Zapalenie niejedno ma imię
(Different faces of inflammation)
Zapalenie to bardzo ważna część obrony naszego organizmu przed uszkodzeniem. Poprzez wykorzystanie różnych mechanizmów, komórkowych i humoralnych, ma za zadanie w krótkim czasie zażegnać niebezpieczeństwo. Jednak nie zawsze procesy te przebiegają zgodnie z planem. Czasami uszkodzenie jest zbyt silne lub układ immunologiczny nie działa w sposób prawidłowy. Wtedy zapalenie z naszego sojusznika staje się wrogiem i prowadzi do poważnych chorób. Jako że ich patogeneza jest bardzo złożona i niejednokrotnie jeszcze słabo poznana, choroby te są często trudne, a nawet niemożliwe do wyleczenia. Przykładami chorób zapalnych są: nieswoiste zapalenia jelit, reumatoidalne zapalenie stawów, łuszczyca, miażdżyca, astma oraz stwardnienie rozsiane.
ABSTRACT
Inflammation is the characteristic response of tissues to injury. The role of inflammation is to destroy or limit the spread of an injurious agent and to initiate the process of repair of the injured tissue. Inflammatory response is the very complex interplay of immune (both cellular and humoral) and vascular mechanisms. Unfortunately these processes do not always proceed as they should. Sometimes the injury is too strong or the function of the immune system is improper, usually excessive and protracted. In such situation the inflammation becomes our enemy instead of being our ally. The inappropriate inflammatory response may cause many serious diseases. Their pathogenesis is very complex and not well known at present, what makes them difficult or even impossible to be cured. The examples of such diseases, affecting different systems of our body are: inflammatory bowel diseases, rheumatoid arthritis, psoriasis, atherosclerosis, asthma or multiple sclerosis.
CO TO JEST ZAPALENIE?
Zapalenie można zdefiniować jako złożoną reakcję organizmu na atak patogenu lub uszkodzenie tkanki. Ma ono na celu usunięcie przyczyny zagrożenia, ograniczenie wyrządzonych przezeń zniszczeń, a w końcu naprawę uszkodzonych tkanek. Wszystko to służy zachowaniu homeostazy, czyli stanu równowagi wewnętrznej organizmu.
Główne objawy zapalenia opisał już w czasach starożytnych rzymski uczony, Celsus. Są nimi obrzęk (tumor), zaczerwienienie (rubor), podwyższona temperatura (calor) oraz ból (dolor). Już później, w XIX wieku niemiecki patolog, Rudolf Virchow dodał do nich upośledzenie funkcji (functio laesa).
Przebieg zapalenia
Po zadziałaniu szkodliwego czynnika zostaje zaktywowany proces zapalny. Na początku dochodzi do zwiększonego napływu krwi do zagrożonej tkanki, dzięki rozszerzeniu naczyń krwionośnych. Wynikiem tego jest między innymi zaczerwienienie i podwyższenie temperatury. Następnie, przez rozluźnione komórki śródbłonka białka osocza oraz leukocyty migrują poza obręb naczynia, co skutkuje obrzękiem. Proces ten jest zależny od różnorodnych chemokin prozapalnych, a także od obecności specyficznych białek adhezyjnych na powierzchni komórek śródbłonka i leukocytów – selektyn, integryn oraz odpowiadających im ligandów.
Rysunek 1. Etapy przechodzenia leukocytów przez ścianę naczynia krwionośnego.
Źródło: http://pl.wikipedia.org/wiki/Grafika:Zapalenie_przebieg.svg
Leukocyty, które znajdą się w obrębie uszkodzonej tkanki mogą przystąpić do działania. Jeżeli patogenem są bakterie, makrofagi i neutrofile zabijają je na drodze fagocytozy. Dodatkowym mechanizmem walki z drobnoustrojami jest zewnątrzkomórkowa degranulacja ziarnistości leukocytów.
Mediatory odpowiedzi zapalnej
Aktywowane leukocyty wydzielają całe mnóstwo różnych substancji wpływających na rozwój zapalenia (Tabela 1).
