Roztroušená skleróza - příčiny a patogeneze

Příčiny roztroušené sklerózy

Příčina roztroušené sklerózy zůstává neznámá. Neexistují žádné přesvědčivé důkazy o tom, že by virus nebo jiný infekční agens byl jedinou příčinou tohoto onemocnění. Viry jsou však považovány za nejpravděpodobnější etiologický faktor onemocnění, což bylo podpořeno epidemiologickými daty a některými jejich dobře známými vlastnostmi. Některé viry mohou ovlivnit stav imunitního systému, přetrvávat v latentní formě v CNS a způsobovat demyelinizaci v CNS. Navíc podle některých údajů mají pacienti s roztroušenou sklerózou změněnou imunitní reaktivitu na některé běžné viry, včetně zvýšené reakce na viry spalniček. Subakutní sklerotizující panencefalitida, vzácná komplikace infekce spalniček, která se projevuje mnoho let po zdánlivě příznivém vyřešení onemocnění, může sloužit jako model perzistence virů v CNS. Některé viry a některé bakterie mohou být spojeny s rozvojem akutní diseminované encefalomyelitidy (ADEM). Obvykle se jedná o monofázické demyelinizační onemocnění, patologicky podobné, ale ne identické s roztroušenou sklerózou. Virus psí morky, který je blízce příbuzný viru spalniček, byl považován za Kurtzkeho „primární afekt roztroušené sklerózy“, kterou se původní obyvatelé Faerských ostrovů nakazili od psů, které na ostrovy přivezly britské jednotky. Virus Theilerovy myší encefalomyelitidy, pikornavirus, je experimentálním modelem demyelinace CNS u hlodavců, jejich přirozených hostitelů.

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

Faktory prostředí

S rozvojem roztroušené sklerózy jsou spojovány faktory prostředí, včetně expozice virovým a bakteriálním agens, jako je virus Epstein-Barrové (EBV), lidský herpesvirus typu 6 a Mycoplasma pneumoniae [ 5 ], stejně jako kouření [ 6 ], nedostatek vitamínů [ 7 ], strava [ 8 ], [ 9 ] a expozice UV záření [ 10 ].

Cizí agens mohou mít jaderný antigen, který je strukturně homologní se složkami myelinové pochvy, jako je proteolipidový protein, myelinový bazický protein a myelinem asociovaný glykoprotein. Když jsou tedy imunitní buňky aktivovány těmito patogeny, dochází k poškození myelinové pochvy.

V současné době existují důkazy o tom, že kouření hraje důležitou roli ve vývoji roztroušené sklerózy v důsledku tvorby oxidu dusnatého (NO) a oxidu uhelnatého (CO). NO je toxický rozpustný plyn, který v patologických koncentracích může poškozovat neurony a oligodendrocyty [ 11 ], [ 12 ]. Peroxidace lipidů a poškození mitochondrií indukovaná NO může vést k apoptóze oligodendrocytů, axonální degeneraci a demyelinaci [ 13 ].

Předchozí studie ukázala, že expozice CO vede k blokování okysličení tkání [ 14 ], degradaci myelinové bazické bílkoviny (MBP) a poškození axonů, jakož i k následné zánětlivé reakci včetně invaze aktivovaných mikroglií a CD4+ lymfocytů do CNS, což vede k demyelinaci [ 15 ].

Nedostatek vitamínů (zejména vitamínů D a B12) je považován za rizikový faktor pro roztroušenou sklerózu. Vitamín D je skupina sekosteroidů rozpustných v tucích, která zahrnuje vitamín D3 (cholekalciferol) a vitamín D2 (ergokalciferol). Cholekalciferol může být produkován v kůži ultrafialovým zářením B na 7-dehydrocholesterolu, který je prekurzorem cholekalciferolu.

V játrech se cholekalciferol přeměňuje na prohormon kalcidiol [25(OH)D3] jaterní hydroxylací. V ledvinách se v důsledku renální hydroxylace část kalcidiolu nahrazuje kalcitriolem, což je biologicky aktivní forma vitaminu D. V oběhu se kalcitriol váže na protein vázající vitamin D a je transportován do různých cílových tkání, odkud se váže na specifické intracelulární receptory a hraje důležitou roli v buněčné proliferaci a diferenciaci [ 16 ]. Kromě toho hraje tento vitamin roli v genové expresi a imunitní regulaci [ 17 ], stejně jako v indukci apoptózy B-lymfocytů [ 18 ], syntéze IL-10 [ 19 ] a potlačení prozánětlivých cytokinů, jako je IFN-γ [ 20 ] a IL-2 [ 21 ].

Vitamin B12 je důležitým faktorem při tvorbě složek myelinové pochvy. Nedostatek tohoto vitaminu může být tedy hlavní příčinou neurologických onemocnění, jako je roztroušená skleróza. Výsledky předchozí studie pacientů s roztroušenou sklerózou ukázaly, že suplementace vitaminem B12 zlepšila klinický průběh roztroušené sklerózy [ 22 ].

Kromě nedostatku vitamínů bylo krátkodobé vystavení slunečnímu záření identifikováno jako potenciální rizikový faktor pro rozvoj roztroušené sklerózy. Výsledky předchozí studie prokázaly inverzní souvislost mezi vystavením ultrafialovému záření a výskytem roztroušené sklerózy. Tento vztah podporuje skutečnost, že sluneční světlo je hlavním zdrojem vitamínu D3 a prostřednictvím indukce T-regulačních (Treg) buněk a protizánětlivých cytokinů, jako jsou IL-10 a TNF-α, může mít imunomodulační účinky na lidský organismus. MS [ 23 ].

