Please wait. Loading...
 
Αποστολή σε φίλο
 
Μοριακοί μηχανισμοί και απόπτωση στην παθογένεια της φυματίωσης
Σ. Ζιάκκα, Γ. Ράμμος
ΠΕΡΙΛΗΨΗ. Η φυματίωση παραμένει μέχρι και σήμερα η κύρια αιτία θανάτου από λοιμώδη αίτια σε παγκόσμιο επίπεδο, ενώ στοιχεία της νόσου έχουν βρεθεί σε μούμιες ηλικίας μέχρις και 5.000 ετών. Ο συνδυασμός των παραπάνω στοιχείων επιβεβαιώνει ότι το μυκοβακτηρίδιο της φυματίωσης διαθέτει ανθεκτικότητα, μεταβλητότητα της λοιμογόνου ικανότητάς του και διάφορους μηχανισμούς άμυνας έναντι αυτών του ξενιστή που επέτρεψαν και την επιβίωσή του δια μέσου των αιώνων. Η γνώση των μοριακών μηχανισμών με τους οποίους υλοποιείται η απόπτωση, η οποία αποτελεί τη βασική άμυνα των μακροφάγων, η δράση των κυτταροκινών καθώς και αυτή των λοιμογόνων στοιχείων του μυκοβακτηριδίου, σε συνδυασμό με τη διευκρίνηση του ρόλου και άλλων στοιχείων όπως του μονοξειδίου του αζώτου και του ασβεστίου θα δώσει πιθανόν στο μέλλον, δυνατότητες θεραπευτικής επέμβασης πέραν των γνωστών αντιμικροβιακών σχημάτων. Πνεύμων 2003, 16(3):289-305.

ΕΙΣΑΓΩΓΗ

Η φυματίωση κατέχει την έβδομη θέση παγκοσμίως στον πίνακα αιτιών νοσηρότητας και θνησιμότητας. Ετησίως καταγράφονται περίπου 8 εκατομμύρια νέες περιπτώσεις της νόσου και 2-3 εκατομμύρια θάνατοι, ενώ υπολογίζεται ότι θα εμφανισθούν 225 εκατομμύρια νέες περιπτώσεις και 79 εκατομμύρια θάνατοι έως το 2030. Η φυματίωση παραμένει υπεύθυνη για το 26% των θανάτων των ενηλίκων παγκοσμίως που θα μπορούσαν να προληφθούν. Ένα από τα θεμελιώδη ερωτήματα στην έρευνα της φυματίωσης είναι εάν η ικανότητα του μυκοβακτηριδίου βαρύνει περισσότερο στην παθογένεια της νόσου ή η δυνατότητα της ανοσολογικής απόκρισης του ξενιστή1.

H παθογενετική ικανότητα των μικροοργανισμών σχετίζεται με την ικανότητά τους να επιβιώνουν και να πολλαπλασιάζονται με τη χρήση κυτταρικών συστατικών του ξενιστή αλλά και με την ανάπτυξη μηχανισμών άμυνας έναντι του ξενιστή. Παράδειγμα για τη χρήση των συστατικών του ξενιστή είναι το μυκοβακτηρίδιο της φυματίωσης (ΜΦ) σε σχέση με τα μακροφάγα. Ενώ η φυσιολογική λειτουργία των μακροφάγων είναι η εγκόλπωση και η καταστροφή των μικροοργανισμών, παραδόξως το ΜΦ δημιούργησε τρόπους μακροχρόνιας παραμονής και επιβίωσης εντός αυτών2.

Η μόλυνση από το ΜΦ εμφανίζεται μέσω της αναπνευστικής οδού κατόπιν εισπνοής σταγονιδίων που περιέχουν τους βακίλλους. Οι βάκιλλοι εν συνεχεία προσλαμβάνονται από τα κυψελιδικά μακροφάγα (ΚΜ) τα οποία και αντιπροσωπεύουν την κύρια πρωτοπαθή φυματιώδη εστία όπου το ΜΦ είτε θα παραμείνει σιωπηλό είτε θα πολλαπλασιασθεί. Τα μακροφάγα καταστρέφουν τα περισσότερα είδη βακτηριδίων μετά τη φαγοκυττάρωσή τους, όμως στην περίπτωση του ΜΦ αυτό δεν ισχύει. Το ΜΦ έχει αναπτύξει ομόλογους διεγέρτες για τουλάχιστον επτά υποδοχείς στην επιφάνεια των μακροφάγων, αυτό σημαίνει ότι η είσοδός του στα μακροφάγα του προσφέρει ευνοϊκό περιβάλλον για την επιβίωση και ανάπτυξή του3. Πράγματι, η αφαίρεση των ΚΜ από ποντίκια που μολύνθηκαν με ΜΦ υπήρξε προστατευτική για αυτά, γεγονός ενδεικτικό ότι τα ΚΜ μπορεί να είναι περισσότερο προστατευτικά παρά βλαβερά για το ΜΦ4.

Κατά τα πρώϊμα στάδια της λοίμωξης, ο έλεγχος της ενδοκυττάριας βακτηριδιακής επιβίωσης και πολλαπλασιασμού του ΜΦ εξαρτάται από την πρωτογενή (innate) αντίσταση. Έτσι, τα μακροφάγα που εκπροσωπούν την πρωτογενή αντίσταση, εμφανίζουν διάφορους μηχανισμούς με σκοπό την εξουδετέρωση του ΜΦ, που περιλαμβάνουν μεταξύ άλλων την απόπτωση, τις μεταβολές του pH των φαγολυσοσωμάτων, την παραγωγή ελευθέρων οξειδωτικών ριζών, την ενεργοποίηση του πυρηνικού παράγοντα μεταγραφής kB (Nuclear Factor kB) ο οποίος θα οδηγήσει στην παραγωγή μονοξειδίου του αζώτου (ΝΟ) και των ενδιαμέσων προϊόντων αντίδρασης του αζώτου (reactive nitrogen intermediates, RNI), καθώς και στην παραγωγή κυτταροκινών5,6.

Ακολούθως θα αναφερθούν τα υπάρχοντα στοιχεία για την απόπτωση των μακροφάγων σε σχέση με τη φυματίωση, οι παράγοντες του ξενιστή που ευνοούν την απόπτωση και ο τρόπος εξουδετέρωσης αυτών από αντίστοιχους μηχανισμούς του μυκοβακτηριδίου της φυματίωσης.

ΑΠΟΠΤΩΣΗ ΚΑΙ ΝΕΚΡΩΣΗ ΚΥΤΤΑΡΩΝ

Σύμφωνα με μορφολογικές μεταβολές, ο κυτταρικός θάνατος στα θηλαστικά διακρίνεται σε δύο τύπους : τη νέκρωση και την απόπτωση.

Α) Τραυματικά αίτια, όπως μηχανική βλάβη ή έκθεση σε τοξικές χημικές ουσίες οδηγούν σε κυτταρική νέκρωση. Σε αυτές τις περιπτώσεις τα κύτταρα διογκώνονται, μετά την είσοδο ύδατος και ηλεκτρολυτών, λόγω αποδιοργάνωσης της κυτταροπλασματικής μεμβράνης, το κύτταρο διασπάται και το περιεχόμενο αυτού εξέρχεται με αποτέλεσμα τη φλεγμονή των γειτονικών ιστών9.