Funkcja |
Główne mediatory |
Rozszerzenie naczyń krwionośnych |
TXA¬2, LTB4, LTC4, LTD5, C5a, N-formylowane peptydy |
Zwiększona przepuszczalność naczyń krwionośnych |
histamina, serotonina, bradykinina, C3a, C5a, PGE2, LTC4, LTD¬¬4, prostacykliny, czynnik Hegemana, fibrynopeptydy, fragmenty wysokocząsteczkowego kininogenu |
Skurcz mięśni gładkich |
C3a, C5a, histamina, LTB5, LTC4, LTD¬¬4, TXA2¬, serotonina, PAF, bradykinina |
Zwiększona lepkość komórek śródbłonka |
IL-1, TNF-α, MCP, endotoksyna, LTB4 |
Degranulacja komórek tucznych |
C3a, C5a |
Proliferacja komórek macierzystych |
IL-3, G-CSF, GM-CSF, M-CSF |
Rekrutacja ze szpiku kostnego |
G-CSF, GM-CSF, M-CSF, IL-1 |
Adhezja/agregacja |
iC3b, IgG, fibronektyna, lektyny |
Chemotaksja |
C5a, LTB4, IL-8 i inne chemokiny, PAF, histamina (dla eozynofili), laminina, N-formylowane peptydy, fragmenty kolagenu, czynnik chemotaktyczny limfocytów, fibrynopeptydy |
Degranulacja granul lizosomalnych |
C5a, IL-8, PAF, większość chemoatraktantów, fagocytoza |
Produkcja reaktywnych form tlenu |
C5a, TNF-α, PAF, IL-8, cząstki fagocytarne, INF-γ (wzmacnia) |
Fagocytoza |
C3b, iC3b, IgG (fragment Fc), fibronektyna, INF-γ (zwiększa ekspresję receptora Fc) |
Tworzenie ziarniaków |
INF-γ |
Podwyższona temperatura |
IL-1, TNF-α, PGE2, IL-6 |
Ból |
PGE2, bradykinina |
Tabela 1. Mediatory odpowiedzi zapalnej. Źródło: http://nic.sav.sk/logos/books/scientific/node25.html#SECTION00440000000000000000 (zmodyfikowane)
Rysunek 2. Udział mediatorów w zapaleniu.
Źródło: www.aerovance.com/asthma_clip_image002.gif
Ostre czy przewlekłe?
Zapalenia można podzielić przede wszystkim na ostre i przewlekłe. Różnią się one przyczyną, mechanizmem, a także efektem jaki wywołują (Tabela 2).
|
OSTRE ZAPALENIE |
PRZEWLEKŁE ZAPALENIE |
Przyczyna |
Patogeny, uszkodzenie tkanki |
Przetrwałe ostre zapalenie, ciała obce, reakcje autoimmunizacyjne |
Zaangażowane komórki |
Neutrofile, komórki jednojądrzaste (monocyty, makrofagi) |
Komórki jednojądrzaste (monocyty, makrofagi, limfocyty, komórki plazmatyczne), fibroblasty |
Bezpośrednie mediatory |
Wazoaktywne aminy, eikozanoidy |
IFN-γ i inne cytokiny, czynniki wzrostowe, reaktywne formy tlenu, enzymy hydrolityczne |
Początek |
Natychmiastowo |
Opóźniony |
Czas trwania |
Kilka dni |
Miesiące, lata |
Efekt |
Gojenie ran, ropień, przewlekłe zapalenie |
Zniszczenie lub/i zwłóknienie tkanki |
Tabela 2. Porównanie ostrego i przewlekłego zapalenia. Źródło http://en.wikipedia.org/wiki/Inflammation (zmodyfikowane)
O ile stan ostrego zapalenia jest normalną reakcją zdrowego organizmu na szeroko pojęte uszkodzenie mechaniczne, termiczne, czy też spowodowane atakiem patogenu, stan zapalenia przewlekłego prowadzi do wielu poważnych chorób. Stan przewlekły może być wynikiem przedłużonego stanu ostrego, jeżeli bodziec, który je wywołał nie został usunięty. Może także powstać zupełnie z innych powodów, takich jak reakcja autoimmunologiczna, czyli produkcja przeciwciał przeciwko komórkom własnego organizmu.