Podle předchozích zpráv může být strava faktorem prostředí podílejícím se na rozvoji roztroušené sklerózy [ 24 ]. Studie prokázaly významnou negativní souvislost mezi rizikem roztroušené sklerózy a vysokým příjmem ryb [ 25 ], pozitivní významnou souvislost mezi vysokým příjmem kalorií na bázi živočišných tuků a rizikem roztroušené sklerózy [ 26 ], nevýznamně snížené riziko mezi výskytem roztroušené sklerózy a vyšším příjmem kyseliny linolové v rybách a pozitivní významnou souvislost mezi obezitou u dospívajících dívek a rizikem roztroušené sklerózy [ 27 ].

Možné mechanismy virem indukované demyelinizace

• Přímá virová expozice
• Penetrace viru do oligodendrocytů nebo Schwannových buněk způsobuje demyelinizaci buněčnou lýzou nebo změnou buněčného metabolismu.
• Zničení myelinové membrány virem nebo jeho produkty
• Virem indukovaná imunitní odpověď
• Produkce protilátek a/nebo buněčná odpověď na virové antigeny na buněčné membráně
• Senzibilizace hostitelského organismu na myelinové antigeny
• Rozpad myelinu v důsledku infekce, přičemž fragmenty vstupují do celkového krevního oběhu
• Začlenění myelinových antigenů do virové obálky
• Modifikace antigenů myelinové membrány
• Zkříženě reagující antigeny viru a myelinových proteinů
• Demyelinizace jako vedlejší proces
• Dysfunkce regulačních mechanismů imunitního systému pod vlivem virů

Onemocnění podobné spinální roztroušené skleróze je způsobeno retrovirem, lidským T-buněčným lymfotropním virem typu 1. Toto onemocnění je v různých geografických oblastech známé jako tropická spastická paraparéza nebo myelopatie asociovaná s HIV. Jak tropická spastická paraparéza, tak myelopatie asociovaná s HIV jsou pomalu progresivní myelopatie charakterizované vaskulopatií a demyelinizací. Důkazy o tom, že roztroušenou sklerózu způsobuje retrovir, zůstávají neprůkazné, a to i přes skutečnost, že u některých pacientů s roztroušenou sklerózou byly identifikovány sekvence DNA lidského T-buněčného lymfotropního viru typu 1. Byla také popsána masivní demyelinizace spojená se subakutní infekcí virem herpes simplex typu 6. Existují určité důkazy o tom, že na rozvoji roztroušené sklerózy se mohou podílet určité bakterie, zejména chlamydie, ale i to vyžaduje potvrzení.

Role genetických faktorů ve vývoji roztroušené sklerózy

Roli rasových a etnických faktorů při formování predispozice k roztroušené skleróze je obtížné oddělit od vlivu vnějších faktorů. Potomci imigrantů ze Skandinávie a západní Evropy, charakterizovaných vysokým rizikem roztroušené sklerózy, se tak usadili v Kanadě, severních a západních oblastech Spojených států, kde je také zaznamenán relativně vysoký výskyt roztroušené sklerózy. Ačkoli se Japonsko nachází ve stejné vzdálenosti od rovníku, výskyt roztroušené sklerózy v této zemi je nízký. Řada studií navíc ukázala, že riziko vzniku onemocnění se liší u různých etnických skupin žijících ve stejné oblasti. Například onemocnění je vzácné u černochů Afričanů a není známo u některých etnicky čistých populací domorodých obyvatel, včetně Eskymáků, Inuitů, Indiánů, australských domorodců, kmene Maorů na Novém Zélandu nebo kmene Sámů.

Genetické markery predispozice k roztroušené skleróze byly identifikovány ve studiích dvojčat a familiárních případů onemocnění. V západních zemích je riziko vzniku onemocnění u příbuzných prvního stupně pacienta 20–50krát vyšší než průměr v populaci. Míra shody u jednovaječných dvojčat je podle několika studií přibližně 30 %, zatímco u dvouvaječných dvojčat a dalších sourozenců je nižší než 5 %. Navíc bylo prokázáno, že míra shody u jednovaječných dvojčat může být vyšší, pokud se vezmou v úvahu případy, kdy magnetická rezonance (MRI) odhalí asymptomatické léze v mozku. Tyto studie nezaznamenaly závislost klinických projevů nebo závažnosti onemocnění na jeho familiární povaze. Specifické geny spojené s roztroušenou sklerózou nebyly identifikovány a typ přenosu onemocnění odpovídá polygenní dědičnosti.

Screening genomu

Probíhají multicentrické studie screenující celý genom s cílem identifikovat možné geny roztroušené sklerózy. Tyto studie již otestovaly více než 90 % lidského genomu, ale nepodařilo se jim detekovat genetické markery pro toto onemocnění. Zároveň byla identifikována genetická vazba s HLA oblastí na krátkém raménku chromozomu 6 (6p21), což se shoduje s údaji o zvýšené predispozici k roztroušené skleróze u jedinců nesoucích určité HLA alely. Ačkoli američtí a britští vědci prokázali mírnou vazbu s HLA oblastí, kanadští vědci takovou vazbu nenašli, ale stejně jako finští vědci zjistili silnou vazbu s genem lokalizovaným na krátkém raménku chromozomu 5. Je známo, že některé HLA alely jsou spojeny s vyšším rizikem roztroušené sklerózy, zejména haplotyp HLA-DR2 (podtyp Drw15). Riziko vzniku roztroušené sklerózy u bílých Evropanů a Severoameričanů nesoucích alelu DR2 je čtyřikrát vyšší než průměr populace. Prediktivní hodnota tohoto znaku je však omezená, protože 30–50 % pacientů s roztroušenou sklerózou je DR2-negativních, zatímco DR2 se vyskytuje u 20 % běžné populace.

