Imunita ako základný kameň nealkoholického stukovatenia pečene: Príspevok oxidačného stresu k progresii ochorenia 1. časť

Abstrakt:

Nealkoholické stukovatenie pečene (NAFLD) sa považuje za hepatálnu manifestáciu metabolického syndrómu a stalo sa hlavnou príčinou chronického ochorenia pečene, najmä v západných krajinách. NAFLD zahŕňa široké spektrum hepatálnych histologických zmien, od jednoduchej steatózy po steatohepatitídu a cirhózu s potenciálnym rozvojom hepatocelulárneho karcinómu. Nealkoholická steatohepatitída (NASH) je charakterizovaná lobulárnym zápalom a fibrózou. Niekoľko štúdií uvádza, že inzulínová rezistencia, redoxná nerovnováha, zápal a dysregulácia metabolizmu lipidov sa podieľajú na progresii NAFLD. Mechanizmy nad rámec evolúcie jednoduchej steatózy na NASH však ešte nie sú jasne pochopené. Nedávne zistenia naznačujú, že rôzne oxidované produkty, ako sú lipidy, cholesterol, aldehydy a iné makromolekuly, môžu viesť k nástupu zápalu.

Na druhej strane nové dôkazy naznačujú aktiváciu vrodenej a adaptívnej imunity ako hnaciu silu pri vytváraní zápalu pečene a fibrózy. V tomto prehľade diskutujeme o tom, ako imunita spúšťaná oxidačnými produktmi a následne podporujúca oxidačný stres v začarovanom cykle podporuje progresiu NAFLD. Ďalej sme skúmali vznikajúci význam metabolizmu imunitných buniek pri určovaní zápalu, pričom sme opísali potenciálnu aplikáciu trénovaných imunitných objavov v patologickom kontexte NASH.

Kliknite na položku Kúpiť produkt výhody vzdialeností

For more information:1950477648nn@gmail.com

1. Úvod

Non-alcoholic fatty liver disease (NAFLD) is defined as the pathological hepatocyte fat accumulation in >5 percent pečeňového tkaniva, bez prítomnosti vírusovej hepatopatie, konzumácie alkoholu, príjmu liekov a iných sekundárnych príčin [1]. Existuje široké spektrum stavov, od „jednoduchej“ akumulácie tuku v hepatocytoch až po komplexnejší histologický obraz charakterizovaný cytolytickým poškodením, lobulárnym zápalom a fibrózou [2], konkrétne nealkoholickou steatohepatitídou (NASH). Môže byť komplikovaná rozvojom cirhózy a/alebo hepatocelulárneho karcinómu (HCC), čo výrazne ovplyvňuje zhoršenie prognózy [1,2]. Preto sa NAFLD vďaka vysokému výskytu v západných krajinách a zložitému klinickému manažmentu stala jednou z najdôležitejších zdravotných záťaží 21. storočia [1,2].

NAFLD bola študovaná ako hepatálna komplikácia metabolického syndrómu (MS) a tiež ako nezávislý rizikový faktor pre rozvoj kardiovaskulárnych ochorení [1,3,4]. Hlavné rizikové faktory rozvoja a progresie NAFLD predstavovali patologické pozadie, ktoré definuje SM, určujúce ďalšie zvýšenie kardiovaskulárneho rizika v začarovanom kruhu [4–6]. Preto v scenári, v ktorom sa zvyšuje prevalencia SM [7] a vírusová hepatitída je účinne kontrastovaná, sa NAFLD stala prvou príčinou transplantácie pečene v západných krajinách [1,7,8]. V súčasnosti predstavuje celosvetovo prevládajúcu hepatopatiu s celosvetovou prevalenciou 6–35 percent (25–26 percent v Európe), s veľkými rozdielmi v dôsledku etnickej príslušnosti [8,9].

Z patogenetického hľadiska sa NAFLD považuje za výsledok multifaktoriálnej interakcie medzi genetickým pozadím (vrátane genómovej nestability, jednonukleotidových polymorfizmov (SNP), expresie mikroRNA), environmentálnych faktorov a dysmetabolizmu, pričom významnú úlohu zohráva inzulínová rezistencia (IR). [10,11] (obrázok 1).

Postava 1.

Zložitosť patogenézy NAFLD ako výsledok multifaktoriálnej choroby. SNP: jednonukleotidové polymorfizmy; miRNA: expresia mikroRNA; MS: metabolický syndróm; FFA: voľné mastné kyseliny; ROS: reaktívne formy kyslíka; EDC: zlúčeniny narúšajúce endokrinný systém; IL-6: interleukín-6; TNF-: faktor nekrózy reči; TGF-: transformujúci rastový faktor-; NAFLD: nealkoholické stukovatenie pečene; NASH: nealkoholická steatohepatitída; HCC: hepatocelulárny karcinóm. Na vzniku a progresii NAFLD sa podieľa niekoľko faktorov (genetické, epigenetické a environmentálne). Nástup stavu inzulínovej rezistencie (IR) je kritickou udalosťou, ktorá prispieva k začiatku, ako aj k zhoršeniu ochorenia. V tomto zložitom scenári sa zdá, že oxidačný stres, zápal, narušená imunitná odpoveď a črevná dysbióza sú schopné spolupracovať a podporovať progresiu, čo má vplyv na pravdepodobnosť výskytu HCC.

