Skleróza multiplex - príčiny a patogenéza

Príčiny sklerózy multiplex

Príčina sklerózy multiplex zostáva neznáma. Neexistujú presvedčivé dôkazy o tom, že vírus alebo akýkoľvek iný infekčný agens je jedinou príčinou tohto ochorenia. Vírusy sa však považujú za najpravdepodobnejší etiologický faktor ochorenia, čo podporujú epidemiologické údaje a niektoré ich dobre známe vlastnosti. Niektoré vírusy môžu ovplyvniť stav imunitného systému, pretrvávať v latentnej forme v CNS a spôsobiť demyelinizáciu v CNS. Okrem toho, podľa niektorých údajov majú pacienti so sklerózou multiplex zmenenú imunitnú reaktivitu na niektoré bežné vírusy, vrátane zvýšenej reakcie na vírusy osýpok. Subakútna sklerotizujúca panencefalitída, zriedkavá komplikácia infekcie osýpok, ktorá sa prejavuje mnoho rokov po zdanlivo priaznivom vyriešení ochorenia, môže slúžiť ako model pretrvávania vírusov v CNS. Niektoré vírusy a niektoré baktérie môžu byť spojené s rozvojom akútnej diseminovanej encefalomyelitídy (ADEM). Zvyčajne ide o monofázické demyelinizačné ochorenie, patologicky podobné, ale nie identické so sklerózou multiplex. Vírus psieho moru, ktorý je úzko príbuzný s vírusom osýpok, bol považovaný za Kurtzkeho „primárny afekt sklerózy multiplex“, ktorou sa pôvodní obyvatelia Faerských ostrovov nakazili od psov, ktorých na ostrovy priviezli britské jednotky. Theilerov vírus myšej encefalomyelitídy, pikornavírus, je experimentálnym modelom demyelinizácie CNS u hlodavcov, ich prirodzených hostiteľov.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ]

Environmentálne faktory

S rozvojom sklerózy multiplex sa spájajú environmentálne faktory vrátane vystavenia vírusovým a bakteriálnym agensom, ako je vírus Epstein-Barrovej (EBV), ľudský herpesvírus typu 6 a Mycoplasma pneumoniae [ 5 ], ako aj fajčenie [ 6 ], nedostatok vitamínov [ 7 ], strava [ 8 ], [ 9 ] a vystavenie UV žiareniu [ 10 ].

Cudzorodé agensy môžu mať jadrový antigén, ktorý je štrukturálne homológny so zložkami myelínového puzdra, ako je proteolipidový proteín, myelínový bázický proteín a myelín-asociovaný glykoproteín. Keď sú teda imunitné bunky aktivované týmito patogénmi, dochádza k poškodeniu myelínového puzdra.

V súčasnosti existujú dôkazy o tom, že fajčenie zohráva dôležitú úlohu vo vývoji sklerózy multiplex v dôsledku tvorby oxidu dusnatého (NO) a oxidu uhoľnatého (CO). NO je toxický rozpustný plyn, ktorý v patologických koncentráciách môže poškodiť neuróny a oligodendrocyty [ 11 ], [ 12 ]. Peroxidácia lipidov a poškodenie mitochondrií indukované NO môžu viesť k apoptóze oligodendrocytov, axonálnej degenerácii a demyelinizácii [ 13 ].

Predchádzajúca štúdia ukázala, že vystavenie CO vedie k blokovaniu okysličenia tkanív [ 14 ], degradácii myelínového bázického proteínu (MBP) a poškodeniu axónov, ako aj k následnej zápalovej reakcii vrátane invázie aktivovaných mikroglií a CD4+ lymfocytov do CNS, čo vedie k demyelinizácii [ 15 ].

Nedostatok vitamínov (najmä vitamínov D a B12) sa považuje za rizikový faktor pre sklerózu multiplex. Vitamín D je skupina sekosteroidov rozpustných v tukoch, ktorá zahŕňa vitamín D3 (cholekalciferol) a vitamín D2 (ergokalciferol). Cholekalciferol sa môže tvoriť v koži ultrafialovým žiarením B na 7-dehydrocholesterole, ktorý je prekurzorom cholekalciferolu.

V pečeni sa cholekalciferol premieňa na prohormón kalcidiol [25(OH)D3] pečeňovou hydroxyláciou. V obličkách sa v dôsledku renálnej hydroxylácie časť kalcidiolu nahradí kalcitriolom, čo je biologicky aktívna forma vitamínu D. V krvnom obehu sa kalcitriol viaže na proteín viažuci vitamín D a je transportovaný do rôznych cieľových tkanív, odkiaľ sa viaže na špecifické intracelulárne receptory a hrá dôležitú úlohu v proliferácii a diferenciácii buniek [ 16 ]. Okrem toho tento vitamín zohráva úlohu v génovej expresii a imunitnej regulácii [ 17 ], ako aj v indukcii apoptózy B-lymfocytov [ 18 ], syntéze IL-10 [ 19 ] a potlačení prozápalových cytokínov, ako sú IFN-γ [ 20 ] a IL-2 [ 21 ].

Vitamín B12 je dôležitým faktorom pri tvorbe zložiek myelínového obalu. Nedostatok tohto vitamínu môže byť preto hlavnou príčinou neurologických ochorení, ako je skleróza multiplex. Výsledky predchádzajúcej štúdie pacientov s roztrúsenou sklerózou ukázali, že suplementácia vitamínom B12 zlepšila klinický priebeh sklerózy multiplex [ 22 ].

Okrem nedostatku vitamínov sa ako potenciálny rizikový faktor pre rozvoj sklerózy multiplex zistilo aj krátkodobé vystavenie slnečnému žiareniu. Výsledky predchádzajúcej štúdie preukázali inverznú súvislosť medzi vystavením ultrafialovému žiareniu a výskytom sklerózy multiplex. Na podporu tohto vzťahu je slnečné svetlo hlavným zdrojom vitamínu D3 a prostredníctvom indukcie T-regulačných (Treg) buniek a protizápalových cytokínov, ako sú IL-10 a TNF-α, môže mať imunomodulačné účinky na ľudský organizmus. MS [ 23 ].