Β) Η απόπτωση γνωστή και ως "προγραμματισμένος κυτταρικός θάνατος" ή "κυτταρική αυτοκτονία" αποτελεί ένα μηχανισμό με κυρίαρχο ρόλο στη νόσο και την υγεία, ρυθμιζόμενο γονιδιακά ώστε να διατηρείται η αρχιτεκτονική των ιστών και να ελαχιστοποιείται η φλεγμονή7. Η απόπτωση χαρακτηρίζεται από διάσπαση των μιτοχονδρίων και απελευθέρωση του κυτοχρώματος c (cytochrome c), διάσπαση και διαμερισματοποίηση της κυτταροπλασματικής μεμβράνης, αλλά με διατήρηση της ακεραιότητας αυτής, ρευστοποίηση και κατακερματισμό του πυρήνα καθώς και εκτεταμένη αποδιοργάνωση του χρωμοσωματικού DNA. Το φωσφολιπίδιο φωσφατιδυλσερίνη (phosphatidylserine), το οποίο φυσιολογικά βρίσκεται εντός της μεμβράνης, τώρα είναι εκτεθειμένο στην επιφάνεια αυτής. Έτσι, συνδέεται με υποδοχείς φαγοκυττάρων όπως τα μακροφάγα και τα δενδριτικά κύτταρα τα οποία θα εγκολπώσουν αυτά τα κυτταρικά θραύσματα8.

Ο οργανισμός επιλέγει την απόπτωση για δύο διαφορετικούς λόγους: Πρώτον, ως αναγκαιότητα για τη σωστή ανάπτυξη του οργανισμού, π.χ. η ανάπτυξη των δακτύλων του εμβρύου απαιτεί, την απομάκρυνση του ιστού μεταξύ αυτών ή η απόρριψη του ενδομητρίου κατά την εμμηνορρυσία, επιτελούνται με τον μηχανισμό της απόπτωσης και δεύτερον, ως αναγκαιότητα για την καταστροφή κυττάρων τα οποία αποτελούν κίνδυνο για την ακεραιότητα του οργανισμού. Παραδείγματα:

α) Kύτταρα προσβληθέντα από ιούς φονεύονται από τα κυτταροτοξικά Τ λεμφοκύτταρα [cytotoxic T lymphocytes (CTLs)] με το μηχανισμό της απόπτωσης και

β) Mειώνεται η ικανότητα της κυτταρικής ανοσίας, οπότε τα κύτταρα που την εξυπηρετούν πρέπει να απομακρυνθούν ώστε να μην κατευθυνθούν προς τους ιστούς του οργανισμού. Τα CTLs προκαλούν απόπτωση μεταξύ τους αλλά και στον ίδιο τον εαυτό τους. Διαταραχές του αποπτωτικού συστήματος σχετίζονται με αυτοάνοσα νοσήματα όπως ερυθηματώδης λύκος και ρευματοειδής αρθρίτις,

γ) Κύτταρα με βλάβη του DNA μπορεί να προκαλέσουν την εμφάνιση καρκίνου ή ελλείμματα κατά την εμβρυϊκή εξέλιξη. Τα κύτταρα απαντούν στη βλάβη του DNA με αύξηση της παραγωγής της πρωτεΐνης p53, η οποία αποτελεί ισχυρό διεγέρτη της απόπτωσης λόγω της ικανότητάς της να διακόπτει τον κυτταρικό κύκλο.

Οι παράγοντες που μεσολαβούν για να οδηγηθεί ένα κύτταρο στην απόπτωση είναι: α) Τα αυξημένα επίπεδα οξειδωτικών ουσιών εντός των κυττάρων ή βλάβη του DNA από οξειδωτικές ή άλλες ουσίες και β) η εμφάνιση μορίων που συνδέονται με ειδικούς υποδοχείς στην κυτταρική επιφάνεια και εκκινούν τον μηχανισμό της απόπτωσης. Αυτοί οι ενεργοποιητές της απόπτωσης περιλαμβάνουν τους: Tumor Necrosis Factor-alpha (TNF-a) ο οποίος συνδέεται με τον υποδοχέα TNF, η λεμφοτοξίνη (lymphotoxin), η οποία επίσης συνδέεται με τον υποδοχέα TNF και τέλος ο διεγέρτης [Fas ligand (FasL)] του επιφανειακού υποδοχέα Fas (ή και CD95)10.

Οι μηχανισμοί της απόπτωσης

Υπάρχουν δύο διαφορετικοί μηχανισμοί απόπτωσης: Ο ένας πυροδοτείται από ενδοκυττάρια σήματα και ο άλλος από τους εξωκυττάριους ενεργοποιητές της απόπτωσης TNF-a, λεμφοτοξίνη και FasL οι οποίοι συνδέονται με υποδοχείς στην κυτταρική επιφάνεια. Οι TNF-a, λεμφοτοξίνη και FasL παράγονται από τα μονοκύτταρα, μακροφάγα και δενδριτικά κύτταρα μετά τη διέγερσή τους από το ΜΦ.

Η αποπτωτική οδός έχει, ως τελικό αποδέκτη αλλά και εκτελεστικό όργανο, εξειδικευμένες ενδοκυττάριες πρωτεάσες, τις κασπάσες11, οι οποίες υπάρχουν σε ανενεργό πρόδρομο μορφή και ενεργοποιούνται με αλυσιδωτό τρόπο. Μετά την έκθεση των κυττάρων σε αποπτωτικά ερεθίσματα, οι αρχικά ενεργοποιούμενες κασπάσες σχηματίζουν συμπλέγματα με άλλα μόρια και με επαναλαμβανόμενες ενεργοποιήσεις των υπολοίπων κασπασών προκαλούν τελικά την αποδιοργάνωση του DNA9. Τα τμήματα του πυρηνικού περιεχομένου εγκυστώνονται σε "αποπτωτικά σωμάτια" τα οποία ταχέως φαγοκυτταρώνονται από άλλα γειτονικά μακροφάγα με αποτέλεσμα να μην απομένει ελεύθερο χρωματοσωμιακό υλικό με γονίδια των βακτηριδίων από τα κύτταρα που υπέστησαν απόπτωση12,13. Η απόπτωση συμμετέχει στην απομάκρυνση των ιογενώς μολυσμένων και των καρκινικών κυττάρων αποτελώντας τμήμα της ανοσολογικής απόκρισης14.

ΑΠΟΠΤΩΣΗ ΚΑΙ ΦΥΜΑΤΙΩΣΗ

Τα ανθρώπινα κυψελιδικά μακροφάγα μετά τη μόλυνση με ΜΦ, επί υπάρξεως φυσιολογικής ανοσολογικής απόκρισης ή επί μη λοιμογόνων στελεχών, υφίστανται απόπτωση η οποία θεωρείται σημαντικός αμυντικός μηχανισμός για την πρόληψη της εξάπλωσης της λοίμωξης15-18, εγκλωβίζοντας τα μυκοβακτηρίδια εντός των αποπτωτικών σωματιδίων και προστατεύοντας τους γύρω ιστούς από την καταστροφή18. Η αναστολή της απόπτωσης των μακροφάγων επιτρέπει στο ΜΦ να αποφεύγει τον εγκλεισμό στα αποπτωτικά σωμάτια με συνέπεια να ανθίσταται σε αυτή την αποτελεσματική μικροβιοκτόνο διεργασία19.