CHOROBY ZAPALNE
Wyróżniono wiele chorób zapalnych, dotykających różne narządy i różne układy. Czasami mają podobny mechanizm, często jeszcze nie do końca poznany. Ich wspólną cechą jest także, w większości przypadków, brak możliwości całkowitego wyleczenia. Przy obecnym stanie wiedzy medycznej, dostępne terapie mają na celu spowolnienie rozwoju choroby oraz leczenie jej objawów.
Nieswoiste zapalenia jelit
Nieswoiste zapalenia jelit (IBD ang. Inflammatory Bowel Diseases) to choroba Leśniowskiego-Crohna (CD ang. Crohn’s disease) oraz wrzodziejące zapalenie jelita grubego (UC ang. ulcerative colitis). CD może obejmować każdy z odcinków przewodu pokarmowego i zajmuje wszystkie warstwy jego ściany, podczas gdy UC rozpoczyna się w odbytnicy, skąd może się rozprzestrzeniać proksymalnie i zajmuje tylko błonę śluzową. Choroby te cechuje obecność okresów remisji i zaostrzeń. Patogeneza IBD nie jest ostatecznie wyjaśniona. Wiadomo, że dochodzi do wzmożonej aktywacji limfocytów T, które produkują bardzo duże ilości cytokin prozapalnych, głównie interleukiny: 1β, 8 i 12 oraz TNFα.
Rysunek 3. Wycinek błony śluzowej w chorobie Leśniowskiego-Crohna.
Źródło: Baumgart et al. Lancet 2007
Podejrzewa się, że główną przyczyną choroby Leśniowskiego-Crohna jest nadwrażliwość układu immunologicznego na prawidłową florę jelitową lub obecność nieprawidłowych antygenów w świetle jelita. Ostatnio coraz intensywniej badane jest podłoże genetyczne tej choroby. Wiadomo, że jest ona związana z nieprawidłowościami w genie NOD2 (CARD15), który jest zaangażowany w rozpoznanie antygenu, bakteryjnego lipopolisacharydu, oraz indukcję wrodzonej i nabytej odpowiedzi immunologicznej. Objawami CD są biegunka, zmniejszenie masy ciała, osłabienie i gorączka. Charakterystycznymi powikłaniami są zespół złego wchłaniania, prowadzący do wyniszczenia organizmu oraz przetoki wewnętrzne (między różnymi częściami jelita) lub zewnętrzne (między jelitem a skórą, często okołoodbytnicze).
Rysunek 4. Wycinek błony śluzowej we wrzodziejącym zapaleniu jelita grubego.
Źródło: Baumgart et al. Lancet 2007
Głównym objawem wrzodziejącego zapalenia jelita grubego jest biegunka, czasami z domieszką krwi w stolcu, szczególnie w okresach zaostrzeń choroby. Często obserwuje się niedokrwistość, osłabienie i zmniejszenie masy ciała.
Reumatoidalne zapalenie stawów
Reumatoidalne zapalenie stawów (RA ang. rheumatoid artritis) to również choroba o nieznanej etiologii. Dotyczy stawów, głównie rąk i stóp, ale czasami może też powodować powikłania w innych narządach. Obserwuje się stan zapalny błony maziowej, z licznymi naciekami limfocytów i komórek plazmatycznych. Powoduje to nadprodukcję mazi stawowej, a w konsekwencji obrzęk. Ważną rolę w przebiegu RA odgrywa tlenek azotu. Choroba dotyka kobiet znacznie częściej niż mężczyzn. U niektórych pacjentów wiąże się z nieznacznym dyskomfortem, u innych powoduje ból o bardzo dużym nasileniu, którego przyczyną jest obrzęk. Z wiekiem choroba postępuje, atakując kolejne stawy, a w najcięższych przypadkach dochodzi do unieruchomienia stawów i kalectwa.
Rysunek 5. Obraz RTG reumatoidalnego zapalenia stawów.
Źródło: http://pl.wikipedia.org/wiki/Reumatoidalne_zapalenie_staw%C3%B3w
Rysunek 6. Obraz RTG zaawansowanego RA.
