-k koncentrációja megn tt, így ezen sejtek segítségével is megtörténhet az érési folyamat. Normálisan a CD11c integrint visel sejtek az els dleges nyirokszervekben találhatóak. A VEGF fontos összeköt molekula lehet az angiogenezis és a sejt-mediált gyulladási folyamat között, ugyanis a VEGF által stimulált leukocyták fokozott adhéziós képességet mutatnak az új erek falán található selectinekhez és a VCAM-hez. Így a VEGF indirekt módon proinflammatorikus hatással rendelkezik. 12
3.2 A b r immunrendszerének normál m ködése A psoriasis immunpathológiájának megértéséhez elengedhetetlen a b rben zajló normális immunrendszeri folyamatok rövid vázolása. Az emberi b r kiemelked jelent ség a szervezet védekez rendszerében, ahol normális immunválasz esetén kizárólag T-lymphocyták találhatók. A T-lymphocyták és a keratinocyták egymás m ködésére kifejezett hatást gyakorolnak. 3.2.1 Az antigének eliminációja az ép b rben, a T-sejtek rjárata A T-sejtek az erek és a nyirokcsomók között folyamatosan ingáznak, mintegy rjáratot tartanak. Antigénnel való találkozás esetén az immunválasz kiváltása egy többlépéses folyamat eredménye. Lényege, hogy a még éretlen T-sejteket az antigént els ként felismer Langerhans sejt megismerteti az antigénnel, az ily módon aktivált állapotba hozott T-sejtek feladata eljutni az antigének lel helyére. A kezd lépés során az epidermalis Langerhans sejtek az antigénhez való kapcsolódást követ en a környéki nyirokcsomóba jutnak. A nyirokcsomóba belépni képes sejtek általában CCR7+Lselectin+ centrális memóriasejtek, melyek a különböz specifikus migrációs képességeik révén a nonlymphoid szövetekben a gyulladás helyére eljutnak. A nyirokcsomókban zajlik le a Langerhans-sejt és a T-sejt találkozása, melynek során aktiválódik és differenciálódik a T-sejt és megváltozik a felszíni adhéziós molekulák expressziója. Az újonnan felszínre került molekulák segítségével a sejt képes lesz a gyulladás helyére találni. A bakteriális antigéneket a macrophagok pusztítják, melyeket a TH-1 sejtek által termelt cytokinek aktiváltak. Dermális antigének elpusztulhatnak a TH-2 sejtek cytokinjeit l. A virális eredet eket pedig a fert zött sejtekkel együtt maguk a cytotoxikus lymphocyták vagy termelt interferonjaik ölik meg. A T-sejtek által termelt IL-2 aktiválja az NK-sejteket, amelyek szintén részt vesznek a fert zött sejtek elpusztításában. Az antigén pusztulása után az immunválasz lecseng, a klón nagyobb része apoptosis útján eliminálódik, de néhány memóriasejt a keringésben maradva folytatja rjáratát. 13
A feltételezések szerint psoriasisban is hasonlóképpen indul a folyamat, de a krónikus plakkokkal járó formában, a b r egyes régióiban az immunválasz lecsengése nem következik be. (2-4) 3.2.2 A T-sejt aktiváció normális menete, 1-es típusú cytokin válasz A b rb l a nyirokcsomókba érkez, aktivált Langerhans sejtek mind a Th1, mind a Th2 sejteknek tudnak antigént prezentálni. Az, hogy végül melyik típus dominálja az immunválaszt, a szabályozó cytokinek egyensúlyának valamelyik irányba való eltolódása alapján d l el. Az IL-12 jelenléte a differenciálódást az egyes típus felé viszi, az IL-4 pedig Th2/Tc2 érési utat stimulálja. (5) A sejtek cirkulációját a nyirokcsomó és a perifériás szövetek között számos sejtfelszíni adhéziós molekula szabályozza. A naiv T sejtek nagy mennyiségben expresszálnak L- selectint a felszínükön. Ez lehet vé teszi a nyirokcsomó venuláiban a naiv T-sejtek keringésben való lelassulását, az érfalon való gördülését. Itt az érfal luminalis felszínén kiválasztódó adhéziót-serkent chemokin (6-C-kine) hatására szilárdan hozzáköt dnek az LFA-1 nev integrinhez, majd extravasálódnak a nyirokcsomó stromájába. Tekintettel arra, hogy az éretlen T-sejtek más szervekre jellemz adhéziós molekulát nem expresszálnak, csak a keringés és a nyirokcsomó között közlekednek. Alacsony számban