Ο μη αποπτωτικός κυτταρικός θάνατος δεν έχει κανένα αποτέλεσμα επί της βιωσιμότητας του ΜΦ, ενώ αντίθετα η απόπτωση μειώνει τη βιωσιμότητά του εντός των ανθρώπινων μακροφάγων19,20. Με αυτό τον τρόπο η απόπτωση των ΚΜ επιτρέπει στον ξενιστή να αποστερεί από το βακτηρίδιο την ενδοκυττάρια προστασία η οποία είναι απαραίτητη για την ανάπτυξη του5,16. Στη φυματίωση η χρονιότητα και η διασπορά της λοίμωξης ίσως οφείλεται στην αναστολή της απόπτωσης των μακροφάγων. Ο έλεγχος των αποπτωτικών σημάτων, δηλαδή η ισορροπία μεταξύ αποπτωτικών και αντιαποπτωτικών παραγόντων, που θα καθορίσουν τη μοίρα των φαγοκυττάρων του ξενιστή, αποτελεί το σημαντικότερο πεδίο αντιπαράθεσης μεταξύ ξενιστή και μυκοβακτηριδίου και πιθανόν προδιαγράφει αν θα εμφανισθεί διασπορά της νόσου ή όχι10.

ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ ΤΟΥ ΞΕΝΙΣΤΗ ΠΟΥ ΕΥΝΟΟΥΝ ΤΗΝ ΑΠΟΠΤΩΣΗ ΚΑΙ Η ΑΝΤΙΠΑΡΑΘΕΣΗ ΤΟΥ ΜΥΚΟΒΑΚΤΗΡΙΔΙΟΥ ΤΗΣ ΦΥΜΑΤΙΩΣΗΣ

Κυτταροπλασματική φωσφολιπάση Α2

Παρά τον κεντρικό ρόλο που φαίνεται ότι κατέχει η κυτταροκίνη TNF-α για την απόπτωση21, δεν έχει τη δυνατότητα κινητοποίησής της όταν απουσιάζει το ΜΦ, γεγονός που σημαίνει ότι απαιτούνται επιπλέον σήματα για την απόπτωση μετά από μόλυνση με το ΜΦ19. Σε πρόσφατη μελέτη δείχθηκε ότι τα ΚΜ, μετά τη μόλυνση με το ΜΦ, υφίστανται απόπτωση με τη μεσολάβηση τουλάχιστον δύο σημάτων, σημαντικών για την αντιμικροβιακή άμυνα και ανεξάρτητων μεταξύ τους, ενός από τον TNF-a και ενός από την κυτταροπλασματική φωσφολιπάση A2 (cytosolic phospholipase A2, cPLA2)22.

Το λιπολυτικό ένζυμο φωσφολιπάση A2 συμμετέχει στο μηχανισμό της απόπτωσης σε αρκετά είδη κυττάρων23. Πράγματι, η χορήγηση αναστολέων της cPLA2 αναστέλλει την απόπτωση των μολυσμένων ΚΜ από το ΜΦ, ενώ η προσθήκη αραχιδονικού οξεός, που παράγεται από την καταλυτική δράση της cPLA2, την ενεργοποιεί και πάλι22. Αυτό σημαίνει ότι το αραχιδονικό οξύ αποτελεί τμήμα της αντιμικροβιακής άμυνας του μακροφάγου24. Αν και ο τρόπος λειτουργίας της cPLA2 στην πρόκληση της απόπτωσης φαίνεται ότι είναι η παραγωγή του αραχιδονικού οξέος, αναγκαίου για την παραγωγή των ελευθέρων οξειδωτικών ριζών25, το αραχιδονικό οξύ μπορεί να έχει και επιπρόσθετες λειτουργίες στις άλλες οδούς σηματοδότησης που οδηγούν στην απόπτωση22. Η λοίμωξη δηλαδή των ανθρώπινων μακροφάγων με το ΜΦ οδηγεί μέσα από ανεξάρτητους δρόμους στην ενεργοποίηση της cPLA2 και στη σύνθεση του TNF-a. Η δραστηριότητα αυτών των δύο παραγόντων συνδυάζεται έτσι ώστε να προκύπτει η ενεργοποίηση της caspase 3, η οποία είναι η τελική κασπάση που οδηγεί στην υλοποίηση της απόπτωσης και της αντιμικροβιακής δραστηριότητας22.

Σύστημα FasL - Fas (Υποδοχείς απόπτωσης)

Η λειτουργία των "υποδοχέων απόπτωσης" (death receptors) είναι ο προγραμματισμένος κυτταρικός θάνατος, δηλαδή η απόπτωση. Ένας από αυτούς τους υποδοχείς είναι ο Fas, ο δε ομόλογος διεγέρτης (ligand) FasL αποτελεί ένα αποπτωτικό μόριο που ανήκει στην οικογένεια του TNF7,14,26. Ο FasL εκκρίνεται από τα Τ λεμφοκύτταρα, τα ουδετερόφιλα και τα μονοκύτταρα σε απάντηση αντιγονικών ερεθισμάτων και συνδέεται με τον Fas, ένα υποδοχέα παρόντα σε κύτταρα στόχους όπως είναι και τα μακροφάγα27. Η ενεργοποίηση του Fas από τον FasL έχει ως αποτέλεσμα τη συγκέντρωση των ενδοκυτταρίων τμημάτων αυτού που διαθέτουν death domains (DD). Αυτή η συγκέντρωση επιτρέπει σε μια μεσολαβητική πρωτεΐνη που ονομάζεται FADD (Fas-associated death domain), μέσω των death domains που διαθέτει στο ένα της άκρο, να συνδεθεί με τους αντίστοιχους death domains του υποδοχέα (αυτοπρωτεολυτικός μηχανισμός)28. Στο άλλο της άκρο η FADD διαθέτει death effector domain (DED) που επιτρέπει τη σύνδεση με το death effector domain τη προ-κασπάσης 8 με αποτέλεσμα την άμεση διάσπασή της προς ενεργό κασπάση 8 και την ακόλουθη ενεργοποίηση των υπολοίπων κασπασών που θα οδηγήσουν στην ενεργοποίηση της DNase που θα καταβολίσει το DNA με κατάληξη την απόπτωση29. Το σύμπλεγμα Fas, FADD και προ-κασπάσης 8 είναι γνωστό και ως "σύμπλεγμα σηματοδότησης της απόπτωσης" (DISC ή Death Inducing Signaling Complex)30 (Σχήμα 1).

Η κασπάση 8 μπορεί επίσης να διασπάσει την πρωτεΐνη Bid, ένα αποπτωτικό μέλος της οικογένειας Bcl-231, η οποία αναστέλλει την πρωτεΐνη Bcl-2 που βρίσκεται στην εξωτερική πλευρά της μιτοχονδριακής μεμβράνης. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα την απελευθέρωση του κυτοχρώματος c από τα μιτοχόνδρια, το οποίο μαζί με ΑΤΡ και την πρωτεΐνη Apaf-1, ενεργοποιούν την προ-κασπάση 932, προκαλώντας απόπτωση μέσω της μιτοχονδριακής οδού30 (Σχήμα 2). Η Fas-FasL προκαλούμενη απόπτωση των ανθρωπίνων μακροφάγων των μολυσμένων με το ΜΦ, είναι καλά τεκμηριωμένο20 ότι μειώνει τη βιωσιμότητα του ΜΦ33. Έτσι η έκφραση του Fas στην επιφάνεια των μακροφάγων αποτελεί ένα άλλο σημαντικό παράγοντα για την ευαισθησία των ΚΜ στην προκαλούμενη απόπτωση επί της φυματίωσης.