V súlade s tým nedávny konsenzus odborníkov naznačil, že vhodnejšou definíciou by bola metabolická (s dysfunkciou) spojená tuková choroba pečene (MAFLD) [12]. Hlavným faktorom v patogenéze NAFLD bola akumulácia voľných mastných kyselín (FFA) v pečeni [13]. Aktivita mitochondrií pôsobí proti tomuto preťaženiu FFA, zvyšuje priepustnosť vnútornej membrány so stratou jej biologickej funkcie [14]. Priamym dôsledkom tohto poškodenia je mitochondriálna dysfunkcia spojená s produkciou reaktívnych druhov, ktorá je zase zodpovedná za niekoľko dôsledkov, ako sú mutácie mtDNA, akumulácia lipotoxických medziproduktov a produkcia prozápalových cytokínov, ktoré podporujú IR, imunitnú odpoveď, a teda ochorenie. progresia [15]. Okrem toho nové dôkazy naznačujú aktiváciu vrodenej a adaptívnej imunity ako hnaciu silu pri vzniku zápalu pečene a fibrózy [16,17] (obrázok 1).

V tomto prehľade diskutujeme o mechanizmoch, ktoré sú základom presluchu medzi oxidačným stresom a imunitnou dysfunkciou vo vývoji NAFLD s novými pohľadmi na koncepty metabolizmu imunitných buniek a trénovanej imunity.

1.1. Prehľad molekulárnych mechanizmov oxidačného stresu v NAFLD

Chronické ochorenia pečene sú charakterizované nadmernou produkciou reaktívnych látok a redoxnou nerovnováhou [18]. NAFLD je veľmi komplexné ochorenie, ktoré zahŕňa viacero faktorov, genetické, epigenetické a environmentálne. V súčasnosti je patogenéza "multiple hit" akceptovanou teóriou na vysvetlenie jej vývoja, ktorá poskytuje mechanistický prehľad, v ktorom tieto faktory pôsobia paralelne [19]. V tomto modeli funguje oxidačný stres ako základný kameň v progresii NAFLD.

Normálne reaktívne druhy sprostredkovávajú množstvo bunkových funkcií, ako je apoptóza, proliferácia, metabolizmus a regulácia imunitnej obrany [20,21]. Naopak, nadmerná produkcia reaktívnych foriem kyslíka (ROS) vedie k oxidačnému stresu, ktorý ohrozuje fyziologickú redoxnú signalizáciu s následným poškodením buniek [22,23]. Tento jav nadobúda ešte väčší význam v prípade silnej produkcie ROS, generovanej v tkanivovom oxidačnom mikroprostredí [24]. Typickým príkladom je preťaženie železom, ktoré sa vyskytuje u niektorých pacientov s NASH, čo uľahčuje Fentonovu reakciu, ktorá vytvára extrémne toxický H2O2 [14].

Pečeň má silné zachytávacie systémy, ktoré pôsobia proti produkcii ROS pochádzajúcej najmä z mitochondrií a cytochrómu P450 (CYP), ako aj iných enzýmov. Keď však produkcia ROS prekoná vychytávaciu kapacitu, nastáva redoxná nerovnováha a kontinuálne vznikajú superoxidové aniónové radikály (O2 ·−) a peroxid vodíka (H2O2) ako bioprodukty energetického metabolizmu [14,25]. To zahŕňa hepatocyty, Kupfferove bunky (KC), neutrofily a iné typy pečeňových buniek, ktoré sú základom presluchu medzi oxidačným stresom a imunitou pri progresii ochorenia.

Okrem toho FFA pochádzajúce zo stravy, uvoľňované tukovým tkanivom alebo produkované de novo lipogenézou, preťažujú pečeň a slúžia ako substrát na produkciu lipotoxických látok (napr. ceramidov, lyzofosfatidylcholínov a diacylglycerolov), najmä mitochondriami a aktivitami CYP [26 – 30]. Tento metabolický stres podporuje uvoľňovanie prozápalových cytokínov a bunkovú smrť, čo zase predstavuje jeden z najdôležitejších mechanizmov poškodenia v histologickom obraze NAFLD [31,32]. ROS môže byť generovaný v niekoľkých organelách, ako sú mitochondrie, endoplazmatické retikulum (ER) a peroxizómy, ale aj mnohými enzýmami, ako je xantín oxidáza, CYP2E1, cyklooxygenázy, NADPH oxidáza (NOX) a lipoxygenáza [20,33].