Další rizikové faktory pro rozvoj roztroušené sklerózy

Riziko vzniku roztroušené sklerózy u mladých žen je dvakrát vyšší než u mužů. Po 40. roce věku se však poměr pohlaví u pacientů s roztroušenou sklerózou vyrovnává. Období nejvyššího rizika vzniku onemocnění je ve 2. až 6. dekádě života, ačkoli případy roztroušené sklerózy byly hlášeny i u malých dětí a starších osob. Podle několika studií se roztroušená skleróza v dětství významně neliší od onemocnění u dospělých ani klinickými projevy, ani průběhem. Po 60. roce věku se roztroušená skleróza rozvíjí vzácně a v některých klinických sériích tyto případy tvoří méně než 1 % z celkového počtu případů onemocnění.

Vyšší socioekonomický status je spojen s vyšším rizikem onemocnění a předchozí virová infekce je spojena s exacerbacemi onemocnění. Bylo navrženo, že fyzické trauma může být příčinou roztroušené sklerózy, ale tento názor je kontroverzní, protože taková souvislost nebyla přesvědčivě potvrzena ani retrospektivními, ani prospektivními studiemi. Studie průběhu onemocnění v těhotenství ukazují, že aktivita onemocnění v tomto období klesá, ale v prvních 6 měsících po porodu se riziko exacerbací onemocnění zvyšuje.

Myelino-oligodendocytární komplex

Myelin je komplexní, metabolicky aktivní, vrstevnatá pochva obklopující axony o velkém průměru. Je tvořena dvojvrstvými membránovými výrůstky oligodendrocytů (v CNS) a Schwannových buněk (v periferním nervovém systému - PNS). Vnitřní vrstva pochvy je vyplněna cytoplazmou odpovídajících buněk tvořících myelin. Ačkoli je myelinová pochva citlivá na přímé poškození, může trpět i při poškození buněk, které ji tvoří. Myelinová pochva v CNS a PNS má odlišnou citlivost na zánětlivé poškození. Zároveň je myelin v PNS méně často poškozen demyelinací CNS a naopak. Rozdíly mezi myelinem CNS a PNS lze také sledovat ve složení strukturních proteinů, antigenní struktuře a funkčních vztazích s odpovídajícími buňkami. V myelinu CNS je hlavním strukturním proteinem proteolipidový protein (50 %), který kontaktuje extracelulární prostor. Dalším nejčastějším je myelinový bazický protein (30 %), který je lokalizován na vnitřním povrchu dvojvrstvé membrány. Jiné proteiny, ačkoli přítomné v malém množství, mohou také hrát antigenní roli v imunopatogenezi roztroušené sklerózy. Patří mezi ně myelinem asociovaný glykoprotein (1 %) a myelinem oligodendrocytový glykoprotein (méně než 1 %).

Protože myelino-oligodendrocytový komplex CNS pokrývá více axonů než myelino-lemmocytový komplex PNS, je citlivější na poškození. V CNS tak jeden oligodendrocyt může myelinizovat až 35 axonů, zatímco v PNS je na axon jedna Schwannova buňka.

Myelin je látka s vysokým odporem a nízkou vodivostí, která spolu s nerovnoměrným rozložením sodíkových kanálů zajišťuje generování akčních potenciálů v určitých specializovaných oblastech axonu - Ranvierových uzlech. Tyto uzly se tvoří na hranici dvou oblastí pokrytých myelinem. Depolarizace membrány axonu probíhá pouze v oblasti Ranvierova uzlu, v důsledku čehož se nervový impuls pohybuje po nervovém vlákně v diskrétních skokech - z uzlu do uzlu - tento rychlý a energeticky úsporný způsob vedení se nazývá saltační vedení.

Vzhledem k tomu, že myelin-oligodendrocytový komplex je citlivý na řadu škodlivých faktorů - metabolických, infekčních, ischemicko-hypoxických, zánětlivých - je demyelinizace možná u řady onemocnění. Společným rysem demyelinizačních onemocnění je destrukce myelinové pochvy s relativním zachováním axonů a dalších podpůrných prvků. V procesu diagnostiky roztroušené sklerózy je nutné vyloučit řadu dalších účinků, včetně otravy oxidem uhelnatým nebo jinými toxickými látkami, dysfunkce jater, nedostatku vitaminu B12, virových infekcí nebo postvirových reakcí. Primární zánětlivá demyelinizace u roztroušené sklerózy neboli ADEM je charakterizována perivaskulární infiltrací zánětlivých buněk a multifokálním rozložením lézí v subkortikální bílé hmotě, přičemž ložiska mohou být symetrická nebo splývavá.

Patomorfologie roztroušené sklerózy

Důležité informace o roztroušené skleróze byly získány ze srovnávacího histologického vyšetření demyelinizačních lézí (plaků) různého stáří u stejného pacienta, stejně jako ze srovnání pacientů s různými klinickými charakteristikami a průběhem. Někteří pacienti zemřeli v důsledku fulminantního průběhu nedávné roztroušené sklerózy, jiní na doprovodná onemocnění nebo komplikace v pozdním stádiu onemocnění.