Figure 1

Σχήμα 1. Η οδός σηματοδότησης της απόπτωσης δια μέσου του συστήματος Fas-FasL

 


Σχήμα 2. Η μιτοχονδριακή οδός της απόπτωσης

 

TNF-α, IL-10 και γονίδιο Nramp1

Η λοίμωξη από το ΜΦ, προκαλεί την έκκριση από τα ανθρώπινα κυψελιδικά μακροφάγα (ΑΚΜ) μιας ποικιλίας κυτταροκινών με σκοπό τον περιορισμό του ΜΦ μέσω του μηχανισμού της απόπτωσης. Μια από αυτές, ο TNF-α, θεωρείται από τις σημαντικότερες κυτταροκίνες για την απόπτωση, την οποία προκαλεί με τη σύνδεσή του με τους αντίστοιχους υποδοχείς του TNF-R1 και TNF-R210. Η διαφορά μεταξύ των υποδοχέων TNFR1 και TNFR2 είναι ιδιαίτερα σημαντική και έγκειται στο ότι ο TNFR1 διαθέτει death domain (DED)34, έτσι η διέγερση του προκαλεί αρχικά την ενεργοποίηση μιας serine protein kinase, σχηματίζοντας ένα σύμπλεγμα σηματοδότησης στο ενδοκυττάριο τμήμα του υποδοχέα35, που θα πυροδοτήσει την αλυσιδωτή ενεργοποίηση των κασπασών26,36 με αποτέλεσμα την απόπτωση. Αντίθετα, ο TNF-α αδρανοποιείται από τον διαλυτό υποδοχέα sTNFR2 (soluble TNFR2) έτσι ώστε να εξουδετερώνεται ο μηχανισμός της απόπτωσης.

Πρόσφατα δείχθηκε ότι το λοιμογόνο στέλεχος H37Rv του MΦ προκαλεί σημαντικά μικρότερη απόπτωση των ΑΚΜ παρά το εξασθενημένο στέλεχος H37Ra16. Είναι ενδιαφέρουσα η παρατήρηση ότι, ενώ και τα δύο στελέχη προκαλούν την παραγωγή συγκρίσιμων επιπέδων TNF-α, γεγονός που θα έπρεπε να προκαλεί τον αυτό βαθμό απόπτωσης, εν τούτοις δείχθηκε ότι ενώ η βιοδραστικότητα του TNF-α είναι μειωμένη στο λοιμογόνο στέλεχος5. Αυτή η μειωμένη βιοδραστικότητα οφείλεται στο ότι το λοιμογόνο στέλεχος έχει την ικανότητα απελευθέρωσης του υποδοχέα sTNFR2, ο οποίος σχηματίζει ανενεργά συμπλέγματα TNF-α-sTNFR2. Δείχθηκε ότι η απελευθέρωση του sTNFR2 από τα H37Rv μολυσμένα AΚM είναι εξαρτώμενη από την ιντερλευκίνη-10 (IL-10)5, επομένως αυτό αποτελεί ένα μηχανισμό άμυνας των λοιμογόνων στελεχών του ΜΦ έναντι της απόπτωσης των ΑΚΜ, της προκαλούμενης από τον ΤΝF-α (Σχήμα 3). Φαίνεται ότι το λοιμογόνο στέλεχος H37Rv του MΦ με τη δράση του δομικού του στοιχείου λιποαραβινομαννάνης, προκαλεί την παραγωγή από τα μακροφάγα της IL-10.

Σχήμα 3. Μηχανισμός άμυνας των λοιμογόνων στελεχών του μυκοβακτηριδίου της φυματίωσης έναντι της απόπτωσης των κυψελιδικών μακροφάγων της προκαλούμενης από τον ΤΝF-α

 

Aυτές οι αντίθετες δράσεις του TNF-α και της IL-10 και επιπλέον ο λόγος TNF-α/IL-10 που αποτελεί ένα μέτρο του βαθμού της απόπτωσης των μακροφάγων, ελέγχονται από την έκφραση του γονιδίου Nramp137. Το προϊόν του γονιδίου Nramp1 είναι μια διαμεμβρανική "πρωτεΐνη φυσικής αντίστασης των μακροφάγων" (natural resistance-associated macrophage protein, Nramp) των φαγοσωμάτων η οποία έχει προταθεί ότι μεταφέρει τον σίδηρο που απαιτείται για τη βακτηριδιακή ανάπτυξη1. Παρά το ότι η ύπαρξη αυτού του μεταφορέα θα μπορούσε να επηρεάσει τη βιωσιμότητα του ΜΦ, υπάρχουν στοιχεία ότι το βακτηρίδιο δημιουργεί ένα ανεξάρτητο δίαυλο στη φαγοσωματική μεμβράνη από όπου εισέρχονται τα απαραίτητα συστατικά για την επιβίωσή του και εξέρχονται αντιγόνα και τοξικά μόρια προς το κυτταρόπλασμα του κυττάρου ξενιστή1.

Είναι φανερό ότι ο ρόλος του γονιδίου Nramp1 πρέπει να αναζητηθεί σε άλλο επίπεδο αφού διαπιστώθηκε ότι τα μακροφάγα που φέρουν αυτό το γονίδιο παράγουν υψηλότερα ποσά NO όταν εκτεθούν στο ΜΦ15 και είναι περισσότερο επιρρεπή στην απόπτωση παρά τα μακροφάγα που δεν φέρουν το γονίδιο16. Υπάρχουν στοιχεία ότι το γονίδιο Nramp1, υπεύθυνο για τον πρώϊμο έλεγχο των διαφόρων ενδοκυτταρίων μικροοργανισμών, επηρεάζει και την παραγωγή του TNF-α38. Έτσι, η μόλυνση με το ΜΦ οδηγεί τα κύτταρα με Nramp1+/+ να παράγουν περισσότερο TNF-α και τα Nramp1-/- περισσότερη IL-1037.