T-sejtek jelen vannak a nem gyulladt b rben is, ily módon biztosítva a folyamatos surveillance mechanizmust a potenciális antigének ellen. Ennek a migrációnak a legf bb regulátora a b rben a CTACK kemokin. Hatására a naiv T-sejtek képesek a b rbe vándorolni, és ott a T-lymphocyta rjárat funkciót ellátni. Aktiváció lezajlásakor a b rb l a drenáló nyirokcsomóba migráló antigén prezentáló sejtek az MHC I vagy II osztályú molekuláikhoz kapcsolódva szállítják az antigént. Az antigén elfogása után a Langerhans sejtek érési folyamaton mennek keresztül, melynek lényege, hogy képessé válnak a T-sejt aktiváció beindítására. (1. ábra) 14
Éretlen T-sejt Aktivált Langerhans-sejt peptid antigén Szolubilis cytokinek IL-12 IL-12 IL-2 IL-12R CD-4, TCR, CD-3 MHC-II IL-2R CD-8, TCR, CD-3 MHC-I Primer szignál Nukleáris szignálok LFA-1 ICAM-1 CD40L CD40 cd28 CTLA4 CD2 LFA3 CD80 CD86 Kostimuláció 1.ábra A T-sejt aktiválását az érett Langerhans-sejt végzi el, mely folyamatért három csoportba sorolható aktiváló jelek a felel sek: a primer szignál, a kostimuációs receptorok és a szolubilis, proliferációs és differenciációs jelet átviv cytokinek. A b rt drenáló nyirokcsomókban a T-sejt aktiváció során, azok felszínén új adhéziós molekula, a cutan lymphocytaasszociált antigén (CLA) jelenik meg, mely biztosítja az aktivált sejtek visszajutását a b rbe. (2-5) Az aktivációban részt vev receptorok és ligandok egymással szoros összefüggésben termel dnek. A Langerhans sejtek érésének kezdeti stádiumában legfontosabb az antigén jelenléte, majd a folyamat el rehaladtával a differenciálódást els sorban a a T- sejttel való kapcsolat serkenti. A CD40/CD40L interakció a CD40 termelés fokozásán kívül a B7 fehérjék szintézisét is stimulálja a dendritikus sejten. Ez a 15
folyamatos stimulációs szignálok feler södéséhez vezet, beleértve a váltást a magas affinitású CD28-ra és a CTLA4 fokozott szintézisére a T-sejten. A CD28 a kétféle B7 molekulához képes köt dni: ezek a CD80 és a CD86, melyek a dendritikus sejtek felszínén kerülnek fokozott expresszióra az antigén kiváltotta érési folyamat során. A CD40 megkötése után, az érett dendritkus sejt magas koncentrációban termel IL-12-t. Ez fokozza a T-sejtek aktivációját és differenciálódását. Ezentúl az antigénprezentáló sejtek CD 40 általi aktivációja (csak az antigén által aktivált CD4+ T-sejt képes rá) képessé teszi a sejteket a CD8+ citotoxikus sejtek differenciálódásának fokozására. A Langerhans sejtek életbenmaradásában és aktivitásának fenntartásában még szerepet játszik a T-sejtek által szintetizált TRANCE (tumor necrosis factorrelated activation-induced cytokine) és receptorának interakciója. A T-sejt aktiváció a primer stimuláció és CD28 costimuláció folymatánál lényegesen komplexebb folyamat. Míg a B7-CD28 interakció pozitív, stimuláló jelként szerepel a T-sejtek számára, addig a B7 proteinek CTLA4 molekulával való interakciója növekedést szuppresszáló jelet közvetít. Ezen kívül egyéb akcesszorius vagy kostimulációs koreceptorok is befolyásolják az antigénprezentáló sejt T-sejtre kifejtett hatását, úgy mint a ICAM-1/LFA-1, CD2/LFA-3 és a CD40/CD40L. A T-sejtek felszíni receptorai ezen kívül a Langerhans sejtek és a már aktivált állapotba került T- sejtek által expresszált, els sorban IL-2 és IL -12 cytokineket is megkötik, így azok is befolyásolják a mitotikus aktivációt és a differenciációt. Mindezek a folyamatok, melyek a T-sejtek aktivációját jellemzik, id ben elhúzódóan zajlanak. Az antigén prezentáló sejt korai maturációjának kontrolljában az antigén elfogása és egyes cytokinek, a GM-CSF, IL-4, és TNF-alfa játszanak szerepet. Evvel szemben a differenciáció kés bbi lépéseit a T-sejttel való kontaktus regulálja f leg. Például a CD40 interakciója az aktivált T-sejt felszínén megjelen CD40L receptorral pozitív visszacsatolást gyakorol az APC felszínén expresszálódó CD40 molekulákra, fokozva azok kifejezését. Emellett az APC felszínén a B7 molekulák expressziójára is serkent hatással van. Ez pedig folyamatos stimulust jelent a T-sejtek felszínén megjelen nagy affinitású CD28 molekulák és a CTLA4 expressziójára is. A CD40 kapcsolódása után a dendritikus sejtek nagy mennyiség IL-12 termelést mutatnak. (2-4) 16