Podľa predchádzajúcich správ môže byť strava environmentálnym faktorom zapojeným do rozvoja sklerózy multiplex [ 24 ]. Štúdie preukázali významnú negatívnu súvislosť medzi rizikom sklerózy multiplex a vysokým príjmom rýb [ 25 ], pozitívnu významnú súvislosť medzi vysokým príjmom kalórií na báze živočíšnych tukov a rizikom sklerózy multiplex [ 26 ], nevýznamne znížené riziko medzi výskytom sklerózy multiplex a vyšším príjmom kyseliny linolovej v rybách a pozitívnu významnú súvislosť medzi obezitou u dospievajúcich dievčat a rizikom sklerózy multiplex [ 27 ].

Možné mechanizmy demyelinizácie vyvolanej vírusom

• Priama vírusová expozícia
• Prenikanie vírusu do oligodendrocytov alebo Schwannových buniek spôsobuje demyelinizáciu bunkovou lýzou alebo zmenou bunkového metabolizmu.
• Zničenie myelínovej membrány vírusom alebo jeho produktmi
• Vírusom indukovaná imunitná odpoveď
• Produkcia protilátok a/alebo bunkami sprostredkovaná odpoveď na vírusové antigény na bunkovej membráne
• Senzibilizácia hostiteľského organizmu na myelínové antigény
• Rozpad myelínu v dôsledku infekcie, pričom fragmenty vstupujú do celkového krvného obehu
• Inkorporácia myelínových antigénov do vírusového obalu
• Modifikácia antigénov myelínovej membrány
• Krížovo reagujúce antigény vírusu a myelínových proteínov
• Demyelinizácia ako vedľajší proces
• Dysfunkcia regulačných mechanizmov imunitného systému pod vplyvom vírusov

Ochorenie podobné spinálnej skleróze multiplex je spôsobené retrovírusom, ľudským T-bunkovým lymfotropným vírusom typu 1. Toto ochorenie je v rôznych geografických oblastiach známe ako tropická spastická paraparéza alebo myelopatia spojená s HIV. Tropická spastická paraparéza aj myelopatia spojená s HIV sú pomaly progresívne myelopatie charakterizované vaskulopatiou a demyelinizáciou. Dôkazy o tom, že sklerózu multiplex spôsobuje retrovírus, zostávajú nepresvedčivé, a to aj napriek tomu, že u niektorých pacientov s roztrúsenou sklerózou boli identifikované sekvencie DNA ľudského T-bunkového lymfotropného vírusu typu 1. Bola tiež opísaná masívna demyelinizácia spojená so subakútnou infekciou vírusom herpes simplex typu 6. Existujú dôkazy o tom, že určité baktérie, najmä chlamýdie, môžu byť zapojené do rozvoja sklerózy multiplex, ale aj to si vyžaduje potvrdenie.

Úloha genetických faktorov pri rozvoji sklerózy multiplex

Úlohu rasových a etnických faktorov pri formovaní predispozície k skleróze multiplex je ťažké oddeliť od vplyvu vonkajších faktorov. Potomkovia prisťahovalcov zo Škandinávie a západnej Európy, ktorí sa vyznačujú vysokým rizikom sklerózy multiplex, sa teda usadili v Kanade, severných a západných oblastiach Spojených štátov, kde sa tiež pozoruje relatívne vysoká prevalencia sklerózy multiplex. Hoci sa Japonsko nachádza v rovnakej vzdialenosti od rovníka, prevalencia sklerózy multiplex v tejto krajine je nízka. Navyše, množstvo štúdií ukázalo, že riziko vzniku ochorenia sa líši medzi rôznymi etnickými skupinami žijúcimi v rovnakej oblasti. Napríklad, ochorenie je zriedkavé u černochov Afričanov a nie je známe v niektorých etnicky čistých populáciách domorodých obyvateľov, vrátane Eskimákov, Inuitov, Indiánov, austrálskych domorodcov, kmeňa Maori na Novom Zélande alebo kmeňa Sami.

Genetické markery predispozície k skleróze multiplex boli identifikované v štúdiách dvojčiat a familiárnych prípadov ochorenia. V západných krajinách je riziko vzniku ochorenia u príbuzných prvého stupňa pacienta 20 až 50-krát vyššie ako priemer v populácii. Miera zhody u identických dvojčiat je podľa viacerých štúdií približne 30 %, zatiaľ čo u dvojjazyčných dvojčiat a iných súrodencov je menej ako 5 %. Okrem toho sa ukázalo, že miera zhody u identických dvojčiat môže byť vyššia, ak sa zohľadnia prípady, v ktorých magnetická rezonancia (MRI) odhalí asymptomatické lézie v mozgu. Tieto štúdie nezaznamenali závislosť klinických znakov alebo závažnosti ochorenia od jeho familiárnej povahy. Špecifické gény spojené so sklerózou multiplex neboli identifikované a typ prenosu ochorenia zodpovedá polygénnej dedičnosti.

Skríning genómu

Na identifikáciu možných génov sklerózy multiplex sa vykonávajú multicentrické štúdie zamerané na skríning celého genómu. Tieto štúdie už otestovali viac ako 90 % ľudského genómu, ale nepodarilo sa im zistiť genetické markery pre toto ochorenie. Zároveň bola identifikovaná genetická súvislosť s oblasťou HLA na krátkom ramene chromozómu 6 (6p21), čo sa zhoduje s údajmi o zvýšenej predispozícii k skleróze multiplex u jedincov nesúcich určité alely HLA. Hoci americkí a britskí výskumníci preukázali miernu súvislosť s oblasťou HLA, kanadskí vedci takúto súvislosť nenašli, ale podobne ako fínski vedci našli silnú súvislosť s génom lokalizovaným na krátkom ramene chromozómu 5. Je známe, že niektoré alely HLA sú spojené s vyšším rizikom sklerózy multiplex, najmä haplotyp HLA-DR2 (podtyp Drw15). Riziko vzniku sklerózy multiplex u bielych Európanov a Severoameričanov nesúcich alelu DR2 je štyrikrát vyššie ako priemer populácie. Prediktívna hodnota tohto znaku je však obmedzená, pretože 30 – 50 % pacientov s roztrúsenou sklerózou je DR2-negatívnych, zatiaľ čo DR2 sa nachádza u 20 % bežnej populácie.