1.1.1. Oxidačný stres odvodený z mitochondriálnej dysfunkcie

Najdôležitejším zdrojom ROS v NAFLD sú mitochondrie, ktoré sú zodpovedné aj za dysreguláciu metabolizmu lipidov v prípade narušenej biologickej funkcie, ktorá sa typicky prejavuje pri metabolických poruchách [34,35]. V súlade s tým sú v literatúre široko opísané zmeny v spotrebe kyslíka, aktivite elektrónového transportného reťazca (ETC) a oxidácii mastných kyselín (FAO). V skutočnosti počas skorých štádií NAFLD pečeň čelí vysokému prílevu externých FA a niekoľko štúdií ukázalo zvýšenie FAO v rôznych zvieracích modeloch NASH [36–40], hoci existujú určité kontrastné údaje u ľudí [41 –52]. Nedávna štúdia napríklad opísala zvýšenie FAO po 4 týždňoch u myší kŕmených vysokotučnou diétou (HFD), zatiaľ čo po 8 týždňoch sa normálna oxidácia obnovila [53].

V stave bohatom na lipidy sa pečeň skutočne snaží pôsobiť proti nadmernej produkcii lipotoxických molekúl akumuláciou triglyceridov a kontrolou FAO [24,54,55], aj keď môže hrať úlohu aj niekoľko faktorov, ako je IR, leptín a enterokináza. úlohu v tomto scenári [56]. Výsledky ETC sú tiež zmenené preťažením MK, pretože prítomnosť MK, najmä polynenasýtených mastných kyselín (PUFA), vytvára O2 ·- a inaktivuje komplex I a III [57–60] priamou interakciou so zložkami ETC alebo interferenciou s fluiditou membrány, ktorá vyvoláva únik protónov [57–62]. Úloha oxysterolov v progresii NAFLD by sa nemala podceňovať, ako naznačujú nové dôkazy [63]. V nedávnej štúdii sa v skutočnosti ukázalo, že suplementácia cholesterolu u myší kŕmených HFD determinovala akumuláciu špecifických oxysterolov v pečeni (napr. 7-hydroxycholesterolu, 7-ketocholesterolu a 5-cholestánu -3, 5, 6-triol), ktorý pôsobil synergicky s FA, aby narušil mitochondriálnu funkciu a biogenézu, čím uľahčil progresiu NAFLD [27].

V literatúre existuje niekoľko ďalších nezrovnalostí o mitochondriálnej dysfunkcii pri jednoduchej steatóze a NASH, ako sú zmeny aktivity cytochróm c oxidázy (COX) [41,64–69], spotreba kyslíka v izolovaných mitochondriách [70–72], oxidačná fosforylácia (OXPHOS) účinnosť [68,71,72] a hladiny ATP [72–76], či už u pacientov, alebo u myších modelov. Najmä aktivita COX bola nezmenená, znížená alebo zvýšená; Hladiny ATP boli opísané ako normálne alebo znížené; mitochondriálny príjem kyslíka bol zvýšený, normálny alebo značne znížený; Výsledkom OXPHOS bol zväčšený alebo nezmenený [64–70,72–76].

1.1.2. Príspevok ER k oxidačnému stresu

Dôležitý príspevok k oxidačnému stresu pochádza aj zo stresu ER. Napríklad produkcia H2O2 pochádza z prenosu elektrónov na molekulárny kyslík, ktorý riadi ER oxidoreduktáza-1, ktorá následne prijala elektróny z proteínovej disulfidizomerázy v procese skladania proteínov [24]. Niekoľko štúdií na zvieratách ukázalo, že zvýšená aktivita homológneho proteínu C/EBP (CHOP) sa podieľa na produkcii ROS sprostredkovanej UPR počas predĺženého stresu ER [77,78]. Poruchy pomeru GSH/GSSH v lúmene ER majú za následok nesprávne poskladanie proteínov a produkciu ROS [79–81].

Okrem toho eukaryotický iniciačný faktor ER eukaryotického iniciačného faktora -2 kinázy (eIF2a) závislý od RNA (eIF2a) fosforyluje nukleárny faktor erytroidný 2 súvisiaci faktor 2 (Nrf2), podporuje jeho translokáciu do jadra a expresiu antioxidačných zbraní, ako je hem oxygenáza-1 (HO-1) ​​[82]. Presluchy medzi stresom ER a mitochondriálnou dysfunkciou sú preto aktuálne a vyžadujú si ďalšie štúdie na posúdenie jeho špecifického prínosu v tomto kontexte.

2. Redoxná biológia a imunitná regulácia v progresii NAFLD

Redoxná rovnováha sa primárne podieľa na adaptívnej aj vrodenej imunite, pričom prispieva k signalizácii makrofágov, lymfocytov a dendritických buniek (DC) a modulácii cytokínovej odpovede [83]. Prvý dôkaz oxidačnej úlohy v imunitnej aktivite bol opísaný v roku 1991, keď sa ukázalo, že H2O2 v mikromolárnych koncentráciách indukuje transkripciu nukleárneho faktora kappa-light-chain-enhancer aktivovaných B buniek (NF-κB) v ľudských T lymfocytoch [84] .