Makroskopické změny v mozku a míše u roztroušené sklerózy obvykle nejsou výrazné. Zaznamenává se pouze mírná atrofie mozkové kůry s dilatací komor, stejně jako atrofie mozkového kmene a míchy. Na ventrálním povrchu mostu, prodloužené míchy, corpus callosum, zrakových nervů a míchy lze detekovat husté růžovošedé prohlubně naznačující přítomnost plaků pod nimi. Plaky se nacházejí v bílé hmotě, někdy i v šedé hmotě mozkové. Plaky se nejčastěji nacházejí v určitých oblastech bílé hmoty - například v blízkosti malých žil nebo postkapilárních venul. Často se detekují v blízkosti postranních komor - v těch oblastech, kde podél vnitřních stěn probíhají subependymální žíly, a také v mozkovém kmeni a míše - kde piální žíly sousedí s bílou hmotou. Jednotlivé plaky v periventrikulární zóně mají často tendenci se srážet, jak se zvětšují, zejména v oblasti zadních rohů postranních komor. Diskrétní vejčité plaky v bílé hmotě hemisfér, orientované kolmo k komorám, se nazývají Dawsonovy prsty. Histologicky se jedná o omezené zánětlivé zóny s demyelinizací nebo bez ní, které obklopují parenchymatózní žíly a odpovídají jejich radiálnímu průběhu hluboko do bílé hmoty.

Klinické a patologické údaje naznačují, že při demyelinizačním onemocnění jsou často postiženy zrakové nervy a krční mícha. Předpokládá se, že častá tvorba plaků v těchto strukturách je vysvětlena mechanickým natahováním, ke kterému dochází při pohybech očí nebo flexi krku, ale platnost této hypotézy nebyla prokázána. Často jsou postiženy i některé další oblasti mozku - dno čtvrté komory, periakveduktální zóna, corpus callosum, mozkový kmen a mozečkové dráhy. Může být postiženo i spojení šedé a bílé hmoty mozkových hemisfér (kortikomedulární junkční zóna), ale subkortikální U-tvarované junkce obvykle zůstávají neporušené.

Multifokální demyelinizace je u roztroušené sklerózy pravidlem. V pitevní sérii 70 pacientů s roztroušenou sklerózou mělo pouze 7 % pacientů poškození mozku (s výjimkou patologie zrakového nervu) bez postižení míchy a pouze 13 % pacientů mělo poškození míchy bez postižení mozku.

Histologické změny u roztroušené sklerózy

Nejranější změny předcházející demyelinaci zůstávají kontroverzní. V mozku pacientů s roztroušenou sklerózou se nacházejí perivaskulární infiltráty sestávající z lymfocytů, plazmatických buněk a makrofágů v demyelinizované i normálně myelinizované bílé hmotě. Tyto buňky se mohou hromadit v perivenulárních Virchowových-Robinových prostorech mezi krevními cévami a mozkovým parenchymem, které jsou propojeny s likvorovým oběhem. Tato data lze považovat za důkaz rozhodující patogenetické role imunitního systému u roztroušené sklerózy. Podle nepřímých znaků se zánětlivá reakce nevyskytuje pouze v důsledku změn myelinu. To dokazuje přítomnost podobných perivaskulárních akumulací lymfocytů v sítnici, zbavené myelinizovaných vláken, u pacientů s roztroušenou sklerózou. U roztroušené sklerózy jsou pozorovány perivaskulární infiltráty a ložiskové poruchy hematoretinální bariéry.

Byly navrženy různé interpretace mechanismu destrukce myelinu v ložiskách roztroušené sklerózy. Někteří se domnívají, že monocyty absorbují pouze fragmenty myelinové pochvy, které již byly zničeny jinými faktory. Jiní se domnívají, že monocyty se přímo podílejí na destrukci myelinu. Membrány makrofágů obsahují klatrinem potažené prohlubně, které sousedí s myelinovou pochvou. Předpokládá se, že právě zde dochází k Fc-dependentní interakci mezi protilátkou a receptorem, která vede k opsonizaci myelinu monocyty. Bylo také prokázáno, že makrofágy přímo pronikají myelinovou pochvou, což způsobuje tvorbu vezikul uvnitř myelinu.

Produkty degradace myelinu v cytoplazmě makrofágů jsou markery akutní demyelinizace. Složení a ultrastruktura těchto fragmentů umístěných uvnitř makrofágů odpovídá normálnímu myelinu. S postupujícím rozkladem se ultrastruktura ničí, tvoří se kapičky neutrálního tuku a makrofágy získávají pěnivý vzhled. Takové makrofágy mizí z ložisek mnohem pomaleji a jsou tam detekovány 6–12 měsíců po akutní demyelinizaci.

„Čerstvá“ ložiska demyelinizace se vyznačují přítomností velkého množství buněk, převážně B buněk, plazmatických buněk, CD4 ⁺ a CD8 ⁺ T lymfocytů a časně reaktivních makrofágů, které se nacházejí uvnitř plaku a na jeho okrajích. Morfologicky lze detekovat akutní axonální změny ve formě globul. Na periferii lézí je často pozorována úplná nebo abortivní remyelinizace. Někdy se v těchto nebo přilehlých oblastech nacházejí známky opakované demyelinizace. Někdy je remyelinizován celý plak. Takové plaky se nazývají „stíněné“, protože splývají s okolní normální bílou hmotou jak při makroskopickém vyšetření, tak při neurozobrazování.