Ďalšie rizikové faktory pre rozvoj sklerózy multiplex

Riziko vzniku sklerózy multiplex u mladých žien je dvakrát vyššie ako u mužov. Po 40. roku života sa však pomer pohlaví u pacientov so sklerózou multiplex vyrovnáva. Obdobie najvyššieho rizika vzniku ochorenia je v 2. až 6. dekáde života, hoci prípady sklerózy multiplex boli hlásené aj u malých detí a starších ľudí. Podľa viacerých štúdií sa skleróza multiplex v detstve významne nelíši od ochorenia u dospelých, či už klinickými prejavmi alebo priebehom. Po 60. roku života sa skleróza multiplex vyvíja zriedkavo a v niektorých klinických sériách tieto prípady tvoria menej ako 1 % z celkového počtu prípadov ochorenia.

Vyšší socioekonomický status je spojený s vyšším rizikom ochorenia a predchádzajúca vírusová infekcia je spojená s exacerbáciami ochorenia. Bolo naznačené, že fyzická trauma môže byť príčinou sklerózy multiplex, ale tento názor je kontroverzný, pretože takáto súvislosť nebola presvedčivo potvrdená ani retrospektívnymi, ani prospektívnymi štúdiami. Štúdie priebehu ochorenia počas tehotenstva ukazujú, že aktivita ochorenia sa v tomto období znižuje, ale v prvých 6 mesiacoch po pôrode sa riziko exacerbácií ochorenia zvyšuje.

Myelino-oligodendocytový komplex

Myelín je komplexný, metabolicky aktívny, vrstevnatý obal obklopujúci axóny s veľkým priemerom. Je tvorený dvojvrstvovými membránovými výrastkami oligodendrocytov (v CNS) a Schwannových buniek (v periférnom nervovom systéme - PNS). Vnútorná vrstva obalu je vyplnená cytoplazmou zodpovedajúcich buniek tvoriacich myelín. Hoci je myelínový obal citlivý na priame poškodenie, môže utrpieť aj pri poškodení buniek, ktoré ho tvoria. Myelínový obal v CNS a PNS má rôznu citlivosť na zápalové poškodenie. Zároveň je myelín v PNS menej často poškodený demyelinizáciou CNS a naopak. Rozdiely medzi myelínom CNS a PNS sa dajú sledovať aj v zložení štrukturálnych proteínov, štruktúre antigénov a funkčných vzťahoch so zodpovedajúcimi bunkami. V myelíne CNS je hlavným štrukturálnym proteínom proteolipidový proteín (50 %), ktorý prichádza do kontaktu s extracelulárnym priestorom. Ďalším najbežnejším je myelínový bázický proteín (30 %), ktorý je lokalizovaný na vnútornom povrchu dvojvrstvovej membrány. Iné proteíny, hoci sú prítomné v malých množstvách, môžu tiež zohrávať antigénnu úlohu v imunopatogenéze sklerózy multiplex. Patria sem myelín-asociovaný glykoproteín (1 %) a myelín-oligodendrocytový glykoproteín (menej ako 1 %).

Keďže myelín-oligodendrocytový komplex CNS pokrýva viac axónov ako myelín-lemmocytový komplex PNS, je citlivejší na poškodenie. V CNS teda jeden oligodendrocyt môže myelinizovať až 35 axónov, zatiaľ čo v PNS je na axón jedna Schwannova bunka.

Myelín je látka s vysokým odporom a nízkou vodivosťou, ktorá spolu s nerovnomerným rozložením sodíkových kanálov zabezpečuje generovanie akčných potenciálov v určitých špecializovaných oblastiach axónu - Ranvierových uzloch. Tieto uzly sa tvoria na hranici dvoch oblastí pokrytých myelínom. Depolarizácia membrány axónu nastáva iba v oblasti Ranvierovho uzla, v dôsledku čoho sa nervový impulz pohybuje pozdĺž nervového vlákna v diskrétnych skokoch - z uzla do uzla - tento rýchly a energeticky úsporný spôsob vedenia sa nazýva saltátorové vedenie.

Keďže myelín-oligodendrocytový komplex je citlivý na množstvo škodlivých faktorov – metabolických, infekčných, ischemicko-hypoxických, zápalových – demyelinizácia je možná pri rôznych ochoreniach. Spoločným znakom demyelinizačných ochorení je deštrukcia myelínovej pošvy s relatívnym zachovaním axónov a iných podporných prvkov. V procese diagnostiky sklerózy multiplex je potrebné vylúčiť množstvo ďalších účinkov vrátane otravy oxidom uhoľnatým alebo inými toxickými látkami, dysfunkcie pečene, nedostatku vitamínu B12, vírusových infekcií alebo postvírusových reakcií. Primárna zápalová demyelinizácia pri skleróze multiplex alebo ADEM je charakterizovaná perivaskulárnou infiltráciou zápalových buniek a multifokálnym rozložením lézií v subkortikálnej bielej hmote, pričom ložiská môžu byť symetrické alebo konfluentné.

Patomorfológia sklerózy multiplex

Dôležité informácie o skleróze multiplex sa získali z porovnávacieho histologického vyšetrenia demyelinizačných lézií (plakov) rôzneho veku u toho istého pacienta, ako aj z porovnania pacientov s rôznymi klinickými charakteristikami a priebehom. Niektorí pacienti zomreli v dôsledku fulminantného priebehu nedávnej sklerózy multiplex, iní na sprievodné ochorenia alebo komplikácie v neskorom štádiu ochorenia.