Ο TNF-α σχετίζεται με τις βακτηριδιοστατικές λειτουργίες των μακροφάγων, έτσι ο αποκλεισμός του, in vitro και in vivo, αυξάνει τη βακτηριδιακή υπερπλασία καθώς και το σχηματισμό κοκκιώματος37. Επιπλέον, ο TNF-α ενεργοποιεί τον καταβολισμό της σφιγγομυελίνης προς κεραμίδη, η οποία έχει αναγνωρισμένο ρόλο στην απόπτωση39. Αντίθετα, η IL-10 που παράγεται και αυτή από τα μακροφάγα, αναστέλλει την απόπτωση: α) παρεμποδίζοντας την απέκκριση κυτταροκινών από τα μακροφάγα, περιλαμβανομένου και του TNF-α40-42, β) παρεμποδίζοντας την παραγωγή του ΝΟ από τα μακροφάγα, το οποίο θεωρείται αποπτωτικός παράγων41 και γ) εξουδετερώνοντας τη δράση της IFN-γ και της IL-1ί43,44, με αποτέλεσμα την αυξημένη ενδοκυττάρια βακτηριδιακή ανάπτυξη. Υπενθυμίζεται ότι η IFN-γ παράγεται από τα λεμφοκύτταρα μετά τη διέγερσή τους από την IL-12 και η IL-1ί, όπως και ο TNF-α, από τα ενεργοποιημένα μακροφάγα και είναι απαραίτητες για την άμυνα έναντι του ΜΦ. Επίσης η δράση της IL-10 στην κυτταρική επιβίωση, σχετίζεται με την αυξημένη έκφραση του αντιαποπτωτικού παράγοντα Bcl-245. Τέλος, όπως ήδη αναφέραμε, η IL-10 εξουδετερώνει την απόπτωση των ανθρώπινων κυψελιδικών μακροφάγων που έχουν μολυνθεί από το ΜΦ, ευνοώντας την έκκριση του υποδοχέα sTNFR2 με αποτέλεσμα το σχηματισμό μη δραστικών συμπλεγμάτων TNF-α-sTNFR25. Τα προηγούμενα δείχνουν ότι οι μεταβολές στην ισορροπία του TNF-α και της IL-10 μπορούν να επηρεάσουν τη λειτουργία των μακροφάγων και το μηχανισμό της απόπτωσης. Συμπερασματικά, η ισορροπία μεταξύ IL-10 και TNF-α, επηρεάζεται από την ύπαρξη ή όχι του γονιδίου Nramp1, το οποίο θα καθορίσει το βαθμό απόπτωσης ή επιβίωσης των μακροφάγων, δηλαδή την αντίσταση ή την ευαισθησία προς το ΜΦ.

Λιποαραβινομαννάνη (lipoarabinomannan, LAM)

Η LAM είναι δομικό στοιχείο του τοιχώματος του ΜΦ, ανάλογο της λιποπολυσακχαρίδης (lipopolysaccharide, LPS). Η κάλυψη του ενός άκρου της LAM με μαννόζη (ManLAM) το μετατρέπει σε ένα λοιμογόνο παράγοντα του ΜΦ46, που προκαλεί αναστολή της απόπτωσης των μακροφάγων ακόμη και επί παρουσίας αποπτωτικών παραγόντων όπως τα υψηλά επίπεδα του ΝΟ. Η αντιαποπτωτική δράση της ManLAM εκφράζεται πολλαπλά: στη φωσφορυλίωση του αποπτωτικού μορίου Bad, στο ασβέστιο των μιτοχονδρίων, στην IL-10, στην IFN-γ και στην τυροσινική φωσφατάση (SHP-1).

1. ManLAM και φωσφορυλίωση του αποπτωτικού μορίου Bad

Πρόσφατες μελέτες δείχνουν ότι τα μιτοχόνδρια παίζουν σημαντικό ρόλο στην οδό σηματοδότησης για την απόπτωση5,16. Διάφορα αποπτωτικά ερεθίσματα προκαλούν μεταβολή του δυναμικού της μιτοχονδριακής μεμβράνης με αποτέλεσμα διάνοιξη των πόρων αυτής και απελευθέρωση αποπτωτικών παραγόντων όπως το μιτοχονδριακό κυτόχρωμα c, και ο "προκαλούν απόπτωση παράγων" (apoptosis-inducing factor, AIF) εντός του κυτταροπλάσματος. Η έκκριση αυτών των παραγόντων προλαμβάνεται από μιτοχονδριακές αντιαποπτωτικές πρωτεΐνες όπως οι Bcl-2 και Bcl-xL46. Η Bcl-2 οικογένεια των πρωτεΐνών αποτελείται από αντιαποπτωτικά (Bcl-2, Bcl-XL, MCL-1 και A1) αλλά και αποπτωτικά (BAX, BAK, BCL-XS και Bad) μόρια των οποίων οι ενδοκυττάριες αλληλεπιδράσεις επάγουν ή αναστέλλουν την κυτταρική απόπτωση47. Η σύνδεση του Bad με τα μόρια Bcl-2 και Bcl-X ενεργοποιεί την απόπτωση. Αυτό σημαίνει ότι το Bad απελευθερώνει τους μηχανισμούς της απόπτωσης οι οποίοι παρέμεναν δεσμευμένοι από τους αντιαποπτωτικούς παράγοντες Bcl-2 and Bcl-X. Όμως όταν το Bad φωσφορυλιωθεί, δεν μπορεί να συνδεθεί με τους Bcl-2 και Bcl-X που βρίσκονται στη μεμβράνη, αλλά με την πρωτεΐνη 14-3-3 (phosphoserine-binding protein) που βρίσκεται στο κυτταρόπλασμα47. Επομένως η φωσφορυλίωση της πρωτεΐνης Bad προάγει την επιβίωση ή διαφορετικά αναστέλλει την απόπτωση σε πολλούς κυτταρικούς τύπους.

Η Man-LAM των λοιμογόνων στελεχών του ΜΦ προκαλεί την ενεργοποίηση της φωσφατιδυλοϊνοσιτόλης 3-κινάσης (phosphatidylinositol 3-kinase, PI-3K) η οποία ακολούθως φωσφορυλιώνει την πρωτεϊνική κινάση Β ή Akt. Η Akt θα φωσφορυλιώσει την Bad, με συνέπεια δημιουργία θέσεων αλληλεπίδρασης με την πρωτεΐνη 14-3-3. Η σύνδεση της Bad με την 14-3-3 δραστηριοποιεί τα Bcl-2 και Bcl-XL, με αποτέλεσμα απελευθέρωση αντιαποπτωτικών πρωτεϊνών (inhibitors of apoptosis proteins, IAPs) οι οποίες διατηρούν το δυναμικό της μιτοχονδριακής μεμβράνης, δεσμεύουν την Apaf-1, αναστέλλουν την έξοδο του κυτοχρώματος c και αδρανοποιούν τις κασπάσες19 (Σχήμα 4).

Σχήμα 4. Ο αντιαποπτωτικός ρόλος της Man-LAM των λοιμογόνων στελεχών του μυκοβακτηριδίου της φυματίωσης, στη μιτοχονδριακή οδό της απόπτωσης

 