Pri niekoľkých ochoreniach pečene bol opísaný presluch medzi redoxnou nerovnováhou a imunitnou odpoveďou [85]. Zápal a oxidačný stres sa vyskytujú súčasne v pečeni a navzájom sa poháňajú. Okrem toho pretrvávajúci oxidačný stres podporuje vznik chronického zápalu, ktorý predstavuje príčinu škodlivého prepojenia medzi ochorením pečene a jeho systémovými komplikáciami.

Reaktívne druhy aktivujú niekoľko transkripčných faktorov a receptorov, ako je NF-κB, aktivačný proteín-1 (AP-1), p53, hypoxiou indukovateľný faktor 1-alfa (HIF-1 ) , receptor aktivovaný peroxizómovým proliferátorom (PPAR-), -katenín/Wnt a Nrf2, ktoré zase modulujú expresiu molekúl zapojených do zápalu [86]. Je potrebné poznamenať, že NF-κB je kľúčovým mediátorom prozápalového účinku ROS, ktorý je aktivovaný priamo reaktívnymi druhmi a nepriamo DNA poškodenou ROS [87].

Pri NAFLD je nadmerná akumulácia lipidov primárnym pohybom metabolického stresu, ktorý podporuje vrodenú imunitnú aktiváciu, hnaciu silu zápalu pri NASH [88–90]. Najmä KC sú aktivované ROS a inými stimulmi a stávajú sa hlavnými pečeňovými producentmi ROS, ako aj cytokínov, rastových faktorov a chemokínov [91–93].

2.1. Úloha PRR

Pri NAFLD je pečeň nepretržite napádaná molekulárnymi vzormi spojenými s patogénmi (PAMP) (napr. bakteriálne produkty, lipopolysacharidy – LPS), molekulárnymi vzormi spojenými s poškodením (DAMP) a metabolitmi (napr. FFA, mitochondriálna DNA, lipotoxické produkty) ktoré sú snímané receptormi rozpoznávania vzorov (PRR), ako sú toll-like receptory (TLR) a nukleotidové väzbové oligomerizačné receptory podobné doménam (NLR) s následnou aktiváciou prozápalových kaskád [94–97]. Najznámejším DAMP uvoľňovaným poškodenými bunkami je proteín boxu 1 skupiny s vysokou mobilitou (HMGB1), ktorý aktivuje TLR4 s následnou indukciou NF-kB dráhy závislej od mojej -88- [98,99]. V myšom modeli ischémie/reperfúzneho poškodenia indukoval superoxidový anión aktiváciu NOX prostredníctvom TLR4 v neutrofiloch [100]. Niekoľko experimentálnych myších modelov ukázalo, že interakcia medzi mtDNA a TLR-9 indukovala cytokínové a fibrogénne reakcie v KC a pečeňových hviezdicových bunkách (HSC) [101–103].

Skupinu cytoplazmatických PRR však tvoria receptory podobné oligoadenylátsyntáze (OAS) (OLR), senzory nukleových kyselín. V prípade poškodenia je možné dsDNA, mikrobiálnu a mtDNA detegovať pomocou OLR, ktoré aktivujú transkripciu prozápalových génov inhibítorom signalizácie nukleárneho faktora kappa-B kinázy podjednotky ε (IKKε) a aktivačného proteínu 1 (TBK1) [17].

V oblastiach zápalu pečene a na HSC je vyššia expresia receptorov pre konečné produkty pokročilej glykácie (RAGE), triedu PRR [104]. Tvorba AGE podporuje tvorbu značného množstva ROS; okrem toho oxidované RAGE aktivujú NOX1, čo prispieva k produkcii ROS [105]. Pyrínová doména rodiny NLR obsahujúca 3 (NLRP3) je PRR, ktorá interaguje s PAMP a DAMP a podieľa sa na tvorbe zápalových komplexov. Najmä ROS produkovaný mitochondriami a NOX podporuje tvorbu zápalu NLRP3 [106], zatiaľ čo lapače ako kataláza a superoxiddismutáza (SOD) inhibujú jeho aktiváciu [107]. V súlade s tým sa navrhlo, že kryštálová štruktúra NLRP3 je veľmi citlivá na odchýlky v rovnováhe red ox [108].

Celkovo PRR aktivujú niekoľko intracelulárnych cieľov, ako je kináza 1 aktivovaná transformujúcim rastovým faktorom (TGF-) a kináza 1 regulujúca apoptózu (ASK1), oba členovia rodiny mitogénom aktivovaných proteínkináz (MAP3K), ktoré aktivujú ďalšie kinázy, ako sú c-Jun-N-terminálne kinázy (JNK), adenozínmonofosfátom aktivovaná proteínkináza (AMPK) a IkB, teda s kľúčovou úlohou v patogenéze NASH [109–111].
Je zaujímavé, že okrem interakcie s receptorom niekoľko správ opísalo, že ROS by mohla ovplyvniť downstream signalizáciu vrodenej imunity [112]. Napríklad H2O2 zvyšuje aktivitu MAPK (napr. p38), a tým aj JNK dráhu, čo zase podporuje produkciu ďalších ROS [113–115]. Navyše NF-kB, AP-1 a PPAR môžu byť priamo modulované oxidačnými druhmi, čo indukuje transkripciu cytokínov [116–119]. ROS a produkty peroxidácie lipidov, ako sú adukty hydroxinonenal- (HNE-) a malondialdehyd- (MDA-), môžu aktivovať NF-kB priamo alebo inhibíciou fosforylácie IKKs v bunkách vrodenej imunity [120–122].