Původ populací remyelinizujících buněk zůstává neznámý. Zdrojem remyelinizujících oligodendrocytů mohou být zralé buňky, které unikly destrukci v místě poranění, buňky, které migrovaly z přilehlé oblasti, nebo juvenilní oligodendrocyty, které vznikly z prekurzorových buněk. Předpokládá se, že stupeň destrukce zralých oligodendrocytů určuje remyelinační potenciál v daném místě, který může být velmi variabilní. Bylo popsáno, že Schwannovy buňky migrují do míchy a remyelinizují axony.

Ve srovnání s normálními axony mají remyelinizované axony tenčí myelinovou pochvu se zkrácenými myelinovými segmenty a rozšířenými Ranvierovými uzly. Experimentální data ukazují, že demyelinizované axony mohou obnovit elektrofyziologické funkce, ale zda je to spojeno s regresí symptomů u roztroušené sklerózy, zůstává neznámé. Po remyelinizaci experimentálně demyelinizovaných axonů pomocí transplantovaných gliových buněk byla pozorována téměř úplná obnova normální vodivosti, což naznačuje, že transplantace buněk může být účinná u roztroušené sklerózy.

Staré léze s neaktivními centrálními zónami obvykle obsahují málo makrofágů a dalších zánětlivých buněk, ačkoli na okrajích se může vyskytnout aktivní demyelinizace a zánětlivá infiltrace. Chronicky demyelinizované axony jsou uloženy v matrici fibrózních astrogliálních výběžků, odtud termín skleróza. Stěny cév mohou být ztluštěny hyalinizací. Potenciál remyelinizace se zdá být u starých lézí nižší než u čerstvých, protože obsahují méně životaschopných oligodendrocytů.

Magnetická rezonance (MRI) je velmi citlivá technika pro zobrazování plaků. Ačkoli prostá MRI spolehlivě nerozlišuje edém od demyelinizace, gliózy nebo ztráty axonů, tyto léze se často označují jako demyelinizační léze. Sagitální, koronální a axiální MRI snímky mozku a míchy umožňují vyšetřit topografii lézí u daného pacienta. Sagitální snímky mozku nejlépe zobrazují léze v corpus callosum a jejich rozšíření superiorně přes optické záření do kůry. Koronální snímky umožňují studovat umístění lézí ve vztahu ke stěnám komor. Axiální snímky jsou nejužitečnější pro lokalizaci a kvantifikaci lézí. Léze roztroušené sklerózy se na T2 vážených snímcích jeví jako hyperintenzivní (bílé) oblasti, které dobře kontrastují s tmavším pozadím normální bílé hmoty, ale špatně se odlišují od mozkomíšního moku (CSF) komor. Na snímcích protonové hustoty mají léze vyšší intenzitu než CSF a zdánlivě intaktní bílá hmota, které mají tmavší barvu. Na snímcích FLAIR je zesílen kontrast mezi lézí a okolní bílou hmotou.

MPT, MPC a vývoj patologických změn u roztroušené sklerózy

Magnetická rezonance v dynamickém režimu umožňuje získat informace o vývoji patologických změn v mozku v čase. Integritu hematoencefalické bariéry lze posoudit pomocí kontrastní látky - gadolinia-diethientriaminpentaacetátu (Gd-DPTA) - paramagnetického činidla, které prodlužuje relaxační čas T1 okolních mobilních protonů vody, díky čemuž se ložiska na T1 vážených snímcích jeví jasnější. Propustnost hematoencefalické bariéry je spojena s přítomností vezikul uvnitř endoteliálních buněk, které obsahují Gd. Studie na laboratorních zvířatech a lidech ukázaly, že stupeň kontrastu s Gd-DPTA odráží závažnost perivaskulárního zánětu. Série MRI s podáním Gd-DPTA ukazuje kontrast v rané fázi vývoje léze, která trvá od 2 týdnů do 3 měsíců. Jakmile se léze de-enhancují, zcela mizí nebo se na T2 vážených snímcích objevují jako hyperintenzivní oblasti.

Lokalizace lézí na MRI často neodpovídá klinickým příznakům, ačkoli aktivita lézí má určitý vztah s průběhem roztroušené sklerózy. Například nové léze s větší pravděpodobností zvyšují signál u sekundárně progresivní roztroušené sklerózy než u primárně progresivní. Tyto změny jsou viditelné jak na T2 vážených snímcích, tak na T1 vážených snímcích s kontrastní látkou a naznačují přítomnost vazogenního edému a zvýšeného obsahu extracelulární vody. Detekci aktivních lézí lze zlepšit podáním vyšší dávky Gd-DPTA.

Magnetická rezonanční spektroskopie (MRS), která kvantifikuje metabolismus mozku in vivo, dokáže určit integritu axonů pomocí protonové rezonance N-acetylaspartátu (NAA) obsaženého v neuronech. U větších lézí (stanovených konvenční MRI) a u závažnějšího onemocnění je hladina NAA v lézích nižší.