2. Man-LAM και ασβέστιο μιτοχονδρίων

Η μόλυνση των ΚΜ από μη λοιμογόνα στελέχη του ΜΦ προκαλεί σε σύντομο χρονικό διάστημα μια συνεχώς αυξανόμενη διαταραχή της διαβατότητας της μιτοχονδριακής μεμβράνης η οποία οδηγεί σε απόπτωση μέσω των εκλυομένων παραγόντων που περιέχονται στα μιτοχόνδρια. Αυτή η δράση του ΜΦ φαίνεται ότι προκαλείται μέσω της αυξημένης εισόδου του Ca+2 στα μιτοχόνδρια48, το οποίο τροποποιεί τη διαβατότητα της μιτοχονδριακής μεμβράνης, που αποτελεί ένα πρώϊμο γεγονός στη διαδικασία της απόπτωσης της σχετιζόμενης με τα μιτοχόνδρια49. Το Ca+2 επίσης συμμετέχει στη μεταγραφή γονιδίων που σχετίζονται με την ενεργοποίηση και το θάνατο των κυττάρων50 αλλά και στην ενεργοποίηση των ενδονουκλεασών και των πρωτεασών που απαιτούνται για την απόπτωση51. Υπάρχουν στοιχεία ότι το Ca+2 προάγει τη φωσφορυλίωση του CREB52 ο οποίος είναι σημαντικός παράγων στη μεταγραφή γονιδίων που συμμετέχουν στην απόπτωση όπως τα p53, p300 και bcl-252. Έτσι η αύξηση του κυτταροπλασματικού Ca+2 προάγει την απόπτωση μέσω της ενεργοποίησης και της πυρηνικής μετατόπισης του παράγοντα CREB53. Φαίνεται ότι ένας ακόμη μηχανισμός άμυνας των λοιμογόνων στελεχών του ΜΦ, έναντι της απόπτωσης, είναι ότι η ManLAM δεν επιτρέπει την είσοδο του ασβεστίου εντός των κυττάρων, έτσι δεν ενεργοποιείται ο παράγων CREB και επομένως αναστέλλεται η απόπτωση54.

3. ManLAM και IL-10

H ManLAM διεγείρει την παραγωγή της IL-10, από τα μακροφάγα τα οποία έχουν φαγοκυτταρώσει το ΜΦ, η οποία θεωρείται αντιαποπτωτικός παράγων μέσω της αύξησης της έκφρασης του Bcl-2, της αναστολής της ενεργοποίησης των κασπασών και δια μέσου άλλων δράσεων οι οποίες ήδη αναφέρθηκαν45,44.

4. ManLAM και αναστολή δράσης της IFN-γ

Η IFN-γ εκκρίνεται από τα ενεργοποιημένα CD4+ T λεμφοκύτταρα σε απάντηση αντιγονικού ερεθισμού από το ΜΦ και φαίνεται ότι προσδιορίζει σε μεγάλο βαθμό την αντίσταση έναντι της φυματίωσης τουλάχιστον στα ποντίκια, όπως φαίνεται από τη βαριά και διάχυτη φυματίωση σε αυτά με γονιδιακή έλλειψη της IFN-γ55. Μελέτες σε ασθενείς με φυματίωση κατέδειξαν την παρουσία IFN-γ σε πλευριτικό υγρό, υγρό πνευμόνων, και στους λεμφαδένες, αυτό σημαίνει ότι υπάρχει διαταραχή στην απόκριση προς την IFN-γ και όχι στην παραγωγή αυτής κατά την εξέλιξη της φυματίωσης56. Η IFN-γ προκαλεί μια ταχεία και άμεση μεταγραφική απάντηση των μακροφάγων προς παραγωγή κυτταροκινών, μέσω της οδού σηματοδότησης JAK-STAT57. Επιπλέον η IFN-γ αναστέλλει την κυτταρική ανάπτυξη και οδηγεί σε απόπτωση, μέσω της μειωμένης έκφρασης του c-myc, με την οδό σηματοδότησης JAK-STAT, αλλά αυτό δεν είναι δυνατόν στην περίπτωση των λοιμογόνων στελεχών του ΜΦ.

Η οδός σηματοδότησης της IFN-γ είναι η εξής: η σύνδεσή αυτής με τον υποδοχέα της, στην επιφάνεια των μακροφάγων, προκαλεί την ενεργοποίηση της τυροσινικής κινάσης JAK1 και αυτό οδηγεί σε φωσφορυλίωση της κυτταροπλασματικής STAT1. Η φωσφορυλιωμένη STAT1 υφίσταται ομοδιμερισμό και μετακινείται στον πυρήνα του κυττάρου, όπου ενεργοποιεί τη μεταγραφή γονιδίων τα οποία διαθέτουν την ειδική γ-ενεργοποιούμενη αλληλουχία (gamma-activated sequence, GAS, TTNCNNNAA) του DNA. Για να πραγματοποιηθεί η μεταγραφή είναι απαραίτητη η παρουσία του μεταγραφικού συμπαράγοντα CBP/p30058. Σε αυτό ακριβώς το σημείο, της τελικής μεταγραφικής δραστηριότητας της IFN-γ, το ΜΦ ακυρώνει τη σύνδεση του ομοδιμερούς STAT1 με τον CBP/p300 και αναστέλλει την απόπτωση των μακροφάγων56,3 (Σχήμα 5).

 

Σχήμα 5. Η προκαλούμενη απόπτωση από τη μεταγραφική δραστηριότητα της IFN-γ αναστέλλεται από το μυκοβακτηρίδιο της φυματίωσης

 

Ένα από τα γονίδια τα οποία ενεργοποιεί η IFN-γ είναι και αυτό της ανθρώπινης επαγώγιμης (inducible) συνθετάσης του ΝΟ (iNOS). Το γονίδιό της εκφράζεται σε διάφορες παθολογικές καταστάσεις αλλά αποτελεί και σημαντικό στοιχείο του ανοσολογικού συστήματος. Το ΝΟ που αποτελεί το προϊόν της iNOS εκτός από τη γνωστή αγγειοδιασταλτική του δράση, παρουσιάζει άμεση αντιμικροβιακή δραστηριότητα, μέσω της παραγωγής των RNI όπως το peroxynitrite και επιπλέον διαθέτει και ανοσορυθμιστικό ρόλο τροποποιώντας την ανοσολογική απάντηση των Τ λεμφοκυττάρων59,60. Επίσης το ΝΟ προάγει την απόπτωση των μακροφάγων που περιέχουν το ΜΦ61, ενώ αντίθετα αναστέλλει την απόπτωση των CD4+ Τ λεμφοκυττάρων, που θεωρούνται τα σημαντικότερα στην αντιμετώπιση της φυματίωσης, μέσω εξουδετέρωσης του συστήματος Fas-FasL62. Η αναστολή της μεταγραφικής δραστηριότητας της IFN-γ από τη ManLam έχει ως αποτέλεσμα τη μείωση της παραγωγής του ΝΟ που θα οδηγήσει σε αναστολή της απόπτωσης των μακροφάγων και σε απόπτωση των CD4+ Τ λεμφοκυττάρων, δηλαδή ένα περιβάλλον ιδιαίτερα ευνοϊκό για την επιβίωση και ανάπτυξη του ΜΦ.

5. ManLAM και SHP-1.

Το ΜΦ, προκειμένου να επιβιώσει, απενεργοποιεί διάφορες οδούς σηματοδότησης των μακροφάγων με τη βοήθεια της ManLam. H ManLam αυξάνει τη δραστηριότητα της τυροσινικής φωσφατάσης (SHP-1) in vivo και in vitro, με αποτέλεσμα τη μείωση της δραστηριότητας των μακροφάγων που αντανακλάται στη μειωμένη έκφραση του TNF-α, της IL-12, των μορίων του μείζονος συστήματος ιστοσυμβατότητας τύπου ΙΙ, στη μειωμένη δράση της IFN-γ και της ΜΑΡΚ. Είναι γνωστό ότι η φωσφορυλίωση της τυροσίνης αποτελεί ευοδωτικό στοιχείο για τη λειτουργία πολλών οδών σηματοδότησης. Αντίθετα, η SHP-1, η οποία προάγει την αποφωσφορυλίωση της τυροσίνης πολλών πρωτεϊνών, αποτελεί ένα αρνητικό ρυθμιστικό μόριο για τις οδούς σηματοδότησης που οδηγούν στην απόπτωση63 (Σχήμα 6).

