Curr Opin Pulm Med. 2006;12(5):359-363
Микобактериальные антигены могут быть важны в патогенезе саркоидоза
Wonder Puryear Drake; Lee S Newman
Department of Medicine, Division of Infectious Diseases, Vanderbilt University School of Medicine, Nashville, Tennessee, USA, Department of Preventive Medicine and Biometrics, USA, Department of Medicine, University of Colorado at Denver and Health Sciences Center, Denver, Colorado, USA
Реферат
Цель: сделать обзор самой современной эпидемиологической, молекулярной и иммунологической литературы, связанной с ролью инфекционных антигенов в патогенезе саркоидоза, с основным вниманием к микобактериям и пропионибактериям. Результаты: недавние результаты молекулярного анализа микобактериальных антигенов и исследования гуморального иммунного ответа на микобактериальные антигены у пациентов с саркоидозом возобновили интерес к потенциальной роли микобактерий в развитии саркоидоза. Одно исследование получило молекулярные и иммунологические свидетельства присутствия микобактерий у пациентов с саркоидозом из США. Эти предварительные исследования являются основанием для проведения более глубоких исследований потенциальной роли микобактерий в патогенезе саркоидоза. Пропионибактерии также предлагались в качестве причины саркоидоза. Однако, поиск ДНК пропионибактерий у пациентов с саркоидозом и в группе контроля, говорит, что эти организмы менее вероятно являются причиной саркоидоза. Заключение: хотя изученные до настоящего времени организмы не удовлетворяют постулатам Коха, они поддерживают гипотезу, что инфекционные антигены, особенно микобактериальные, могут играть причинную роль в некоторых случаях саркоидоза. Будущие исследования, которые намерены доказать связь микробного антигена с саркоидозом и исследования генетических факторов, способствующих увеличению риска развития саркоидоза, должны объяснить, почему у некоторых пациентов болезнь связана с микробными антигенами, а у других - нет.
Введение
Саркоидоз - болезнь неизвестной причины, характеризованная формированием неказеозных гранулем, которые наиболее обычно поражают легкие, кожу, лимфатические узлы и глаза [1]. Существование синдромов с патологическими и иммунологическими особенностями, подобными саркоидозу, таких как хроническая бериллиевая болезнь [2], аллергический пневмонит [3] и туберкулез [4], иллюстрирует, что гранулематозная болезнь может иметь или не иметь инфекционную причину. Хотя ни один инфекционный агент достоверно не был идентифицирован в саркоидной ткани, имеются иммунологические и клинические аспекты болезни, которые предполагают инфекционное происхождение саркоидоза. Для иммунологии саркоидоза характерна экспрессия Th1 цитокинов, которая отражает ответ атниген-специфических T-клеток. Исследования экспрессии генов рецепторов T-клеток у пациентов с саркоидозом показали скопления олигоклональных ab+ CD4+ T-клеток на участках гранулематозного воспаления, что совместимо с процессом, управляемым антигеном [5-7]. Другая особенность саркоидоза - его потенциальная заразность. Существует понятие ''приобретенный от донора саркоидоз'', поскольку описано развитие саркоидоза у реципиентов без саркоидоза, которые получали органы от доноров, у которых был или подозревался активный саркоидоз [8,9]. Исследовния [10-13] сообщили о развитии саркоидных гранулем у животных, которым пересаживалась ткань пациентов с саркоидозом. Эти случаи указывают на возможность, что саркоидоз может быть вызван агентом, возможно инфекционного происхождения. Саркоидоз имеет патологические [4], иммунологические [14] и эпидемиологические [15] особенности, подобные микобактериальным болезням, особенно туберкулезу.
Эпидемиологические данные, кластеры болезни, биоаэрозоли и группировка болезни в прибрежной зоне предполагают воздействие окружающей среды
Исследования кластеров саркоидоза и географических вариаций распространенности болезни говорят, что факторы окружающей среды могут быть важны в патогенезе саркоидоза. Исследования саркоидоза на острове Мэн [16,17] сообщили, что о 39.6 % пациентов с саркоидозом сообщили о контакте с индивидуумом с болезнью до постановки диагноза, по сравнению с 1.2 % группы контроля. Хотя эти исследования имеют очевидную статистическую ошибку, их результаты нельзя игнорировать [18]. Другие исследования [19,20] показали существование кластеров саркоидоза среди пожарных и медсестр. Также сообщалось о ''вспышках'' саркоидоза в Японских и Шведских семьях [21-23]. Саркоидоз также имеет сезонную группировку, с предпочтением к последним холодным месяцям, когда имеется тенденция к увеличению температуры [24,25]. Интересно, что случаи первичного туберкулеза чаще наблюдаются в зимний и весенний период [26]. Самая высокая распространенность саркоидоза наблюдается у афро-американцев на юго-востоке США, в Швеции и Дании. Необходимо отметить, что самая высокая распространенность инфекций наблюдается в районе болот на юго-восточном побережье США [27] а также вблизи скопления дренажных вод из арктических лесов и залежей торфа в Финляндии [28]. Другим интересным исследованим географических вариаций саркоидоза является определение распространенности саркоидоза среди афро-американцев в штате Южная Каролина в США [29]. Это исследование отметило, что частота госпитализаций по поводу саркоидоза увеличивается при приближению к побрежью Атлантического океана. В исследовании ACCESS наблюдалась связь между риском саркоидоза и некоторыми профессиями, например сельскохозяйственными, воздействим инсектицидов и окружающей среды, содержащей плесень [30]. Природные источники воды, водопроводы, отложения в трубах, торф и глинистая почва, распылители воды, медицинское оборудование, такое как бронхоскопы и катетеры, заплесневевшие стены зданий - естественная среда обитания инфекционных агентов окружающей среды [31].