Prirodzeným dôsledkom pretrvávajúcich stimulov je preto chronický zápal, aktivácia HSC s ukladaním kolagénu, zvýšená IR a ďalšia aberantná expresia pro- a antioxidačných enzýmov [123–125]. Prítomnosť redoxnej nerovnováhy a peroxidácie lipidov je však spoločnou charakteristikou NAFLD a NASH [26] a zapojenie adaptívnej imunity sa zdá byť kľúčovým faktorom v progresii NAFLD. V súlade s tým nedávno Azzimato V. et al. opísali, že pečeňové makrofágy sú prozápalové pri NASH, ale nie pri NAFLD a obezite, hoci príznaky oxidačného stresu sú prítomné v oboch stavoch, pretože NRF2 je downregulovaný [126].

2.2. Úloha OSE

Oxidačný stres bol opísaný ako hlavný spúšťač pri stimulácii adaptívnej imunity, najmä prostredníctvom oxidovaných fosfolipidov a aldehydov generovaných peroxidáciou lipidov, ako sú MDA, malondialdehyd-acetaldehyd (MAA) a 4-HNE-proteínové adukty, formálne nazývané oxidácia- špecifické epitopy (OSE) [127–129]. OSE sa podieľajú na niekoľkých systémových ochoreniach a ateroskleróze tým, že stimulujú vrodenú aj adaptívnu imunitu [127, 130].

Špecifický anti-OSE imunoglobulín G (IgG) je vysoko prevládajúci (asi 40 percent) u dospelých s NAFLD alebo NASH au detí s NASH (60 percent). Okrem toho boli vysoko spojené s fibrózou, závažnosťou hepatického lobulárneho zápalu a intrahepatálnym infiltrátom B lymfocytov a agregátov T lymfocytov [128,131,132]. Tieto pozorovania boli potvrdené na zvieracích modeloch NAFLD a NASH. Najmä titre anti-OSE IgG korelovali s dozrievaním B buniek v plazmatických bunkách, zatiaľ čo antioxidačná liečba N-acetylcysteínom zabránila protilátkovej odpovedi [131,133,134]. Myši preimunizované proteínovými MAA-aduktmi vykazujú Th1 polarizáciu CD4 plus T lymfocytov v pečeni, ktoré produkujú IFN-, podporujúce aktiváciu KCs M1 [131]. V súlade s tým u pacientov s NASH anti-OSE koreluje IgG s hladinami cirkulujúceho interferónu (IFN- ) [133]. Účasť lymfocytov Th1 a Th17 na evolúcii NAFLD na NASH sa široko uvádza [131, 135 – 138]. Paralelne sa v myších modeloch NAFLD znižuje množstvo pečeňových CD4 plus regulačných T lymfocytov (Tregs) lymfocytov [139,140]. Treg bunky sa typicky podieľajú na udržiavaní autotolerancie a kontrole nadmernej aktivácie T-buniek v pečeni [141, 142]. Zdá sa, že ROS podporuje apoptózu Treg buniek, a tým uľahčuje prozápalovú aktivitu Th1 a Th17 [139, 140].

Preto aktivita B buniek s produkciou anti-OSE IgG odráža prítomnosť oxidačného stresu a zápalu. Naopak, bolo opísané, že anti-OSE IgM pokles u pacientov s NAFLD v porovnaní s kontrolami a nepriamo koreluje s obezitou a poškodením pečene [143]. V súlade s tým prirodzený IgM T15 proti oxidovanému fosfatidylcholínu chráni pred NASH u myší LDLR KO kŕmených HF-HC diétou, pravdepodobne tým, že bráni aktivácii KC indukovanej oxidovaným LDL [144].

zabránenie aktivácii KC indukovanej oxidovaným LDL [144]. Celkovo tieto zistenia podčiarkujú, ako sa oxidačná nerovnováha správa ako základný kameň progresie NAFLD, poháňa vrodenú imunitu na produkciu cytokínov a nových reaktívnych druhov, ktoré udržiavajú zápal prostredníctvom adaptívnych imunitných buniek (zhrnutie v tabuľke 1).

3. Imunitná odpoveď vo vývoji HCC

V súčasnosti predstavuje HCC celosvetovo piaty najčastejší nádor a tretiu hlavnú príčinu úmrtí súvisiacich s rakovinou, čo má za následok viac ako 600000 úmrtí ročne [145]. Môže sa vyskytnúť v kontexte NAFLD nezávisle od okolitej pokročilej fibrózy alebo cirhózy, čo komplikuje priebeh ochorenia a výrazne zhoršuje prognózu (146).

