Dýchací soustava člověka je z principu svého fungování vystavena obrovskému množství podnětů. Mezi těmito podněty mohou být neškodné složky životního prostředí. Zahrnují však nepochybně škodlivé podněty, zejména nejrůznější xenobiotika přítomná ve vdechovaném vzduchu a infekční agens. S ohledem na mikrobiální bezpečnost soudobé potravy lze dýchací soustavu považovat za převládající vstupní bránu pro infekční agens. Do obranných reakcí se zapojují všechny buněčné struktury dýchacích cest. Dnes již nemůžeme redukovat naše představy o ochraně dolních dýchacích cest pouze na imunitní systém označovaný jako BALT. Zásadním způsobem se na ní podílejí i epitelové buňky vystýlající dýchací cesty, fibroblasty, hladká svalovina a pestrá množina ochranných humorálních faktorů produkovaných epitelem i buňkami imunity. Expozice dýchacích cest patogenním mikroorganismům vyvolává v člověku obrannou zánětovou reakci, jejímž cílem je eliminace poškozující noxy a současně minimalizace poškození dýchací soustavy jak samotným infekčním agens, tak samotnou zánětovou reakci. V tomto ohledu řeší imunitní systém dýchacích cest velmi delikátní problém, který spočívá v regulaci obranných mechanismů, aby tohoto cíle bylo dosaženo. Pro mnohé, především chronické patologie dýchací soustavy, pro které nám modelově může posloužit bronchiální astma a chronická obstrukční choroba plicní, můžeme již identifikovat základní abnormity zánětové reakce, které je indukují nebo vedou k jejich exacerbaci. Daleko přehlednější je naše znalost těchto procesů u experimentálních zvířecích modelů. Sdělení bude zaměřeno s.s. na patogenezi virových infekcí dolních dýchacích cest s vědomím, že abstrahuje od souvislostí virových infekcí a chronických poškození dýchacích cest a nespojuje virové infekce s bakteriálními infekcemi dolních dýchacích cest, které jsou ve své většině důsledkem virových infekcí.
Za průlomové pro dnešní chápání patogeneze virových infekcí plic lze považovat aplikaci současného paradigmatu „bezpečné“ versus „nebezpečné/poškozené“ jako základu obranné i poškozující zánětové reakce, doplněné o zapojení buněčného substrátu nehematopoetického původu. Epitelové buňky plic a buňky vrozené imunity identifikují nebezpečné vzory patogenních mikroorganismů (PAMP) a signály spojené s poškozením vlastních struktur DAMP prostřednictvím množiny několika desítek plně definovaných molekul, které označujeme jako molekuly PRR. Tyto molekuly jsou přítomny v humorálních obranných složkách dolních dýchacích cest. Můžeme za ně považovat surfaktantové molekuly a také molekuly kolektinů. Do zánětové reakce indukované virovou infekcí se významněji zapojují receptory PRR, které se nacházejí na povrchu buněk a zvláště receptory, které jsou lokalizovány strategicky v endosomálním kompartmentu buněk. Replikace virových nukleových kyselin, která probíhá uvnitř epitelových buněk dýchacího traktu se dříve nebo později projeví přítomností virových vzorů PAMP, především ssRNA a dsRNA právě v endosomálním kompartmentu buněk. Identifikace signálů nebezpečí virového původu aktivuje buňky epitelu a rovněž buněčný substrát vrozené imunity, především dendritické buňky přítomné v dolních dýchacích cestách k sestavení signalisomu a aktivaci transkripčního faktoru NFκB. Aktivovaný NFκB po translokaci do jádra buněk stimuluje přepis řady genů, pro které je jednotícím prvkem jejich prozánětové působení. Jedná se o prozánětové cytokiny, např. IL-1β a TNFα. První linii protivirové obrany však představují interferony I. třídy tvořené infikovanými buňkami, které brání šíření viru v buněčném substrátu dolních dýchacích cest. Zvláštní postavení v prvotních signálech spojených s poškozením epitelových buněk dýchacích cest virovými agens má uvolnění IL-1α. IL-1α slouží jako tzv. alarmin a stimuluje dendritické buňky k plné aktivaci. Dendritické buňky jsou v plicích lokalizovány uvnitř plicního intersticia v podslizniční vrstvě. Mohou však svými dendrity pronikat skrze epitelovou vrstvu a zajistit tak „vzorkování“ signálů nebezpečí/poškození na povrchu epitelových struktur plic. Populace dendritických buněk dýchacích cest je heterogenní. Lze odlišit dvě hlavní populace rezidentních dendritických buněk respiračního traktu a to dendritické buňky nesoucí CD11chi/CD103+, které jsou lokalizovány ve spojení s epitelovou výstelkou dýchacích cest a CD11bhi/CD103- dendritické buňky nacházející hlouběji se v plicním intersticiu. Dendritické buňky s expresí CD103 mají vyjádřen povrchový receptor zvaný langerin. Aktivované dendritické buňky CD103+ jsou schopny tvořit menší množství prozánětových cytokinů v porovnání s CD103- dendritickými buňkami, které jsou v průběhu zánětu nejvýznamnějším zdrojem cytokinů včetně chemokinů. Jinou vývojově a funkčně odlišnou populací dendritických buněk v respiračním traktu jsou plazmacytoidní (pDC) dendritické buňky. Tato buněčná populace sehrává zásadní úlohu v obraně proti virovým agens, protože je prokazatelně hlavním zdrojem interferonů I. třídy v průběhu virové infekce. Virová infekce dolních dýchacích cest vede k rychlé aktivaci a mobilizaci dendritických buněk, které následně migrují do regionálních lymfatických uzlin. Na jejich cílené migraci se podílí chemokiny CCL2, CCL5, CCL20 a CCL21. Tyto chemokiny jsou tvořeny epitelovými buňkami respiračního traktu. Kromě podrobně prozkoumané úlohy chemokinových molekul v migraci dendritických buněk sehrává podle nejnovějších údajů zásadní úlohu v jejich migraci také gradient sfingosin fosfátu, který dendritické buňky a další buňky imunity rozpoznávají prostřednictvím specifických receptorů SPR.