Makroskopické zmeny v mozgu a mieche pri skleróze multiplex zvyčajne nie sú výrazné. Zaznamenáva sa iba mierna atrofia mozgovej kôry s dilatáciou komôr, ako aj atrofia mozgového kmeňa a miechy. Na ventrálnom povrchu mosta, predĺženej miechy, corpus callosum, zrakových nervov a miechy možno zistiť husté ružovo-sivé priehlbiny, ktoré naznačujú prítomnosť plakov pod nimi. Plaky sa nachádzajú v bielej hmote, niekedy aj v sivej hmote mozgu. Plaky sa najčastejšie nachádzajú v určitých oblastiach bielej hmoty - napríklad v blízkosti malých žíl alebo postkapilárnych venúl. Často sa nachádzajú v blízkosti laterálnych komôr - v oblastiach, kde pozdĺž vnútorných stien prebiehajú subependymálne žily, ako aj v mozgovom kmeni a mieche - kde piálne žily susedia s bielou hmotou. Jednotlivé plaky v periventrikulárnej zóne majú často tendenciu sa spájať, keď sa zväčšujú, najmä v oblasti zadných rohov laterálnych komôr. Diskrétne vajcovité plaky v bielej hmote hemisfér, orientované kolmo na komory, sa nazývajú Dawsonove prsty. Histologicky ide o obmedzené zóny zápalu s demyelinizáciou alebo bez nej, ktoré obklopujú parenchymatózne žily a zodpovedajú ich radiálnemu priebehu hlboko do bielej hmoty.

Klinické a patologické údaje naznačujú, že pri demyelinizačných ochoreniach sú často postihnuté zrakové nervy a krčná miecha. Predpokladá sa, že častá tvorba plakov v týchto štruktúrach sa vysvetľuje mechanickým naťahovaním, ktoré pociťujú počas pohybov očí alebo ohýbania krku, ale platnosť tejto hypotézy nebola dokázaná. Často sú postihnuté aj niektoré ďalšie oblasti mozgu - dno štvrtej komory, periakveduktálna zóna, corpus callosum, mozgový kmeň a mozočkové dráhy. Môže byť postihnuté aj spojenie sivej a bielej hmoty mozgových hemisfér (kortikomedulárna spojovacia zóna), ale subkortikálne spojenia v tvare U zvyčajne zostávajú neporušené.

Multifokálna demyelinizácia je pri skleróze multiplex pravidlom. V sérii pitiev 70 pacientov so sklerózou multiplex malo iba 7 % pacientov poškodenie mozgu (okrem patológie zrakového nervu) bez postihnutia miechy a iba 13 % pacientov malo poškodenie miechy bez postihnutia mozgu.

Histologické zmeny pri skleróze multiplex

Najskoršie zmeny predchádzajúce demyelinizácii zostávajú kontroverzné. V mozgu pacientov s roztrúsenou sklerózou sa nachádzajú perivaskulárne infiltráty pozostávajúce z lymfocytov, plazmatických buniek a makrofágov v demyelinizovanej aj normálne myelinizovanej bielej hmote. Tieto bunky sa môžu hromadiť v perivenulárnych Virchow-Robinových priestoroch medzi krvnými cievami a mozgovým parenchýmom, ktoré sú spojené s obehovým systémom mozgovomiechového moku. Tieto údaje možno považovať za dôkaz rozhodujúcej patogenetickej úlohy imunitného systému pri roztrúsenej skleróze. Podľa nepriamych znakov sa zápalová reakcia nevyskytuje len ako dôsledok zmien myelínu. Dôkazom toho je prítomnosť podobných perivaskulárnych akumulácií lymfocytov v sietnici bez myelinizovaných vlákien u pacientov s roztrúsenou sklerózou. Pri roztrúsenej skleróze sa pozorujú perivaskulárne infiltráty a ložiskové poruchy hemato-retinálnej bariéry.

Boli navrhnuté rôzne interpretácie mechanizmu deštrukcie myelínu v ložiskách sklerózy multiplex. Niektorí sa domnievajú, že monocyty absorbujú iba fragmenty myelínovej pošvy, ktoré už boli zničené inými faktormi. Iní sa domnievajú, že monocyty sú priamo zapojené do deštrukcie myelínu. Membrány makrofágov obsahujú klatrínom potiahnuté priehlbiny, ktoré susedia s myelínovou pošvou. Predpokladá sa, že práve tu dochádza k Fc-dependentnej interakcii medzi protilátkou a receptorom, ktorá vedie k opsonizácii myelínu monocytmi. Ukázalo sa tiež, že makrofágy priamo prenikajú myelínovou pošvou, čo spôsobuje tvorbu vezikúl v myelíne.

Produkty degradácie myelínu v cytoplazme makrofágov sú markermi akútnej demyelinizácie. Zloženie a ultraštruktúra týchto fragmentov nachádzajúcich sa vo vnútri makrofágov zodpovedajú normálnemu myelínu. Ako rozklad pokračuje, ultraštruktúra sa ničí, tvoria sa kvapôčky neutrálneho tuku a makrofágy nadobúdajú penový vzhľad. Takéto makrofágy miznú z ložísk oveľa pomalšie a sú tam detekované 6 – 12 mesiacov po akútnej demyelinizácii.

„Čerstvé“ ložiská demyelinizácie sa vyznačujú prítomnosťou veľkého počtu buniek, prevažne B buniek, plazmatických buniek, CD4 ⁺ a CD8 ⁺ T lymfocytov a skorých reaktívnych makrofágov, ktoré sa nachádzajú vo vnútri plaku a na jeho okrajoch. Morfologicky možno zistiť akútne axonálne zmeny vo forme globúl. Na periférii lézií sa často pozoruje úplná alebo neúspešná remyelinizácia. Niekedy sa v týchto alebo susedných oblastiach nachádzajú známky opakovanej demyelinizácie. Niekedy je remyelinizovaný celý plak. Takéto plaky sa nazývajú „tieňované“, pretože splývajú s okolitou normálnou bielou hmotou pri makroskopickom vyšetrení aj pri neurozobrazovaní.