Źródło: http://pl.wikipedia.org/wiki/Reumatoidalne_zapalenie_staw%C3%B3w
Łuszczyca
Łuszczyca to przewlekła choroba skóry, charakteryzuje się występowaniem łuszczących się wykwitów i grudek. Występują okresy remisji i nawrotów. Zaostrzenie choroby może być spowodowane infekcjami bakteryjnymi, wirusowymi czy drożdżakowymi, uszkodzeniami i podrażnieniem skóry, lekami, alkoholem, a także u niektórych osób, stresem. Wyróżnia się wiele typów łuszczycy, wśród nich najczęstszą, łuszczycę zwykłą (łac. psoriasis vulgaris), łuszczycę paznokci (łac. psoriasis unguium), czy łuszczycę stawów (psoriasis arthropatica), która prowadzi do łuszczycowego zapalenia stawów. Również nasilenie objawów może się różnić u poszczególnych chorych. U niektórych z nich występują prawie niewidoczne zmiany skórne, u innych choroba może mieć zasięg ogólnoustrojowy.
Miażdżyca
Miażdżycę jako chorobę związaną z przewlekłym procesem zapalnym opisał w roku 1856 wspomniany już wcześniej Rudolf Virchow. Choroba ta dotyczy dużych i średnich tętnic. Znane jest jej podłoże genetyczne, zwłaszcza związane z podwyższonym poziomem cholesterolu we krwi, jednak bardzo duży wpływ na rozwój tej choroby mają czynniki środowiskowe, takie jak dieta, palenie papierosów czy stres. W pierwszym etapie rozwoju miażdżycy następuje uszkodzenie ściany naczynia. Może być to spowodowane zarówno urazem mechanicznym, np. turbulentnym przepływem krwi w nadciśnieniu tętniczym, stresem oksydacyjnym, obecnością utlenionych cząsteczek LDL („zły cholesterol”), czy zakażeniem bakteryjnym. Prawdopodobnie przyczyną może być także działanie przeciwciał przeciwko własnym komórkom naczynia. Uszkodzenie tkanki indukuje powstanie odpowiedzi zapalnej, połączenia między komórkami śródbłonka ulegają rozluźnieniu, co umożliwia diapedezę leukocytów.
Rysunek 7. Powstawanie blaszki miażdżycowej 1.
Źródło: http://biotka.mol.uj.edu.pl/~hemeoxygenase/pdf/poludnie/2006_03_poludnie.pdf
Jeden z rodzajów leukocytów – monocyty - poza naczyniem ulegają różnicowaniu w makrofagi, a następnie, po internalizacji zmodyfikowanych LDL stają się komórkami piankowatymi. Pod wpływem różnych mediatorów komórki te akumulują się w tworzącej się blaszce miażdżycowej. Komórki mięśni gładkich ulegają rozrostowi i razem z płytkami krwi akumulują się w obszarze zapalenia.
Rysunek 8. Powstawanie blaszki miażdżycowej 2.
Źródło: http://biotka.mol.uj.edu.pl/~hemeoxygenase/pdf/poludnie/2006_03_poludnie.pdf
Następuje nadprodukcja macierzy zewnątrzkomórkowej przez komórki mięśni gładkich pod wpływem różnych czynników wzrostowych, wydzielanych przez komórki śródbłonka oraz płytki krwi. Blaszka miażdżycowa powiększa się, utrudniając lub nawet całkowicie hamując przepływ krwi w naczyniu.
Rysunek 9. Powstawanie blaszki miażdżycowej 3.
Źródło: http://biotka.mol.uj.edu.pl/~hemeoxygenase/pdf/poludnie/2006_03_poludnie.pdf
Astma
Astma to przewlekła choroba zapalna dróg oddechowych. Prowadzi do nadreaktywności oskrzeli, co daje objawy w postaci świszczącego oddechu, duszności, uczucia ucisku w klatce piersiowej i kaszlu. Wyróżnia się dwa rodzaje astmy – alergiczną i niealergiczną, której przyczyny nie są jeszcze do końca poznane. Astma alergiczna rozpoczyna się od związania antygenu z przeciwciałem klasy IgE na powierzchni komórek tucznych, przez co uwalniane są mediatory zapalenia, takie jak histamina, leukotrieny czy postaglandyny. Po kilku godzinach komórki tuczne i bazofile uwalniają cytokiny i chemokiny, które powodują dalszy napływ leukocytów, w tym limfocytów T, do miejsca zapalenia.