Patogenéza HCC zostáva extrémne zložitá a zahŕňa rôzne a nie úplne objasnené biologické dynamiky. V posledných niekoľkých desaťročiach, súbežne s genetickými a epigenetickými mechanizmami obklopujúcimi vývoj a zhoršovanie HCC, niekoľko zistení odhalilo tri prepojené prvky vytvárajúce nádorové mikroprostredie: chronickú flogózu, oxidačný stres a dysreguláciu imunitného systému [146–148].

Za normálnych okolností zápal predstavuje adaptívnu odpoveď na poškodenie tkaniva, ktorá zahŕňa rôzne mechanizmy (dilatáciu krvných ciev, nábor imunitných buniek a produkciu cytokínov) s cieľom vyriešiť poškodenie a obnoviť homeostázu [149].

Už sme opísali dôležitosť obojsmerného vzťahu medzi oxidačným stresom a imunitou v progresii NAFLD. Okrem toho, keď zápalové stimuly pretrvávajú alebo sú narušené regulačné mechanizmy, dochádza k „neriešiacemu zápalu“, ktorý určuje patologické následky, ako je fibróza a metaplázia, ako je opísané pri niekoľkých ľudských ochoreniach vrátane HCC [149, 150]. Preto je chronický zápal kritický pre vývoj HCC, takže tento nádor predstavuje klasickú paradigmu rakoviny spojenej so zápalom [151]. V súlade so súčasnými vedeckými poznatkami viaceré štúdie odhalili, že viac ako 90 percent HCC vzniká v kontexte zápalu pečene a čo je zaujímavé, použitie nesteroidných antiflogistík znižuje jeho výskyt a/alebo recidívu [149,152–154 ].

Vrodený imunitný systém je spúšťaný oxidačným stresom a pretrvávajúcim poškodením, aby reagoval nielen proti „nevlastným“ potenciálnym patogénom, ale aj proti DAMPS, čím sa podporuje vznikajúci koncept „sterilného zápalu“, ktorý sa zdá byť veľmi dôležitý pri vývoji HCC [155,156 ].

Ako už bolo spomenuté, väčšina DAMP sa produkuje v podmienkach oxidačného stresu a / alebo mitochondriálnej dysfunkcie [156, 157]. Vysoká produkcia ROS indukuje poškodenie mtDNA, spúšťa mitochondriálnu dysfunkciu a vytvára tak začarovaný kruh, v ktorom dochádza k nedostatočnej produkcii enzýmov zapojených do respiračného elektrónového transportného reťazca, čím sa zhoršuje produkcia ROS [158]. Po uvoľnení do cytosólu a extracelulárneho prostredia pôsobí mtDNA ako DAMP, pretože obsahuje nemetylované motívy CpG DNA [159, 160].

Okrem toho je mitochondriálna dysfunkcia tiež spojená s dysreguláciou mitochondriálneho štiepenia, pórov prechodu mitochondriálnej permeability (MPT) a nekroptózy (forma programovanej bunkovej smrti), ktoré sa podieľajú na progresii NASH a rakoviny pečene [158, 161 – 163].

Ako už bolo opísané, dôležitým DAMP je HMGB1, všadeprítomný jadrový nehistónový proteín, ktorý sa podieľa na replikácii, transkripcii a oprave DNA [164]. Biologická aktivita uvoľneného HMGB1 závisí od jeho redoxného stavu (úplne oxidovaný alebo disulfidový), ktorý je modulovaný oxidačnými vlastnosťami nádorového mikroprostredia [165].

Plne oxidovaná forma HMGB1 podporuje imunotoleranciu, znižuje dozrievanie a aktiváciu DC a podporuje tak mechanizmy imunitného úniku nádoru [165].

DC sú dôležitou bunkovou populáciou pečene, ktorej zmeny v zmysle zníženej funkčnosti, ako je znížené dozrievanie a zlyhanie prezentácie antigénu súvisiaceho s HCC, sa podieľajú na patogenéze nádoru [166–168]. U pacientov s HCC je množstvo aktivovaných DC (CD83-pozitívne DC) v pečeňových uzlinách nižšie ako v cirhotických alebo zdravých kontrolných tkanivách [169].

Okrem toho nižšia expresia molekúl ľudského leukocytového antigénu (HLA) triedy I v DC znamená stratu aktivity prezentácie antigénu, čo prispieva k zhoršenému náboru nádorovo špecifických lymfocytov [170]. Vzhľadom na hlavnú funkciu DC v súhre medzi vrodenými a adaptívnymi imunitnými reakciami, narušenie účinnosti týchto mechanizmov spôsobuje slabú imunitnú odpoveď T-buniek proti rakovine [171]. V súlade s tým sú CD14 plus cytotoxický proteín spojený s T-lymfocytmi (CTLA)-4 plus DC, nedávno identifikovaná podskupina, nadmerne zastúpené v nádorovom tkanive pacientov s HCC a podieľajú sa na produkcii niektorých regulačných cytokínov (napr. , IL-10), ktoré potláčajú imunitnú odpoveď CD4 plus T-buniek, čím uľahčujú progresiu nádoru [172].