Pôvod populácií remyelinizujúcich buniek zostáva neznámy. Zdrojom remyelinizujúcich oligodendrocytov môžu byť zrelé bunky, ktoré unikli deštrukcii v mieste poranenia, bunky, ktoré migrovali zo susednej oblasti, alebo juvenilné oligodendrocyty, ktoré vznikli z prekurzorových buniek. Predpokladá sa, že stupeň deštrukcie zrelých oligodendrocytov určuje remyelinačný potenciál v danom mieste, ktorý môže byť veľmi variabilný. Bolo hlásené, že Schwannove bunky migrujú do miechy a remyelinizujú axóny.

V porovnaní s normálnymi axónmi majú remyelinizované axóny tenšiu myelínovú pošvu so skrátenými myelínovými segmentmi a rozšírenými Ranvierovými uzlinami. Experimentálne údaje ukazujú, že demyelinizované axóny dokážu obnoviť elektrofyziologické funkcie, ale či je to spojené s regresiou symptómov pri skleróze multiplex, zostáva neznáme. Po remyelinácii experimentálne demyelinizovaných axónov pomocou transplantovaných gliových buniek sa pozorovala takmer úplná obnova normálnej vodivosti, čo naznačuje, že transplantácia buniek môže byť účinná pri skleróze multiplex.

Staré lézie s neaktívnymi centrálnymi zónami zvyčajne obsahujú málo makrofágov a iných zápalových buniek, hoci na okrajoch sa môže vyskytnúť aktívna demyelinizácia a zápalová infiltrácia. Chronicky demyelinizované axóny sú uložené v matrici fibróznych astrogliálnych výbežkov, odtiaľ pochádza termín skleróza. Steny ciev môžu byť zhrubnuté hyalinizáciou. Potenciál remyelinácie sa javí v starých léziách nižší ako v čerstvých léziách, pretože obsahujú menej životaschopných oligodendrocytov.

Magnetická rezonancia (MRI) je veľmi citlivá technika na zobrazovanie plakov. Hoci obyčajná MRI spoľahlivo nerozlišuje edém od demyelinizácie, gliózy alebo straty axónov, tieto lézie sa často označujú ako demyelinizačné lézie. Sagitálne, koronálne a axiálne MRI snímky mozgu a miechy umožňujú vyšetrenie topografie lézií u daného pacienta. Sagitálne snímky mozgu najlepšie zobrazujú lézie v corpus callosum a ich rozšírenie superiorne cez optické žiarenie do kôry. Koronálne snímky umožňujú študovať lokalizáciu lézií vo vzťahu k stenám komôr. Axiálne snímky sú najužitočnejšie na lokalizáciu a kvantifikáciu lézií. Lézie sklerózy multiplex sa na T2-vážených snímkach zobrazujú ako hyperintenzívne (biele) oblasti, ktoré dobre kontrastujú s tmavším pozadím normálnej bielej hmoty, ale sú zle odlišné od mozgovomiechového moku (CSF) komôr. Na snímkach s protónovou hustotou majú lézie vyššiu intenzitu ako CSF a zdanlivo intaktná biela hmota, ktoré majú tmavšiu farbu. Na snímkach FLAIR je zvýraznený kontrast medzi léziou a okolitou bielou hmotou.

MPT, MPC a vývoj patologických zmien pri skleróze multiplex

Magnetická rezonancia v dynamickom režime umožňuje získať informácie o vývoji patologických zmien v mozgu v priebehu času. Integritu hematoencefalickej bariéry možno posúdiť pomocou kontrastnej látky - gadolínium-dietientriamínpentaacetátu (Gd-DPTA) - paramagnetického činidla, ktoré zvyšuje relaxačný čas T1 okolitých mobilných vodných protónov, vďaka čomu sa ložiská na T1-vážených obrazoch javia jasnejšie. Priepustnosť hematoencefalickej bariéry je spojená s prítomnosťou vezikúl vo vnútri endotelových buniek, ktoré obsahujú Gd. Štúdie na laboratórnych zvieratách a ľuďoch ukázali, že stupeň kontrastu s Gd-DPTA odráža závažnosť perivaskulárneho zápalu. Séria MRI s podaním Gd-DPTA ukazuje kontrast v ranom štádiu vývoja lézie, ktoré trvá od 2 týždňov do 3 mesiacov. Ako sa lézie de-zvýraznia, úplne zmiznú alebo sa na T2-vážených obrazoch objavia ako hyperintenzívne oblasti.

Lokalizácia lézií na MRI často nezodpovedá klinickým príznakom, hoci aktivita lézií má určitý vzťah s priebehom sklerózy multiplex. Napríklad nové lézie s väčšou pravdepodobnosťou zvyšujú signál pri sekundárne progresívnej skleróze multiplex ako pri primárne progresívnej skleróze multiplex. Tieto zmeny sú viditeľné na T2-vážených aj na T1-vážených snímkach s kontrastnou látkou a naznačujú prítomnosť vazogénneho edému a zvýšeného obsahu extracelulárnej vody. Detekciu aktívnych lézií možno zlepšiť podaním vyššej dávky Gd-DPTA.

Magnetická rezonančná spektroskopia (MRS), ktorá kvantifikuje metabolizmus mozgu in vivo, dokáže určiť integritu axónov pomocou protónovej rezonancie N-acetylaspartátu (NAA) obsiahnutého v neurónoch. Vo väčších léziách (stanovených konvenčnou MRI) a pri závažnejšom ochorení je hladina NAA v léziách nižšia.