Stwardnienie rozsiane
Stwardnienie rozsiane (MS ang. multiple sclerosis) – choroba demielinizacyjna, czyli spowodowana utratą otoczki mielinowej neuronów w obrębie mózgu i rdzenia kręgowego. Przypuszczalnie odpowiedź zapalną indukują retrowirusy. Niestety układ immunologiczny trafia nie tylko w cel. Przy okazji walki z wirusem niszczy swoje własne komórki, a dokładniej komórki osłonek mielinowych nerwów, które są bardzo istotne dla ich funkcjonowania. Główną rolę w tym procesie odgrywają limfocyty T oraz wydzielane przez nie cytokiny. Nazwa „stwardnienie rozsiane” pochodzi od blaszek – ognisk demielinizacji włókien nerwowych w istocie białej. Objawy choroby są bardzo różnorodne. Należą do nich utrata czucia, osłabienie mięśni, trudności z poruszaniem się i zaburzenia widzenia. Podobnie jak w nieswoistych zapaleniach jelit oraz łuszczycy, występują okresy remisji i nawrotów choroby, z tym, że w początkowej fazie remisje są dłuższe, natomiast z czasem jest ich coraz mniej. Ciekawym aspektem MS jest nierównomierne występowanie tej choroby na świecie. Mieszkańcy klimatu umiarkowanego zapadają na nią częściej niż ludzie mieszkający w ciepłych krajach.
Rysunek 10. Obraz mikroskopowy w stwardnieniu rozsianym.
Rysunek 11. Obraz z rezonansu magnetycznego w stwardnieniu rozsianym.
Źródło: http://www.unav.es/neurologia/UnidadEsclerosisMultiple/informationMS.htm
PODSUMOWANIE
Zapalenie, które ma służyć ochronie organizmu i utrzymaniu homeostazy nie zawsze prawidłowo spełnia swoją rolę. Na świecie obserwuje się ciągły wzrost zapadalności na choroby zapalne. Mimo, że wiele aspektów ich etiologii i patogenezy wciąż nie jest poznanych, intensywne badania dotyczące tych zagadnień oraz nowych kierunków ich leczenia, w tym wprowadzenie tzw. leków biologicznych (ingerujących w działanie cytokin, np. TNF-, lub cząsteczek adhezyjnych, np. ICAM) budzą nadzieję milionów chorych.
Literatura
1. http://www.crccid.com.au/www/119/1001127/displayarticle/1001192.html
2. http://en.wikipedia.org/wiki/Inflammation
3. http://en.wikipedia.org/wiki/Multiple_sclerosis
4. http://pl.wikipedia.org/wiki/Astma_oskrzelowa
5. http://pl.wikipedia.org/wiki/%C5%81uszczyca
6. http://pl.wikipedia.org/wiki/Mia%C5%BCd%C5%BCyca
7. http://pl.wikipedia.org/wiki/Reumatoidalne_zapalenie_staw%C3%B3w
8. http://pl.wikipedia.org/wiki/Stwardnienie_rozsiane
9. http://pl.wikipedia.org/wiki/Zapalenie
10. Baumgart et al. Inflammatory bowel disease: clinical aspects and established and evolving therapies. Lancet. 2007 May 12;369(9573):1641-57. [PubMed]
11. Veihelmann et al. Differential function of nitric oxide in murine antigen-induced arthritis. Rheumatology (Oxford). 2002 May;41(5):509-17. [PubMed]
12. Choroby wewnętrzne, red. A.Szczeklik, Kraków 2005.
13. Immunologia, red. J.Gołąb, M.Jakóbisiak, W.Lasek, Warszawa 2004.
14. Podręcznik gastroenterologii, red. T.Yamada, tłum. E.Małecka-Panas, Lublin 2006.
15. Podstawy patomorfologii, red. J.Groniowski, S.Kruś, Warszawa 1984.
Kategorie: Inne