Imunopatogeneze roztroušené sklerózy

Mezi odborníky převládá názor, že roztroušená skleróza je založena na buněčné imunitní reakci namířené proti jednomu nebo více myelinovým antigenům CNS. Histopatologické změny v rané fázi vývoje demyelinizační léze přesvědčivě naznačují klíčovou roli T lymfocytů. Pomocné T buňky (CD4 lymfocyty) jsou v lézi detekovány v rané fázi a předpokládá se, že iniciují zánětlivou kaskádu. Supresorové/cytotoxické T buňky (CD8 lymfocyty) se nacházejí na perimetru léze a v perivaskulárních prostorech a mohou mít kontraregulační účinek na prozánětlivé procesy. Kromě toho je detekováno lokální zvýšení imunitní reaktivity s expresí molekul hlavního histokompatibilního komplexu (MHC) třídy I a II na imunitních i neimunitních buňkách, včetně astrocytů a vaskulárních endoteliálních buněk. Tyto buňky se tedy mohou potenciálně podílet na imunitní odpovědi prezentací myelinových autoantigenů buňkám CD8 a CD4. Důležité je, že oligodendrocyty zřejmě neexprimují molekuly MHC třídy I nebo II, což naznačuje, že nehrají hlavní roli v imunopatogenezi. Makrofágy přítomné v lézi jsou do CNS rekrutovány z periferie a/nebo pocházejí z lokálních mikrogliálních buněk.

Ačkoli specifický autoantigen u roztroušené sklerózy nebyl identifikován, pracovní hypotéza je, že onemocnění je založeno na proliferativní reakci T-buněk na jeden nebo více myelinové antigeny. Specifičnost receptorů T-buněk pro myelinové antigeny v rané fázi nemusí odpovídat repertoáru receptorů T-buněk v pokročilé fázi onemocnění, pravděpodobně v důsledku fenoménu „expanze epitopů“, v důsledku čehož T-buňky in situ získávají afinitu k širší škále autoantigenů. Periferní T-buňky získané od pacientů s roztroušenou sklerózou jsou schopny reagovat s mnohočetnými myelinovými antigeny CNS, včetně myelinového bazického proteinu (MBP), proteolytického proteinu (PLP), myelinem asociovaného glykoproteinu (MAG) a myelin-oligodendrocytového glykoproteinu (MOG). T-buňky schopné reagovat s MBP a PLB jsou však detekovány i u zdravých jedinců.

Pokud je RS způsobena aktivovanými myelinem senzibilizovanými T buňkami, naznačuje to selhání mechanismů imunitní tolerance. Centrální imunitní tolerance se vytváří brzlíkem a zahrnuje pozitivní i negativní selekci T buněk rozpoznávajících antigeny MHC, čímž eliminuje ty s afinitou k autoantigenům. Periferní imunitní tolerance je udržována aktivním potlačením potenciálně autoreaktivních buněk. Zatím není známo, jak se tolerance vůči antigenům CNS vyvíjí, protože CNS je obvykle pro imunitní systém „privilegovanou zónou“. Důkaz, že T buňky kontaktují MHC mimo CNS, pochází z objevu genu Golli-MBP (exprimovaného v oligodendrocytových liniích). Tento gen, který je exprimován ve fetálním brzlíku, slezině a leukocytech, může být zapojen do mechanismů pozitivní nebo negativní selekce MBP-reaktivních T buněk v brzlíku.

Byly provedeny specifické studie s cílem zjistit, zda je počet patogenních klonů T-buněk u pacientů s roztroušenou sklerózou omezený. Většina těchto studií zkoumala specificitu alfa-beta řetězce T-buněčného receptoru pomocí testů genového přeskupení a antigenem indukované proliferace. Zdroji T-buněk v těchto studiích byly mozková tkáň, mozkomíšní mok a periferní krev. V některých případech roztroušené sklerózy a EAE u hlodavců byl identifikován omezený repertoár variabilní oblasti alfa-beta řetězce receptoru aktivovaných T-buněk, což může odrážet specifickou reaktivitu na určité fragmenty MBP. Porovnání MBP-reaktivních T-buněk u různých pacientů a druhů laboratorních zvířat odhaluje širokou variabilitu v expresi genů receptoru a specificitě MBP. Skutečnost, že jedinci s HLA DR2+ mají vyšší riziko vzniku roztroušené sklerózy, poukazuje na důležitost interakce se specifickými T-buněčnými receptory. Steinman a kol. (1995) ukázali, že u jedinců s HLA DR2+ jsou B-buněčné a T-buněčné reakce namířeny hlavně proti určitým fragmentům peptidového řetězce MBP (od 84 do 103 aminokyselin).

Takové studie mají praktické využití a umožňují vyvinout peptidy, které mohou blokovat nebo stimulovat ochranné reakce ovlivněním interakce receptor-antigen-MHC T-buněk, která spouští patologický proces. Tento přístup, využívající řadu různých peptidů, byl testován u EAE a v klinických studiích u pacientů s roztroušenou sklerózou. Jiné podtypy T-buněk mohou také hrát patogenetickou roli u RS. V lézích roztroušené sklerózy byly tedy nalezeny T-buňky nesoucí receptory s řetězci gama-delta (spíše než s řetězci alfa-beta charakteristickými pro buňky CD4 a CD8).

Lze předpokládat, že autoimunitní reakce u roztroušené sklerózy zahrnuje řadu patofyziologických mechanismů, včetně vazby virových nebo bakteriálních antigenů na receptory T-buněk, které jsou potenciálně schopné interakce s myelinovými autoantigeny (molekulární mimikry), nebo polyklonální aktivace T-buněk způsobené vazbou na mikrobiální toxiny (superantigeny) se společnými beta-řetězci receptorů.