Imunopatogenéza sklerózy multiplex

Medzi odborníkmi prevláda názor, že skleróza multiplex je založená na bunkovej imunitnej reakcii namierenej proti jednému alebo viacerým myelínovým antigénom CNS. Histopatologické zmeny v skorom štádiu vývoja demyelinizačnej lézie presvedčivo naznačujú kľúčovú úlohu T lymfocytov. Pomocné T bunky (CD4 lymfocyty) sa v lézii detegujú v skorom štádiu a predpokladá sa, že iniciujú zápalovú kaskádu. Supresorové/cytotoxické T bunky (CD8 lymfocyty) sa nachádzajú na obvode lézie a v perivaskulárnych priestoroch a môžu mať kontraregulačný účinok na prozápalové procesy. Okrem toho sa deteguje lokálne zvýšenie imunitnej reaktivity s expresiou molekúl hlavného histokompatibilného komplexu (MHC) triedy I a II na imunitných aj neimunitných bunkách vrátane astrocytov a vaskulárnych endotelových buniek. Tieto bunky sa teda môžu potenciálne podieľať na imunitnej odpovedi prezentáciou myelínových autoantigénov bunkám CD8 a CD4. Dôležité je, že oligodendrocyty zrejme neexprimujú molekuly MHC triedy I alebo II, čo naznačuje, že nehrajú hlavnú úlohu v imunopatogenéze. Makrofágy prítomné v lézii sa do CNS dostávajú z periférie a/alebo pochádzajú z lokálnych mikrogliálnych buniek.

Hoci špecifický autoantigén pri skleróze multiplex nebol identifikovaný, pracovnou hypotézou je, že ochorenie je založené na proliferatívnej odpovedi T-buniek na jeden alebo viac myelínových antigénov. Špecificita receptorov T-buniek pre myelínové antigény v skorom štádiu nemusí zodpovedať repertoáru receptorov T-buniek v pokročilom štádiu ochorenia, pravdepodobne v dôsledku fenoménu „expanzie epitopov“, v dôsledku ktorého T-bunky in situ získavajú afinitu k širšiemu spektru autoantigénov. Periférne T-bunky získané od pacientov s sklerózou multiplex sú schopné reagovať s viacerými myelínovými antigénmi CNS, vrátane myelínového bázického proteínu (MBP), proteolytického proteínu (PLP), myelín-asociovaného glykoproteínu (MAG) a myelín-oligodendrocytového glykoproteínu (MOG). T-bunky schopné reagovať s MBP a PLB sa však detegujú aj u zdravých jedincov.

Ak je MS spôsobená aktivovanými myelínom senzibilizovanými T bunkami, naznačuje to poruchu mechanizmov imunitnej tolerancie. Centrálna imunitná tolerancia sa vytvára už v ranom štádiu týmusu a zahŕňa pozitívnu aj negatívnu selekciu T buniek rozpoznávajúcich antigény MHC, čím sa eliminujú tie s afinitou k autoantigénom. Periférna imunitná tolerancia sa udržiava aktívnym potlačením potenciálne autoreaktívnych buniek. Zostáva neznáme, ako sa vyvíja tolerancia voči antigénom CNS, pretože CNS je normálne „privilegovanou zónou“ pre imunitný systém. Dôkaz, že T bunky kontaktujú MHC mimo CNS, pochádza z objavu génu Golli-MBP (exprimovaného v oligodendrocytových líniách). Tento gén, ktorý je exprimovaný vo fetálnom týmuse, slezine a leukocytoch, môže byť zapojený do mechanizmov pozitívnej alebo negatívnej selekcie MBP-reaktívnych T buniek v týmuse.

Boli vykonané špecifické štúdie s cieľom zistiť, či je počet patogénnych klonov T-buniek u pacientov s roztrúsenou sklerózou obmedzený. Väčšina týchto štúdií skúmala špecifickosť alfa-beta reťazca T-bunkového receptora pomocou testov preskupenia génov a proliferácie indukovanej antigénom. Zdrojmi T-buniek v týchto štúdiách boli mozgové tkanivo, mozgovomiechový mok a periférna krv. V niektorých prípadoch roztrúsenej sklerózy a EAE u hlodavcov bol identifikovaný obmedzený repertoár variabilnej oblasti alfa-beta reťazca receptora aktivovaných T-buniek, čo môže odrážať špecifickú reaktivitu na určité fragmenty MBP. Porovnanie MBP-reaktívnych T-buniek u rôznych pacientov a laboratórnych druhov zvierat odhaľuje širokú variabilitu v expresii génov receptora a špecifickosti MBP. Skutočnosť, že jedinci s HLA DR2+ majú vyššie riziko vzniku sklerózy multiplex, poukazuje na dôležitosť interakcie so špecifickými T-bunkovými receptormi. Steinman a kol. (1995) ukázali, že u jedincov s HLA DR2+ sú odpovede B-buniek a T-buniek zamerané hlavne proti určitým fragmentom peptidového reťazca MBP (od 84 do 103 aminokyselín).

Takéto štúdie majú praktické využitie, pretože umožňujú vyvinúť peptidy, ktoré dokážu blokovať alebo stimulovať ochranné reakcie ovplyvnením interakcie receptor-antigén-MHC T-buniek, ktorá spúšťa patologický proces. Tento prístup, využívajúci množstvo rôznych peptidov, bol testovaný pri EAE a v klinických štúdiách u pacientov s roztrúsenou sklerózou. Aj iné podtypy T-buniek môžu hrať patogenetickú úlohu pri skleróze multiplex. V léziách sklerózy multiplex sa teda našli T-bunky nesúce receptory s reťazcami gama-delta (skôr než s reťazcami alfa-beta charakteristickými pre bunky CD4 a CD8).

Dá sa predpokladať, že autoimunitná reakcia pri skleróze multiplex zahŕňa množstvo patofyziologických mechanizmov, vrátane väzby vírusových alebo bakteriálnych antigénov na receptory T-buniek, ktoré sú potenciálne schopné interakcie s myelínovými autoantigénmi (molekulárna mimikry), alebo polyklonálnej aktivácie T-buniek spôsobenej väzbou na mikrobiálne toxíny (superantigény) so spoločnými beta-reťazcami receptorov.