 

Σχήμα 6. H ManLΑΜ αυξάνει τη δραστηριότητα της τυροσινικής φωσφατάσης (SHP-1) με αποτέλεσμα τη μείωση της δραστηριότητας των μακροφάγων και την αναστολή της απόπτωσης

 

Απώλεια της οξινοποίησης των φαγοσωμάτων

Ένας από τους μηχανισμούς επιβίωσης του ΜΦ είναι η εξουδετέρωση της οξινοποίησης των φαγοσωμάτων η οποία είναι απαραίτητη για τη συνένωση (fusion) των λυσοσωμάτων με τα φαγοσώματα που περιέχουν το ΜΦ και να προκληθεί η καταστροφή του.

Τα φαγοσώματα των μακροφάγων είναι ένα εξειδικευμένο μικροπεριβάλλον ιδιαίτερης σημασίας για τις μολύνσεις από ενδοκυττάρια παθογόνα. Μετά την είσοδό του στο μακροφάγο του ξενιστή, το ΜΦ παραμένει εντός του μεμβρανοσυνδεδεμένου φαγοσώματος64. Το ΜΦ έχει την ικανότητα τροποποίησης της ωρίμανσης (maturation) αυτού του τμήματος των φαγοκυττάρων ώστε να αυξήσει την ενδοκυττάρια επιβίωσή του65. Αυτή η τροποποίηση περιλαμβάνει τη μεταβολή στη σύσταση της Rab GTPase66, τον αποκλεισμό της proton ATPase του κυστιδίου και την κατακράτηση μιας πρωτεΐνης ονομαζόμενης TACO67, με αποτέλεσμα απώλεια της οξινοποίησης68 η οποία είναι απαραίτητη για την καταστροφή του ΜΦ. Η πρωτεΐνη TACO (Tryptophan Aspartate-Cοntaining cOat protein) αποχωρίζεται από τη μεμβράνη των μακροφάγων με κατεύθυνση το κυτταρόπλασμα, ώστε να επιτευχθεί η οξινοποίηση. Δείχθηκε όμως ότι τα ΚΜ που περιέχουν λοιμογόνα στελέχη του ΜΦ εντός των φαγοσωμάτων τους, χάνουν τη ικανότητα αποδέσμευσης της πρωτεΐνης TACO έτσι το ΜΦ προλαμβάνει την καταστροφική για αυτό φαγολυσοσωματική συνένωση69.

Ένα άλλος καθοριστικός παράγων, στο επίπεδο της οξινοποίησης, που αντανακλά την ευαισθησία ή την αντοχή έναντι των λοιμώξεων από ενδοκυττάρια παθογόνα όπως το ΜΦ, η σαλμονέλλα και η λεϊσμάνια, είναι η "πρωτεΐνη φυσικής αντίστασης των μακροφάγων" (Nramp)70. Η Nramp αποτελεί ένα μεταφορέα πρόσληψης κατιόντων όπως του Fe2+, Cu2+, and Zn2+ και Mn2+71. Αυτά τα κατιόντα είναι σημαντικά για τα μονοκύτταρα, τα ουδετερόφιλα και τα μακροφάγα επειδή συμμετέχουν στη γένεση των ελευθέρων οξειδωτικών ριζών των οποίων η παρουσία είναι απαραίτητη για την φαγολυσοσωματική συνένωση. Το ΜΦ έχει αναπτύξει ένα αντίστοιχο μεταφορέα κατιόντων μετάλλων, την πρωτεΐνη Mramp, η οποία δρα πιθανόν σε συνεργασία με τους μηχανισμούς αναστολής της οξινοποίησης ώστε να επιτρέπει την ενδοκυττάρια επιβίωση του ΜΦ. Έτσι, εντός των φαγοσωμάτων αναπτύσσεται μια διαμάχη μεταξύ Mramp και Nramp1 για τα ίδια δισθενή κατιόντα, με προφανείς επιδράσεις στην ενδοκυττάρια επιβίωση του ΜΦ72.

Οι παραπάνω περιγραφέντες μηχανισμοί της απόπτωσης, ως αμυντικού μηχανισμού, και της αντίστασης προς αυτήν από το ΜΦ αφορούν κυρίως στα μακροφάγα. Όμως απόπτωση εμφανίζουν και άλλα είδη λευκοκυττάρων χωρίς αυτή να συνεισφέρει πάντοτε στην άμυνα του οργανισμού έναντι του ΜΦ.

ΑΠΟΠΤΩΣΗ ΟΥΔΕΤΕΡΟΦΙΛΩΝ

Tα ουδετερόφιλα που προσέρχονται και αυτά αμέσως στο σημείο εισόδου του ΜΦ επιδίδονται στην φαγοκυττάρωσή του και αρχίζουν την παραγωγή ελευθέρων οξειδωτικών ριζών (ROS) ώστε να καταστρέψουν ένα τμήμα αυτών και να προλάβουν τη διασπορά μέχρις ότου καταφθάσουν τα μακροφάγα. Tα ουδετερόφιλα που περιέχουν πλέον το ΜΦ, εκκρίνουν κυτταροκίνες και χημειοκίνες που προσελκύουν άλλα κύτταρα του ανοσοποιητικού συστήματος στη θέση της φλεγμονής. Παρατηρήθηκε ότι αυτά τα ουδετερόφιλα υφίστανται ταχεία απόπτωση, μια διεργασία που είναι ζωτικής σημασίας για την ταχεία λύση της φλεγμονής. Η απόπτωση βεβαίως των κυττάρων του ξενιστή μπορεί να χρησιμοποιηθεί και από τα παθογόνα ώστε να περιορίσουν τα ρυθμιστικά κύτταρα του ανοσοποιητικού συστήματος του ξενιστή ή να αποφύγουν την άμυνα και έτσι τελικά να τροποποιήσουν την πορεία του λοιμώδους νοσήματος. Από τα υπάρχοντα στοιχεία καταδεικνύεται ο ρόλος των ROS, που παράγονται μέσω της μεμβρανοσυνδεδεμένης NADPH oxidase, στη διεργασία της απόπτωσης. Τα ουδετερόφιλα που θα υποστούν απόπτωση γρήγορα θα προσληφθούν από μακροφάγα τα οποία και θα αυξήσουν την παραγωγή του TNF-a, ο οποίος απαιτείται αφ' ενός για τον έλεγχο της λοίμωξης του ΜΦ και αφ' ετέρου για το σχηματισμό κοκκιώματος73.