Фактор, который может объединить географические факторы и факторы окружающей среды - возможность воздействия микробных биоаэрозолей. Аэрозоли были связаны с развитием других гранулематозных болезней микобактериального происхождения, аллергическим пневмонитом [32] и гранулематозным пневмонитом у пожарных [33]. Было показано, что микобактерии имеют сильную связь с почвой и перегноем [34] и содержатся в частицах почвы [35]. Микобактерии, изолированные из заплесневевших стен зданий стимулировали воспаление на мышиных линиях клеток [36].
Молекулярные исследования, необходимые для идентификации инфекционных агентов
Неспособность идентифицировать микроорганизмы при окрашивании или культуральных исследованиях поврежденной ткани, продолжает быть одним из самых сильных аргументов против участия инфекционных агентов в патогенезе саркоидоза. Имеется несколько возможных объяснений отрицательных результатов поиска инфекционных агентов в саркоидной ткани:
Полимеразная цепная реакция (ПЦР), используемая для поиска 16S rRNA, служит альтернативным средством идентификации предполагаемых инфекционных агентов, которые трудно изолировать. ПЦР использовалась, чтобы идентифицировать причинный агент болезни Уиппла (Tropheryma whippelii) [40]; с помощью ПЦР было показано, что агент атипичной пневмонии (SARS) - новый коронавирус [41], пневмовирусы были идентифицированы как причина 20 % идиопатических инфекций нижнего респираторного тракта у детей [42]. Чувствительность ПЦР может приближаться к одной копии генома, что является особенно важным в случае саркоидоза, когда в пораженной ткани не удается обнаружить инфекционные агенты с помощью окрашивания и культуральных исследований. Поиск с помощью ПЦР микобактериальных 16S rRNA и rpoB последовательностей, показал присутствие медленно растущих микобактерий типа M. tuberculosis и M. avium, а также как уникальные 16S rRNA и rpoB последовательности, которые предполагают существование новых микобактерий [43]. Другое исследование сообщило об обнаружении IS6110 M. tuberculosis у пациентов с саркоидозом из Греции. Анализ показал, что 50 % микобактерий при саркоидозе отличалось от любых видов M. tuberculosis, описанных в World Spoligotype Database [44].
Многочисленные молекулярные исследования саркоидной ткани дали как положительные так и отрицательные заключения относительно присутствия микобактериальных нуклеиновых кислот. Будущие молекулярные исследования экземпляров саркоидной ткани должны использовать группу контроля, которая обладает близкими патологическими особенностями с саркоидозом. Патологические экземпляры, инфицированные микобактериями, являются идеальной группой контроля. Способность обнаружить микобактериальную ДНК в строгих исследованиях говорит, что ПЦР обладает достаточной чувствительностью. Важное ограничение ПЦР - перекрестное загрязнение. Использование образцов ткани пациентов с гранулематозом известной причины, например с хронической бериллиевой болезнью или гистоплазмозом, может быть идеальной отрицательной группой контроля, позволяя обнаружить перекрестное загрязнение. Молекулярные исследования с положительной и отрицательной группой контроля позволят установить, отражает ли присутствие микобактериальных нуклеиновых кислот в саркоидных гранулемах потенциальную патогенную роль микобактерий, контаминацию или микобактерии могут присутствовать как комменсалы в гранулемах, индуцированных инфекционными и неинфекционными причинами.