Časným stádiem vývoje demyelinizace může být diapedéza aktivovaných lymfocytů přes těsné spojení endotelových buněk v mozku s penetrací do perivaskulárních prostor. Jak již bylo zmíněno, endotelové buňky mohou hrát roli v imunitní odpovědi tím, že prezentují antigen v komplexu s receptory MHC třídy I a II T buňkám. Endotelové buňky mozku jsou schopny usnadnit penetraci T buněk hematoencefalickou bariérou expresí zvýšeného množství adhezních molekul, včetně ICAM-1 (intracelulární adhezní molekula) a VCAM (adhezní molekuly vaskulárních buněk), které se vážou na odpovídající ligandy, konkrétně LFA-1 (antigen lymfocytární funkce) a VLA-4 (antigen velmi pozdní aktivace). Aktivované lymfocyty také exprimují speciální třídu enzymů zvaných matrixové metaloproteinázy, které katalyzují rozklad kolagenu typu IV v extracelulární matrici a usnadňují migraci.

Na iniciaci, udržování a regulaci lokální imunitní odpovědi se podílí řada koreceptorů a cytokinů. Trimolekulární komplex T-buněčného receptoru, antigenu a MHC zajišťuje specificitu imunitní odpovědi. Pro aktivaci T-buněk jsou však zapotřebí další signály zprostředkované receptory. Jedním z takových signálů je interakce koreceptoru B7.1 na antigen prezentujících buňkách s jeho ligandem (CTIA-4) na lymfocytech. Při absenci této interakce koreceptoru T-buňka na prezentovaný antigen nereaguje. Blokování této interakce pomocí CTIA-4Ig může zabránit EAE a odmítnutí štěpu. Může se tedy jednat o jeden ze slibných přístupů k léčbě RS.

Další signály zprostředkované cytokiny v lokálním mikroprostředí CNS mohou určovat zapojení určitých podtypů efektorových buněk do reakce a interakce mezi nimi. T-helpery (CD4 ⁺ buňky) se tedy diferencují na fenotyp Th1 v přítomnosti gama interferonu (IFN) a interleukinu 12 (IL-12) a následně mohou produkovat IL-2 a gama interferon. Hlavní funkcí Th1 buněk je realizace hypersenzitivity opožděného typu, která vede k aktivaci makrofágů. Předpokládá se, že Th1 buňky hrají klíčovou roli v patologickém procesu u roztroušené sklerózy. T-helpery (CD4 ⁺ buňky) s fenotypem Th2 se podílejí na tvorbě protilátek B buňkami a tento podtyp T buněk produkuje IL-4, -5, -6 a -10. Byl také identifikován fenotyp Th3, který produkuje transformující růstový faktor beta (TGFP).

Je známo, že INF stimuluje makrofágy k uvolňování tumor nekrotizujícího faktoru beta (TNFP nebo lymfotoxinu), který způsobuje apoptózu v kultuře oligodendrocytů. Gama interferon navíc aktivuje a zvyšuje mikrobicidní funkce makrofágů a indukuje expresi molekul MHC třídy II na různých buňkách v CNS, včetně endoteliálních buněk, astrocytů a mikroglií. Aktivované makrofágy navíc exprimují molekuly MHC třídy II a Fc receptory a produkují IL-1 a TNFa, které se mohou také podílet na patogenezi roztroušené sklerózy.

Interferon gama (interferon typu II) pro roztroušenou sklerózu

Imunostimulační účinek INFu je považován za klíčový v patogenezi roztroušené sklerózy. Během exacerbace roztroušené sklerózy je detekována zvýšená aktivita buněk vylučujících INFu jak v nestimulovaných, tak v MBP-stimulovaných kulturách periferních mononukleárních buněk. Existují zprávy o zvýšení exprese INFu předcházejícím výskytu symptomů exacerbace, stejně jako o zvýšené hladině INFu v aktivních ložiskách roztroušené sklerózy. INFu navíc podporuje expresi adhezních molekul na endoteliálních buňkách a zvyšuje proliferativní odpověď CD4+ buněk na mitogenní stimulaci prostřednictvím transmembránového iontového kanálu. Tento jev může mít určitou korelaci s průběhem onemocnění, hodnoceným dynamikou symptomů a MRI daty.

Experimentální data naznačují, že u chronické progresivní roztroušené sklerózy dochází ke zvýšení produkce IL-12, což může následně podpořit zvýšení produkce INF stimulovanými buňkami CD4 ⁺. V klinické studii u pacientů s relabující roztroušenou sklerózou způsobilo podávání INF během prvního měsíce exacerbace, které si vynutily ukončení dalšího testování. U pacientů byl zaznamenán INF-dependentní nárůst počtu aktivovaných monocytů (HLA-DR2+) v periferní krvi.

Imunokorekce u roztroušené sklerózy

Jednou z metod imunokorekce u roztroušené sklerózy může být použití T-supresorů (CD8 ⁺ buněk). Kromě toho bylo prokázáno, že řada cytokinů je schopna snížit zánětlivou demyelinizaci. Nejdůležitější z nich jsou INF a INFa (interferony typu I). V aktivních ložiskách demyelinizace jsou pomocí speciálního barvení detekovány INFa a INFa v makrofágech, lymfocytech, astrocytech, endotelových buňkách a INFa je dominantním cytokinem v endotelových buňkách nepostižené bílé hmoty. INFa blokuje některé prozánětlivé účinky INFa, včetně exprese antigenů MHC třídy II v kultuře lidských astrocytů, a v jiných experimentálních modelech indukuje expresi HLA-DR na buňkách. INFa navíc zabraňuje rozvoji EAE u laboratorních zvířat po systémovém nebo intrathekálním podání odpovídajících antigenů a zvyšuje supresorovou funkci buněk in vitro.