Dendritické buňky při své migraci do regionálních lymfatických uzlin zpracovávají virové nebezpečné vzory do podoby peptidových fragmentů, které po vazbě na molekuly HLA I. nebo II. třídy následně prezentují v lymfatických uzlinách T lymfocytům. Dendritické buňky plic CD103+ jsou v největší míře přítomny v lymfatických orgánech po cca 3 – 4 dnech od začátku virové infekce. Stimulují zde především cytotoxické CD8+ T lymfocyty specifické pro daný virus. Populace dendritických buněk respiračního traktu CD11bhi přichází do lymfatických uzlin s krátkou prodlevou cca 5–7 dnů. Přispívají jednak k zesílení aktivace cytotoxických CD8+ buněk, ale především spolu s CD103+ dendritickými buňkami efektivně stimulují pomocné Th1 T lymfocyty. Stimulace T lymfocytárního systému vede ke expanzi klonů T lymfocytů specifických pro virus. Aktivované T lymfocyty zajišťují efektorové obranné mechanismy vůči virové infekci. Zřejmě nejvýznamnější časná obranná linie je spojená s aktivací cytotoxických mechanismů, jejich úkolem je lýza infikovaných buněk. Ta se realizuje prostřednictvím exocytózy granulárních proteinů obsahujících perforiny a granzymy. Infikované buňky jsou likvidovány také cestou indukce apoptózy. Ta je spuštěna buď interakcí mezi proapoptotickou molekulou Apo/Fas na infikovaných buňkách a molekulou Apo/FasL na cytotoxických T lymfocytech. Podobným mechanismem působí také interakce prostřednictvím molekuly TRAIL a jejího receptoru na infikovaných buňkách. Všechny zmiňované obranné reakce založené na cytotoxicitě jsou spojeny s velkou zátěží pro tkáně dýchacích cest. Proto musí být velmi přesně a komplexně regulovány co do intenzity i rozsahu a musí mít časové omezení. Proto již při indukci a především v průběhu cytotoxických aktivit specifické imunity účinných v protivirové obraně, jsou vytvářeny podmínky pro tvorbu homeostatických, protizánětových mechanismů, které působí proti cytotoxické aktivitě organismu. Tyto mechanismy jsou postaveny na expanzi regulačních subsetů lymfocytů především Treg T lymfocytů. Ty produkcí IL-10 a TGFβ tlumí aktivitu Th1 subsetu T lymfocytů. Vedle produkce protizánětových antiinflamatorních mediátorů je intenzita zánětové odpovědi regulována také prostřednictvím buněčného substrátu obranné zánětové reakce. Zde zmíníme především indukci alternativně aktivovaných subsetů makrofágových elementů, které nesou ve zvýšené míře vychytávací receptor CD163 a stimulují imunitní systém k tvorbě protizánětových cytokinů, např. již zmíněného IL-10. Zcela recentně byla popsána úloha nové regulační dvojice membránových molekul CD200 a CD200R. Vazba receptoru CD200R makrofágů s molekulou CD200 vyjádřenou na epitelových buňkách, vede k jejich alternativní aktivaci. Virové infekce dolních dýchacích cest jsou spojeny s uvolněním signálů poškození DAMP, které mohou přispět k deregulaci obranných mechanismů plic a rozvoji chronických onemocnění dýchacích cest.
Autor: Prof. RNDr. Jan Krejsek, CSc. Ústav klinické imunologie a alergologie, FN LF UK Hradec Králové.