3.2.3 A T-sejtek normális proliferációja és differenciációja Az aktiváció után a T-sejt klónok szaporodnak és a megfelel effektor sejtté differenciálódnak. A Th1 vagy a Tc1 (CD4+ ill. CD8+-ak lehetnek) effektor sejtek az 1-es típusú cytokineket termelik, ilyen az IFN-, az IL-2, a TNF-, de például IL-4-et már nem állítanak el. Ez az érési irány egyrészt az aktivált dendritikus sejtek IL-12 termelésének, másrészt maguknak az 1-es típusú cytokineknek tudható be. A T-sejtek érésének másik útja Th2 és Tc2 (szintén CD4+ ill. CD8+ sejtek is lehetnek egyaránt) effektor sejtek keletkezéséhez vezet. Ezek a sejtek a 2-es típusú cytokineket állítják el, mint az IL-4, IL-6 és az IL-10. IFN- -t nem termelnek. F szerepük a szabályozásban van, ugyanis a 2-es típusú cytokinek gátolják az 1-es típusú effektorok tevékenységét, miközben fokozzák a B-sejtek immunglobulin termelését. (2.ábra) A harmadik lehet ség a T-sejt számára, ha NK T-sejtté alakul, és a nem fehérje eredet antigének pusztításában vesz részt. Az aktiváció során a TCR receptorhoz és a CD28- hoz kötött folyamatok végs soron a különböz cytokinek transzkripciójának regulációjára is hatással vannak, így a TNA-alfa, az IFN-gamma és az IL-2, illetve ezen kívül a granulocyta-macrophag colonia stimuláló faktorra is (GM-CSF). CD28 kostimuláció hiányában csak csökkent T-sejt válasz váltható ki. (3,4) A cytokinek lokális koncentrációja tehát alapvet fontosságú a differenciáció irányának meghatározásában. Az egyes anatomiai régiók között is kimutatható bizonyos eltérés a cytokin mintázatban, mely végs soron eltér differenciációt eredményez. A nem nyálkahártyát drenáló lymphoid szövetekben IL-2 túlsúlyát észlelték, míg a nyálkahártyákat drenáló lokalizációkban inkább az IL-4 produkciója dominál. (6) Egyes nagyhatású -például a mycobacteriumok vagy más pathogén baktériumok által kiváltott- immunválaszok jellemz en dominálóan 1-es típusúak. Számos autoimmun betegség, mint például a gyulladásos bélbetegség, a juvenilis diabetes mellitus, a 17
rheumatoid arthritis is az érintett szervek 1-es típusú T-sejtes infiltrátumával jellemezhet. Evvel szemben a 2-es típusú immunválaszok gyakran ineffektív immunitást eredményeznek, a 2-es típusú sejtek által vezérelt immunválaszok gyakran nem képesek a bakteriális antigének eliminációjára. Az allergiás és az egyes antitestek által mediált autoimmun betegségekre inkább a 2-es típusú sejtek által jellemzett immunválaszok a jellemz ek. aktivált Langerhans sejt b r CD8 IFN- epidermis Ag IFN- dermis CD4 CLA Ag IL-12 CLA Th1 Langerhans sejt T-sejt IL-4 IL-10 IL-11 Th2 nyirokcsomó 2.ábra A b rben létrejöv T-sejtes immunválasz: Az els lépésben a még éretlen Langerhans sejt antigént köt meg az epidermisben, ami beindítja a sejt érését és kivándorlását a b rt draináló nyirokcsomókba. Itt találkozik a még éretlen T-sejttel, ahol aktiválódik a T-sejt. Az aktivált T-sejtek expresszálják a CLA homing antigént, és beindul 1-es típusú vagy 2-es típusú differenciálódásuk. A CLA+ memória T-sejtek bekerülnek a keringésbe majd kilépnek a b rbe a gyulladás helyén. A dermisben ill. az epidermisben a T-sejtek cytokineket expresszálnak. 18