Elektrofyziologie demyelinizace u roztroušené sklerózy

Řada patofyziologických změn brání vedení akčních potenciálů podél demyelinizovaných, ale strukturálně intaktních axonů. Bez myelinové pochvy s vysokým odporem a nízkou vodivostí není axon schopen dodat dostatečný elektrický výboj k vyvolání depolarizace membrány v Ranvierově uzlu. Porucha rychlého saltátorního vedení z jednoho uzlu do druhého vede ke snížené rychlosti a bloku vedení. Klinicky se to nejlépe demonstruje vyšetřením zrakových nervů a chiasmatu. Testování vizuálních evokovaných potenciálů (VEP) zahrnuje měření okcipitálního signálu (P100) pomocí povrchových EEG elektrod v reakci na měnící se vizuální stimulaci. Zvýšená latence P100 nastává v důsledku demyelinizace a zánětu optických drah při akutní optické neuritidě. Latence P100 často zůstává patologicky prodloužená i po návratu zraku k normálu. Může být prodloužena i bez anamnézy ztráty zraku, což odráží subklinickou demyelinizaci zrakového nervu. Jiné evokované potenciály podobně hodnotí vedení podél sluchových a somatosenzorických myelinizovaných aferentních drah. Demyelinace také způsobuje další klinicky významné neurofyziologické změny. Časová disperze akčních potenciálů vyplývající z různého stupně demyelinace vede k rozdílům v rychlosti vedení vzruchů mezi sousedními axony. Předpokládá se, že to je důvod, proč se vibrační citlivost ztrácí dříve než u jiných modalit u lézí periferního a centrálního myelinu.

Destabilizace membrány demyelinizovaného axonu může způsobit autonomní lokální generování akčních potenciálů a případně abnormální efaptický přenos z jednoho axonu na druhý. Tento jev může být základem rozvoje „pozitivních“ symptomů, včetně parestézie, bolesti a paroxysmální dyskineze. Tyto změny často dobře reagují na léčbu blokátory sodíkových kanálů, jako je karbamazepin nebo fenytoin. Reverzibilní teplotně závislé změny funkce demyelinizovaných axonů mohou vysvětlovat zhoršování symptomů roztroušené sklerózy se zvyšující se tělesnou teplotou.

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

Molekulární organizace myelinizovaných axonů

Axonální membrána v oblasti uzlu je vhodná pro generování akčních potenciálů, zatímco membrána mezi uzly je relativně odolná vůči depolarizaci. Hlavním rysem membrány v oblasti uzlu je, že hustota sodíkových kanálů je zde 100krát vyšší než v jiných částech axonu. Oblast uzlu také obsahuje pomalé draslíkové kanály, které modulují prodlouženou depolarizaci, ke které dochází během vysokofrekvenčního výboje. Axonální membrána v oblasti sousedící s uzlem se vyznačuje relativně vysokou hustotou rychlých draslíkových kanálů, jejichž aktivace vede k rychlé hyperpolarizaci axonální membrány. Tento mechanismus zabraňuje opakované aberantní excitaci oblasti uzlu. Vzhledem k nízké hustotě sodíkových kanálů v myelinizovaných oblastech axonu vede demyelinace ke ztrátě impulsu v tomto místě, aniž by to způsobilo depolarizaci impulsů v axonech, které nedávno prošly demyelinací.

Změny pozorované v chronicky demyelinizovaných axonech mohou přispět k částečnému obnovení vedení vzruchů, což vede k úlevě od symptomů po exacerbaci. Kontinuální (ale ne saltační) vedení vzruchů lze obnovit zvýšením hustoty sodíkových kanálů v demyelinizovaných oblastech axonu. Ačkoli zdroj těchto dalších kanálů není znám, mohou být produkovány v těle buňky nebo astrocytech sousedících s demyelinizovaným segmentem.

Bylo prokázáno, že 4-aminopyridin (4-AP), který blokuje rychlé draslíkové kanály, je schopen zlepšit vedení vzruchů podél demyelinizovaných vláken. Zároveň má 4-AP minimální vliv na intaktní axony, protože myelin, který pokrývá rychlé draslíkové kanály, je pro lék znepřístupňuje. Klinický účinek 4-AP byl potvrzen ve studiích u pacientů s roztroušenou sklerózou a Lambert-Eatonovým myastenickým syndromem. U pacientů s roztroušenou sklerózou lék zlepšil objektivní ukazatele zrakových funkcí, včetně latentní doby VEP, kontrastní citlivosti a dalších neurologických funkcí. Příznivá odpověď na lék byla častěji pozorována u pacientů s teplotně závislými příznaky, s delším trváním onemocnění a závažnějším neurologickým defektem. Schopnost 4-AP snižovat práh vedení vzruchů se projevuje také výskytem některých vedlejších účinků, včetně parestézie, závratí, úzkosti a zmatenosti, a při vysokých sérových koncentracích - generalizovaných tonicko-klonických záchvatů. V současné době probíhají klinické studie tohoto léku u roztroušené sklerózy.