Ako už bolo diskutované, forma disulfidu HMGB1 sa správa ako DAMP, aktivuje TLR4 a podporuje vrodenú imunitnú odpoveď s prozápalovými a chemoatraktívnymi účinkami [173].

Aktivácia TLR prostredníctvom stimulácie dráh JNK a NF-kB vedie k rôznym dôsledkom, medzi ktoré okrem iného patrí produkcia faktora nekrózy nádorov (TNF-) (schopného vyvolať proliferáciu nádorových buniek), ako aj mnohých ďalších mediátorov podieľajúcich sa na nábore a polarizácii rôznych typov zápalových buniek [174–177]. Najmä vysoké hladiny faktora stimulujúceho kolónie makrofágov (MCSF) a chemokínu (CC motív) ligandu 2 (CCL2), vaskulárneho endoteliálneho rastového faktora (VEGF) a TGF indukujú nábor a infiltráciu makrofágov v perinádorovom tkanive, ich polarizáciu vo fenotype M2, ako aj diferenciáciu v makrofágoch spojených s nádorom (TAM) [178,179] (obrázok 2).

Obrázok 2

Oxidačný stres, zápal a imunitná dysregulácia pri progresii HCC. NASH: nealkoholická steatohepatitída; ROS: reaktívne formy kyslíka; DAMP: molekulárne vzory spojené s poškodením; PAMP: molekulárne vzory spojené s patogénom; LPS: lipopolysacharid; OPE: oxidačne špecifické epitopy; HMGB1: Skupina vysokej mobility 1; ECM: extracelulárna matrica; NLRP3: NOD-podobný receptor rodiny pyrínových domén obsahujúcich-3; TLR: Toll-like receptor; DC: dendritické bunky; NK: prirodzené zabíjačské bunky; HSC: pečeňové hviezdicové bunky; CAF: fibroblasty spojené s rakovinou; MCSF: faktor stimulujúci kolónie makrofágov; CCL2: chemokínový (CC motív) ligand 2; VEGF: vaskulárny endoteliálny rastový faktor; EGF: Epidermálny rastový faktor; HGF: hepatocytový rastový faktor; FGF: fibroblastový rastový faktor; IL-6: interleukín 6; IL-8: chemokín interleukínu 8; CXCL12: CXC motívový ligand 12; MMP3: matricové metaloproteázy 3; MMP-9: matricové metaloproteázy 9; TGF-: transformujúci rastový faktor-; IL-10: Interleukín 10. Plné čiary označujú priame a stabilné mechanizmy; prerušované čiary označujú nepriame a potenciálne.

Zápal spojený s oxidačným stresom (obe sú neustále prítomné v kontexte NASH), mitochondriálna dysfunkcia (vrátane uvoľňovania mtDNA) a zmeny črevnej mikroflóry (najmä pôsobenie LPS), to všetko podporuje tvorbu DAMPS a PAMPS. Tieto molekuly zase môžu stimulovať a aktivovať TLR a zápaly, čo vedie k produkcii cytokínov, chemokínov a rastových faktorov. Tieto udalosti zahŕňajú niekoľko dôsledkov a najmä: (i) nábor monocytov, aktivácia a diferenciácia v TAM, bunkách schopných prispievať k angiogenéze a fibróze, pracujúce v zhode s CAF; (ii) aktivácia a diferenciácia HSC v bunkách podobných myofibroblastom, čím sa zhoršuje fibrogenéza.

Okrem toho aktivované HSC prispievajú k imunotolerancii, narúšajú funkcie NK (najmä schopnosť NK indukovať apoptózu HSC) a podporujú aktiváciu T-reg. Tieto posledné udalosti sú tiež uľahčené vyššie uvedenými TAM schopnými podporovať Th2 imunitnú odpoveď, čo vedie k stavu imunotolerancie. Vyššie uvedené mechanizmy celkovo prispievajú k zhoršeniu a progresii HCC.

Okrem toho produkcia ROS predstavuje kľúčový bod v procese makrofágovej diferenciácie na M2 a TAM a antioxidačná liečba, ktorá znižuje produkciu superoxidu O2-, inhibuje diferenciáciu TAM a tumorigenézu na myšacích modeloch rakoviny [180,181].

Okrem toho sa TAM môžu ďalej diferencovať v imunotolerantných makrofágoch M2, ktorých prítomnosť v HCC je spojená so zlou mierou prežitia po kuratívnej resekcii [182]. Tieto bunky môžu v skutočnosti prostredníctvom sekrécie cytokínov (ako sú TGF- a IL-10), chemokínov, rastových faktorov a matrixových metaloproteáz prispievať k fibróze, rastu a progresii nádoru, rozvoju intrahepatálnych metastáz, angiogenéze a predovšetkým supresiu imunity podporovaním imunitnej odpovede typu Th2- [182,183].