Skorý štádium vývoja demyelinácie môže byť diapedéza aktivovaných lymfocytov cez tesné spojenia endotelových buniek v mozgu s penetráciou do perivaskulárnych priestorov. Ako už bolo spomenuté, endotelové bunky môžu hrať úlohu v imunitnej odpovedi prezentovaním antigénu v komplexe s receptormi MHC triedy I a II T bunkám. Endotelové bunky mozgu sú schopné uľahčiť penetráciu T buniek cez hematoencefalickú bariéru expresiou zvýšeného množstva adhéznych molekúl, vrátane ICAM-1 (intracelulárna adhézna molekula) a VCAM (molekuly adhézie cievnych buniek), ktoré sa viažu na zodpovedajúce ligandy, konkrétne LFA-1 (antigén funkcie lymfocytov) a VLA-4 (antigén veľmi neskorej aktivácie). Aktivované lymfocyty tiež exprimujú špeciálnu triedu enzýmov nazývaných matrixové metaloproteinázy, ktoré katalyzujú rozklad kolagénu typu IV v extracelulárnej matrici a uľahčujú migráciu.

Na iniciácii, udržiavaní a regulácii lokálnej imunitnej odpovede sa podieľa množstvo koreceptorov a cytokínov. Trimolekulárny komplex T-bunkového receptora, antigénu a MHC poskytuje špecifickosť imunitnej odpovede. Na aktiváciu T-buniek sú však potrebné ďalšie signály sprostredkované receptormi. Jedným z takýchto signálov je interakcia koreceptora B7.1 na antigén prezentujúcich bunkách s jeho ligandom (CTIA-4) na lymfocytoch. Pri absencii tejto interakcie koreceptora T-bunka nereaguje na antigén, ktorý jej je prezentovaný. Blokovanie tejto interakcie pomocou CTIA-4Ig môže zabrániť EAE a odmietnutiu štepu. Preto môže byť toto jeden zo sľubných prístupov k liečbe MS.

Iné signály sprostredkované cytokínmi v lokálnom mikroprostredí CNS môžu určovať zapojenie určitých podtypov efektorových buniek do reakcie a interakcií medzi nimi. T-pomocné bunky (CD4 ⁺ bunky) sa teda diferencujú na fenotyp Th1 v prítomnosti gama interferónu (IFN) a interleukínu 12 (IL-12) a následne môžu produkovať IL-2 a gama interferón. Hlavnou funkciou buniek Th1 je implementácia oneskorenej precitlivenosti, ktorá vedie k aktivácii makrofágov. Predpokladá sa, že bunky Th1 hrajú kľúčovú úlohu v patologickom procese pri skleróze multiplex. T-pomocné bunky (CD4 ⁺ bunky) s fenotypom Th2 sa podieľajú na tvorbe protilátok B bunkami a tento podtyp T-buniek produkuje IL-4, -5, -6 a -10. Bol identifikovaný aj fenotyp Th3, ktorý produkuje transformujúci rastový faktor beta (TGFP).

Je známe, že INF stimuluje makrofágy k uvoľňovaniu tumor nekrotizujúceho faktora beta (TNFP alebo lymfotoxín), ktorý spôsobuje apoptózu v kultúre oligodendrocytov. Okrem toho gama interferón aktivuje a zvyšuje mikrobicídne funkcie makrofágov a indukuje expresiu molekúl MHC triedy II na rôznych bunkách v CNS, vrátane endotelových buniek, astrocytov a mikroglií. Okrem toho aktivované makrofágy exprimujú molekuly MHC triedy II a Fc receptory a produkujú IL-1 a TNFa, ktoré sa tiež môžu podieľať na patogenéze sklerózy multiplex.

Interferón gama (interferón typu II) na liečbu sklerózy multiplex

Imunostimulačný účinok INFu sa považuje za ústredný v patogenéze sklerózy multiplex. Počas exacerbácie sklerózy multiplex sa zisťuje zvýšená aktivita buniek vylučujúcich INFu v nestimulovaných aj MBP-stimulovaných kultúrach periférnych mononukleárnych buniek. Existujú správy o zvýšenej expresii INFu predchádzajúcej objaveniu sa príznakov exacerbácie, ako aj o zvýšenej hladine INFu v aktívnych ložiskách sklerózy multiplex. Okrem toho INFu podporuje expresiu adhéznych molekúl na endotelových bunkách a zvyšuje proliferačnú odpoveď CD4+ buniek na mitogénnu stimuláciu prostredníctvom transmembránového iónového kanála. Tento jav môže mať určitú koreláciu s priebehom ochorenia, ktorá sa hodnotí dynamikou symptómov a údajmi MRI.

Experimentálne údaje naznačujú, že pri chronickej progresívnej skleróze multiplex dochádza k zvýšenej produkcii IL-12, čo môže následne podporiť zvýšenie produkcie INF stimulovanými bunkami CD4 ⁺. V klinickej štúdii u pacientov s relapsujúcou sklerózou multiplex spôsobilo podávanie INF počas prvého mesiaca exacerbácie, ktoré si vynútili ukončenie ďalšieho testovania. Pacienti preukázali INF-dependentný nárast počtu aktivovaných monocytov (HLA-DR2+) v periférnej krvi.

Imunokorekcia pri skleróze multiplex

Jednou z metód imunokorekcie pri skleróze multiplex môže byť použitie T-supresorov (CD8 ⁺ bunky). Okrem toho sa ukázalo, že množstvo cytokínov je schopných znížiť zápalovú demyelinizáciu. Najdôležitejšie z nich sú INF a INFa (interferóny typu I). V aktívnych ložiskách demyelinizácie sa pomocou špeciálneho farbenia detegujú INFa a INFa v makrofágoch, lymfocytoch, astrocytoch, endotelových bunkách a INFa je dominantným cytokínom v endotelových bunkách nepostihnutej bielej hmoty. INFa blokuje niektoré prozápalové účinky INFa, vrátane expresie antigénov MHC triedy II v kultúre ľudských astrocytov a v iných experimentálnych modeloch indukuje expresiu HLA-DR na bunkách. Okrem toho INFa zabraňuje vzniku EAE u laboratórnych zvierat po systémovom alebo intratekálnom podaní zodpovedajúcich antigénov a zvyšuje supresorovú funkciu buniek in vitro.