Пропионибактерии были предполопжены как возможная причина саркоидоза Японскими исследователями. Первоначальное наблюдение состояло в том, что P. acnes были изолировны у пациентов с саркоидозом [45]. Ishige с коллегами [46] сообщили, что в 15 из 15 образцов саркоидной ткани была обнаружена пропионибактериальная рРНК (P. acnes или P. granulosum). Аналогичные результаты были получены в исследовании 259 пациентов из пяти центров Японии, Италии, Германии и Англии [47]. Исследование [48] сообщило об обнаружении микобактериальных и пропионибактериальных нуклеиновых кислот в тканях пациентов с саркоидозом из Греции. Недавнее исследование сообщило об успешном культивировании пропионибактерий из ткани легкого и лимфатических узлов пациентов с и без саркоидоза, что говорит, что P. acnes - обычный комменсал в тканях легкого и средостенных лимфатических узлах [49]. Интересно обратить внимание, что пропионибактерии ранее связывались с туберкулезом и лепрой [50].
Клеточный и гуморальный иммунный ответ на микобактериальные антигены у пациентов с саркоидозом
Альтернативным механизмом для идентификации инфекционного агента является исследование иммунного ответа на микробные антигены. Изучение антиген-специфического иммунного ответа на микробные антигены в прошлом использовалось, чтобы идентифицировать новые инфекционные агенты, включая вирус Sim Nombre при хантавирусном легочном синдроме [51] а также ранее неизвестный коронавирус при атипичной пневмонии [41]. Подобный подход оказался эффективным при изучении хронической бериллиевой болезни [52]. Анализ ЖБАЛ пациентов с острой формой саркоидоза показал существенное увеличение числа AV2S3+CD4+ T-клеток у HLA-DRB3*0101/DRB1*0301-положительных пациентов, предполагая антиген-специфический ответ [53]. HLA-DR и HLA-DQ аллели защищали от развития саркоидоза [54,55].
Song с коллегами [59] обнаружили antimkatG IgG в сыворотке 12 из 25 (48 %) пациентов с саркоидозом по сравнению с 0 из 11 туберкулин-отрицательной группой контроля (P = 0.0059) и 4 из 10 (40 %) туберкулин-положительной группой контроля (P = 0.7233). Они также изолировали резистентные к протеиназе белки из ткани группы контроля и пациентов с саркоидозом. Используя лазерную спектрометрию (метод MALDI-TOF), они идентифицировали 16 из 75 последовательностей пептида, которые соответствовали katG M. tuberculosis и одно совпадение для топоизомеразы M. tuberculosis [59]. В экземпляре саркоидной ткани они обнаружили 4 из 26 пептидов, которые соответствовали katG Mycobacterium smegmatis [59]. Эта работа была идеальна в том смысле, что продемонстрировала молекулярные и иммунологические свидетельства присутствие микобактериального белка у пациентов с саркоидозом, с отсутствием этого белка в группе контроля.
Другое недавнее исследование иммунного ответа на микобактериальные белки среди пациентов с саркоидозом, пациентов с туберкулезом и привитой БЦЖ группой контроля показало, что 12 из 37 пациентов с саркоидозом демонстрировали гуморальный иммунный ответ на белок температурного шока M. tuberculosis 70, по сравнению с ни 0 из 18 группы контроля (P = 0.000) и 6 из 29 пациентов с туберкулезом (P = 0.07). 9 из 23 пациентов со стадией II саркоидоза демонстрировали более высокую частоту реакции на белок температурного шока M. tuberculosis 70, по сравнению с 3 из 14 пациентами с саркоидозом стадии I (P = 0.005) [60] .
В то время, как оба вышеупомянутых исследования сообщили о гуморальном иммунном ответе пациентов с саркоидозом на микобактериальные антигены, сообщений о клеточном иммунном ответе на эти микобактериальные антигены нет. В 2005 г. сообщалось о клеточном иммунном ответе на микобактериальные katG и ESAT-6 пептиды у пациентов с саркоидозом [61]. У 9 из 13 пациентов с саркоидозом наблюдалась реакция на katG 13 или ESAT-6 14, по сравнению туберкулин-отрицательной (P = 0.001) и туберкулин-положительной группой контроля (P = 1.0). Анализ частот T-клеток всех участников исследования отметил подобную степень реактивности к katG пептиду 13 среди пациентов с саркоидозом и туберкулин-положительными индивидууами [61].
Заключение
Недавние молекулярные и иммунологические исследования вновь привлекли интерес к причинной роли микобактерий в развитии саркоидоза. Будущие молекулярные исследования должны включать положительную и отрицательную группу контроля с близкими патологическими фенотипами с саркоидозом. Будущие исследования иммунологического ответа на микобактериальные антигены у пациентов с саркоидозом также должны включать генетические корреляции с презентацией антигена а также корреляции со специфическими клиническими фенотипами. Изоляция микобактерий из саркоидной ткани или использование патогенных микобактерий в животной модели, которая отражает некоторые аспекты патогенеза саркоидоза (серьезная болезнь легкого, кожный саркоидоз, нейросаркоидоз и т. д.) поможет в определении роли этих организмов в патогенезе саркоидоза.