ΑΠΟΠΤΩΣΗ ΛΕΜΦΟΚΥΤΤΑΡΩΝ

Παρά το θετικό για τον ξενιστή αποτέλεσμα της απόπτωσης των μακροφάγων, η απόπτωση των T λεμφοκυττάρων αποτελεί ένα μειονεκτικό μηχανισμό στην άμυνα έναντι των λοιμωδών νοσημάτων. Έτσι, η εμφάνιση ενεργού πνευμονικής φυματίωσης συνδέεται με μειωμένη υπερπλαστική λεμφοκυτταρική απάντηση έναντι των μυκοβακτηριδιακών αντιγόνων, μειωμένη έκκριση IL-2 από τα φαγοκύτταρα καθώς και της IFN-γ από τα λεμφοκύτταρα. Πράγματι, διαπιστώθηκε ότι η απόπτωση των T λεμφοκυττάρων εμφανίζεται σε περιοχές τυροειδούς νέκρωσης, εντός των φυματιωδών κοκκιωμάτων. Αυτή η αυξημένη απόπτωση των Τ λεμφοκυττάρων ίσως αποτελεί την αιτία της αναποτελεσματικότητας αυτών σε ασθενείς πάσχοντες από φυματίωση. Αρκετοί ερευνητές υποστηρίζουν πλέον ότι η προκαλούμενη από το M. tuberculosis καταστολή της υπερπλαστικής απάντησης των T λεμφοκυττάρων και της IFN-γ στην πνευμονική φυματίωση, ίσως οφείλεται στην απόπτωση των T λεμφοκυττάρων74. Η αναγνώριση των μακροφάγων που έχουν μολυνθεί από το ΜΦ από τα γδ Τ λεμφοκύτταρα, που εκφράζουν τον υποδοχέα CD95 (Fas), οδηγεί στην σύνθεση, από τα ίδια γδ Τ λεμφοκύτταρα, του ομόλογου διεγέρτη CD95L (Fas L). Το αποτέλεσμα της αυτοκρινούς αντίδρασης μεταξύ CD95-CD95L είναι η απόπτωση αυτών των λεμφοκυττάρων75. Τα αυξημένα επίπεδα του ΝΟ, το οποίο παράγεται από τα μακροφάγα αλλά και από τα γδ Τ λεμφοκύτταρα, αναστέλλει την αποπτωτική οδό CD95-CD95L. Όμως το ΜΤ με την έκκριση της ManLAM αδρανοποιεί το ΝΟ με αποτέλεσμα την ενεργοποίηση της απόπτωσης των Τ λεμφοκυττάρων προς όφελος της επιβίωσης αυτού75.

Επειδή οι ανοσολογικές αποκρίσεις χαρακτηρίζονται από μεγάλη ανάπτυξη κλώνων των λεμφοκυττάρων, ο μηχανισμός της απόπτωσης προλαμβάνει τη συσσώρευση μεγάλου αριθμού αυτών των κυττάρων και περιορίζει την ανάπτυξη αυτών, μετά την κάθαρση του αντιγονικού ερεθίσματος. Ειδικότερα τα αντιγονο-ειδικά CD8+ T κύτταρα μνήμης, μετά την κάθαρση του αντιγονικού ερεθίσματος, υφίστανται απόπτωση σε ποσοστό μεγαλύτερο του 90% σε 2-3 εβδομάδες, όμως τα εναπομένοντα κύτταρα μνήμης επιβιώνουν για μεγάλες περιόδους, ανθιστάμενα στην απόπτωση ώστε να παρέχουν μακροχρόνια ανοσία. Η απόπτωση δηλαδή παίζει σημαντικό ρόλο και στην ομοιόσταση του ανοσοποιητικού συστήματος76.

Είναι γνωστό ότι η ιντερφερόνη-γ που εκκρίνουν τα CD4+ T κύτταρα είναι ιδιαίτερα σημαντική για την υλοποίηση της προστατευτικής ανοσολογικής απόκρισης, και ότι επί απουσίας αυτής, οι άνθρωποι καθώς και τα πειραματόζωα, εμφανίζουν ιδιαίτερη ευαισθησία στη φυματίωση77. Όμως οι Flynn και συν. διαπίστωσαν επίσης μια εντυπωσιακή αύξηση της ευαισθησίας στη νόσο σε ποντίκια με έλλειψη της β2 μικροσφαιρίνης78. Ο διαπιστωμένος ρόλος της β2 μικροσφαιρίνης στην έκφραση του μείζονος συστήματος ιστοσυμβατότητας (major histocompatibility complex, MHC) τύπου Ι και επομένως και στην ωρίμανση των CD8+ T κυττάρων, οδηγεί στο συμπέρασμα ότι τα Τ λεμφοκύτταρα που καθορίζονται από το MHC τύπου I, είναι θεμελιώδη για τον έλεγχο της μυκοβακτηριδιακής νόσου.

Τα CD8+ T κύτταρα εκφράζουν δύο μηχανισμούς για τον θάνατο των στόχων κυττάρων και συγκεκριμένα, την απόπτωση την προκαλούμενη από την οδό CD95/CD95L και την άμεση κυτταρόλυση μέσω της εξωκυττάρωσης κυτταροτοξικών κοκκίων79. Δείχθηκε ότι για να επιτευχθεί η βέλτιστη ανοσία, η συμμετοχή σε αυτήν από τα CD8+ T κύτταρα, δεν ήταν αναγκαία κατά τη διάρκεια της πρώιμης φάσης αλλά ήταν σημαντική και απαραίτητη κατά τη διάρκεια της χρόνιας νόσου από το M. Tuberculosis77. Έτσι, όταν αδρανοποιείται η αποπτωτική οδός CD95/CD95L δεν εμφανίζεται πρώϊμη ευαισθησία προς το ΜΦ, αλλά παρατηρείται αυξημένο βακτηριδιακό φορτίο κατά τη χρόνια φάση της νόσου. Αντίθετα, επί απουσίας της περφορίνης, η οποία παριστά τον κυτταροτοξικό μηχανισμό των CD8 T κυττάρων, δεν παρατηρείται αυξημένη ευαισθησία κατά τη χρόνια φάση της νόσου. Αυτά τα στοιχεία ενισχύουν τον ρόλο των CD8+ T κυττάρων και τον μηχανισμό απόπτωσης αυτών μέσω της οδού CD95/CD95L, για τη διατήρηση της αντίστασης κατά τη χρόνια φάση έναντι της νόσου από το ΜΦ, έναντι του κυτταροτοξικού μηχανισμού77. Είναι πιθανόν ότι κατά τη χρόνια φάση της νόσου, στα πνευμονικά κύτταρα ή στα μακροφάγα, φιλοξενούνται βακτηρίδια τα οποία δεν είναι δυνατόν να ανιχνευθούν από τα CD4+ T λεμφοκύτταρα. Η παραμονή εντός αυτών των κυττάρων παρέχει περιβάλλον κατάλληλο για την επιβίωση τους, ώστε ο περιορισμός τους να απαιτεί τη λειτουργική ακεραιότητα των CD8+ T λεμφοκυττάρων για την αναγνώρισή και την καταστροφή τους77. Το συμπέρασμα από τις παραπάνω μελέτες είναι ότι η ενεργός φυματίωση δεν μπορεί να θεωρηθεί ότι προκαλείται από λειτουργική διαταραχή των CD4+ T ή των CD8+ T λεμφοκυττάρων αφού διαπιστώνεται πλέον ο διακριτός ρόλος αυτών στις διαφορετικές φάσεις της εξέλιξης της νόσου αλλά και η αναγκαιότητα της συνεργασίας μεταξύ αυτών σε συν

© 2011 PNEUMON Magazine, Hellenic Bronchologic Society.
Developed by LogicONE Logo LogicONE