3.2.4 A CLA szerepe a b rben kialakuló immunválaszban Az aktiváció során a T sejtek új sejtfelszíni proteineket expresszálnak, melyek lehet vé teszik számukra az erekb l a b rbe való kijutást. Ebb l a szempontból a legfontosabb ilyen irányító szerepet játszó protein a memória T sejtek felszínén megjelen cutan lymphocytaasszociált antigén, a CLA. (2,7,8) A CLA adhéziós molekula, mely beindítja a b r postkapilláris venuláiban a T sejtek lelassulását, megállását és az endotheliumhoz való kihorgonyzását. Ez elengedhetetlen része a b rbe való extravasatio folyamatának. A CLA specifikus ligandja az E-selectin, de gyengébben köt dik a P-selectinhez is. Mindkét receptor a b rben lév kapillárisok endotheljén alacsony koncentrációban folyamatosan expresszálódik. Gyulladásos folyamatokban expressziójuk jelent sen fokozódik. A CLA-selectin kapcsolódás eredményeként a T sejtek mozgása lelassul, az érfal endotheliuma mentén lassulva gördülnek és sodródnak tovább a kapillárisokban. Ilymódon lehet vé válik, hogy kifejtsék rájuk hatásukat az endothelium, a keratinocyták és más, a b rben található sejtek által szecernált kemokinek. Tehát ebben a folymatban a CLA mellett még számos sejtfelszíni marker, adhéziós molekula, kemokin is részt vesz, de a b rre lokalizált folyamat beindításában a CLA specificitást biztosító szerepe egyértelm. A folyamat során a kemokinek modifikálják a T sejt felszínén található integrineket, úgy mint a VLA-4 (very late antigen-4) és a már korábban említett LFA-1-et. A T sejtek végs lehorgonyzásában ezen integrineknek jut a f szerep, mikor az ICAM-1 és VCAM-1-hez kapcsolódnak. A perifériás vérben kering T-lymphocyták csupán 20%-ban CLA pozitívak. A b rt infiltráló T-sejtek azonban több mint 80%-a expresszálja a CLA-t. Az egyéb szerveket infiltráló T-lymphocyták CLA negatívak. Az extracutan szerveket infiltráló sejtek kevesebb mint 20%-a CLA pozitív. Arthropathia psoriaticaban szenved betegek synoviális folyadékát infitráló sejtek úgyszintén CLA negatívak. (9,10) 19
3.2.5 A CLA biokémiai jellemz i Az ma már bizonyos, hogy a b rben észlelhet sejtszint változások és a betegség klinikai aktivitása is a T-lymphocytáknak b relváltozások területén észlelhet folymatos jelenlétét l függ. Az aktiváció során a T sejtek új sejtfelszíni proteineket expresszálnak, melyek lehet vé teszik számukra az erekb l a b rbe való kijutást. Ebb l a szempontból az egyik legfontosabb ilyen irányító szerepet játszó protein a memória T sejtek felszínén megjelen cutan lymphocyta asszociált antigén, a CLA. Hasonlóan a sialyl Lewis antigénhez, melyet szintén a memoria sejtek expresszálnak, a CLA is egy szénhidrát epitóp, amely a P-selectin glikoprotein ligand 1 ( PSGL-1) poszt-transzlációs glikozilációja útján keletkezik. A PSGL-1, ami csak a P-selectint köti, minden emberi T-lymphocytán megtalálható. A glikoziláció után a T-sejt E- selectin kötésére is alkalmas lesz. Ezt a fucosyltransferase VII enzim általi módosítást a szövet-specifikus T-sejt homing egyik regulátorának tartják (2). Ez a folyamat a naiv T-sejt memória sejtté (CD45RA+) alakulásával egyid ben, a nyirokcsomóban megy végbe. A CLA specifikus ligandjai -az E-selectin és a gyengébben köt dést mutató P- selectinhez is- a b rben lév kapillárisok endotheljén alacsony koncentrációban folyamatosan kimutatható. Gyulladásos folyamatokban expressziójuk IL-1 és TNFalfa hatás következményeként jelent sen fokozódik. A CLA e-selectin kapcsolódás eredménye lesz végs soron a T-lymphocyták adhezioja az endothelhez, majd az extravasatio folyamata. SCID egerekre transzplantált emberi b rben mutatták ki, hogy a CLA+ T-sejtek migrációja a b rbe e-selectin ellenes antitesttel gátolható. Ez a kísérlet meger síti a CLA- e-selectin interakció kulcsfontosságú szerepét az extravasatio folyamatában. A CLA+ T-sejt populáció b rre való specificitását más vizsgálati eredmények is alátámasztják. Atopiás dermatitises és asthmás betegek Dermatophagoides pteronyssimus extraktum által kiváltott memória T-sejt válaszát vizsgálták: atopiás dermatitises betegeknél a CLA+ T-sejt populációra korlátozódott az immunválasz, míg az asthma bronchialeban szenved betegek CLA- T-sejt populációja vett részt a kiváltott immunválaszban. (11) 20