Elektrofyziológia demyelinizácie pri skleróze multiplex

Množstvo patofyziologických zmien bráni vedeniu akčných potenciálov pozdĺž demyelinizovaných, ale štrukturálne intaktných axónov. Bez myelínového puzdra s vysokým odporom a nízkou vodivosťou nie je axón schopný dodať dostatočný elektrický výboj na vyvolanie depolarizácie membrány v Ranvierovom uzle. Zhoršené rýchle saltátorové vedenie z jedného uzla do druhého vedie k zníženej rýchlosti a bloku vedenia. Klinicky sa to najlepšie demonštruje vyšetrením zrakových nervov a chiazmy. Testovanie vizuálnych evokovaných potenciálov (VEP) zahŕňa meranie okcipitálneho signálu (P100) pomocou povrchových EEG elektród v reakcii na meniacu sa vizuálnu stimuláciu. Zvýšená latencia P100 nastáva v dôsledku demyelinizácie a zápalu optických dráh pri akútnej optickej neuritíde. Latencia P100 často zostáva patologicky predĺžená aj po návrate zraku do normálu. Môže byť predĺžená aj bez anamnézy straty zraku, čo odráža subklinickú demyelinizáciu zrakového nervu. Iné evokované potenciály podobne hodnotia vedenie pozdĺž sluchových a somatosenzorických myelinizovaných aferentných dráh. Demyelinizácia spôsobuje aj ďalšie klinicky významné neurofyziologické zmeny. Časová disperzia akčných potenciálov vyplývajúca z rôzneho stupňa demyelinizácie vedie k rozdielom v rýchlosti vedenia medzi susednými axónmi. Predpokladá sa, že to je dôvod, prečo sa vibračná citlivosť stráca skôr ako pri iných modalitách pri léziách periférneho a centrálneho myelínu.

Destabilizácia membrány demyelinizovaného axónu môže spôsobiť autonómne lokálne generovanie akčných potenciálov a prípadne abnormálny efaptický prenos z jedného axónu na druhý. Tento jav môže byť základom vzniku „pozitívnych“ symptómov vrátane parestézie, bolesti a paroxyzmálnych dyskinéz. Tieto zmeny často dobre reagujú na liečbu blokátormi sodíkových kanálov, ako je karbamazepín alebo fenytoín. Reverzibilné teplotne závislé zmeny funkcie demyelinizovaných axónov môžu vysvetľovať zhoršenie symptómov sklerózy multiplex so zvyšujúcou sa telesnou teplotou.

[ 28 ], [ 29 ], [ 30 ], [ 31 ], [ 32 ], [ 33 ]

Molekulárna organizácia myelinizovaných axónov

Membrána axónu v oblasti uzla je vhodná na generovanie akčných potenciálov, zatiaľ čo membrána medzi uzlami je relatívne odolná voči depolarizácii. Hlavným znakom membrány v oblasti uzla je, že hustota sodíkových kanálov je tu 100-krát vyššia ako v iných častiach axónu. Oblasť uzla tiež obsahuje pomalé draslíkové kanály, ktoré modulujú predĺženú depolarizáciu, ku ktorej dochádza počas vysokofrekvenčného výboja. Axónová membrána v oblasti susediacej s uzlom sa vyznačuje relatívne vysokou hustotou rýchlych draslíkových kanálov, ktorých aktivácia vedie k rýchlej hyperpolarizácii membrány axónu. Tento mechanizmus zabraňuje opakovanej aberantnej excitácii oblasti uzla. Vzhľadom na nízku hustotu sodíkových kanálov v myelinizovaných oblastiach axónu vedie demyelinizácia k tomu, že impulz sa na tomto mieste stráca bez toho, aby spôsobila depolarizáciu impulzov v axónoch, ktoré nedávno prešli demyelinizáciou.

Zmeny pozorované v chronicky demyelinizovaných axónoch môžu prispieť k čiastočnému obnoveniu vedenia, čo vedie k symptomatickej úľave po exacerbácii. Kontinuálne (ale nie saltátorové) vedenie je možné obnoviť zvýšením hustoty sodíkových kanálov v demyelinizovaných oblastiach axónu. Hoci zdroj týchto ďalších kanálov nie je známy, môžu byť tvorené v tele bunky alebo astrocytoch susediacich s demyelinizovaným segmentom.

Ukázalo sa, že 4-aminopyridín (4-AP), ktorý blokuje rýchle draslíkové kanály, je schopný zlepšiť vedenie vzruchov pozdĺž demyelinizovaných vlákien. Zároveň má 4-AP minimálny vplyv na intaktné axóny, pretože myelín, ktorý pokrýva rýchle draslíkové kanály, ich robí pre liek neprístupnými. Klinický účinok 4-AP bol potvrdený v štúdiách u pacientov s roztrúsenou sklerózou a Lambert-Eatonovým myastenickým syndrómom. U pacientov s roztrúsenou sklerózou liek zlepšil objektívne ukazovatele zrakových funkcií vrátane latentného obdobia VEP, kontrastnej citlivosti a ďalších neurologických funkcií. Priaznivá odpoveď na liek sa častejšie pozorovala u pacientov s teplotne závislými príznakmi, s dlhším trvaním ochorenia a závažnejším neurologickým defektom. Schopnosť 4-AP znižovať prah vedenia vzruchov sa prejavuje aj vo výskyte niektorých vedľajších účinkov, vrátane parestézie, závratov, úzkosti a zmätenosti a pri vysokých sérových koncentráciách - generalizovaných tonicko-klonických záchvatov. V súčasnosti prebiehajú klinické skúšky tohto lieku pri roztrúsenej skleróze.