Profil génovej expresie pacientov s HCC odhaľuje posun od Th1 k Th2 imunitnej odpovedi, čo naznačuje ústrednú úlohu, ktorú zohráva bunková imunitná dysregulácia pri výskyte nádoru pečene [184]. Mechanizmy tejto zmeny ešte nie sú úplne objasnené, hoci rôzne mediátory produkované buď stromálnymi bunkami alebo nádorovými bunkami, ako sú IL-10, glukokortikoidné hormóny, ROS, apoptotické bunky a imunitný komplex prispievajú k vytvoreniu konkrétneho mikroprostredia, ktoré uľahčuje polarizáciu T buniek v Th2 lymfocytoch [185]. Tento posun znamená zvýšenie hladín cytokínov Th2 (tj IL-4, IL-5 a IL-10) a zníženie hladín Th1 (tj IFN-, IL{{12 }}, IL-15, IL-18 a IL-2). Je to relevantné, pretože lymfocyty CD4 plus Th1 prostredníctvom produkcie IFN- zosilňujú protinádorovú odpoveď v HCC, a preto bol hlásený významný pokles CD4 plus Th1- buniek u pacientov s cirhózou pečene a HCC, čím sa zdôrazňuje ich význam v biológii rakoviny pečene [186,187].

Je zaujímavé, že M2 diferencované TAM podporujú imunitnú toleranciu, čo tiež podporuje nábor Tregs [178]. Tregs, charakterizované expresiou CD25 na svojom povrchu a aktivitou intracelulárneho transkripčného faktora forkhead box P3 (Foxp3), fyziologicky zaisťujú autotoleranciu potlačením autoreaktívnych imunitných buniek. Najmä HCC je spojená s prítomnosťou konkrétnej podskupiny T-regs, menovite indukovaných T-regs (iTregs), ako v periférnej krvi, tak aj v mikroprostredí nádoru. Zdá sa, že deplécia iTregs je schopná určiť protinádorové imunitné reakcie [188, 189] V tomto ohľade sa zdá, že produkciu TGF a indukciu T-reg podporujú supresorové bunky odvodené od myeloidov (MDSC), podskupina zápalové monocyty vysoko zastúpené v nádorovom tkanive pacientov s HCC [190].

Okrem toho sa zdá, že aberantná spolupráca medzi TAM a pečeňovými mezenchymálnymi bunkami sa podieľa na vytváraní začarovaného cyklu spúšťajúceho nástup nádoru. Fibroblasty spojené s rakovinou (CAF) môžu produkovať epidermálny rastový faktor (EGF), hepatocytový rastový faktor (HGF), fibroblastový rastový faktor (FGF), IL-6, IL-8, chemokínový CXC motív ligand 12 ( CXCL12) a matricové metaloproteázy (MMP-3 a MMP-9) ​​[179,191,192]. Prostredníctvom cyklooxygenázy 2 (COX-2) a vylučovaného kyslého proteínu bohatého na cysteín (SPARC) CAF získavajú a stimulujú TAM, ktoré môžu ďalej zvyšovať aktiváciu fibroblastov prostredníctvom sekrécie TNF a rastového faktora odvodeného od krvných doštičiek (PDGF ), čím sa vytvára biologický mechanizmus, ktorým sa flogóza a fibróza navzájom stimulujú so zapojením HSC [193] (obrázok 2). Opäť je zaujímavé, že oxidačný stres hrá ústrednú úlohu v biologickej dynamike obklopujúcej tento proces, ako dokazujú rôzne klinické a zvieracie modely, ktoré naznačujú schopnosť ROS a produktov odvodených od lipoperoxidácie (najmä H2O2 a MDA-adukty) podporovať aktiváciu HSC [ 194].

Aktivácia HSC predstavuje kľúčový moment v tomto obrázku. Aktivované HSC sa skutočne môžu diferencovať v senescenčnom profile, čo indukuje nábor a aktiváciu imunitných buniek z krvného obehu, vrátane TAM, ako aj zvýšenie signalizácie receptora rastového faktora, najmä PDGF a TGF- [195]. V súlade s tým nedávne zistenia naznačujú schopnosť TGF inhibovať aktiváciu a funkcie prirodzených zabíjačov (NK) buniek potlačením cicavčieho cieľa dráhy rapamycínu (mTOR) [196]. NK bunky normálne sprostredkovávajú svoje funkcie produkciou cytolytických granúl obsahujúcich perforín, granzýmy, ligand indukujúci apoptózu súvisiaci s faktorom nekrózy nádorov (TRAIL) a IFN-, a preto hrajú dvojitú úlohu: cytolytický účinok a regulácia iných imunitných buniek [197]. .

V NK bunkách aktivita receptora, modulovaná aktivovanými HSC, inhibuje normálne fungovanie pečeňových NK buniek, čo tak prispieva k rozvoju a progresii rakoviny pečene [198]. Ešte viac v kontexte HCC môže deficit funkcie NK zohrávať kritickú úlohu, pretože tieto bunky môžu indukovať apoptózu aktivovaných HSC, čo má v konečnom dôsledku za následok antifibrotický účinok [199]. Okrem toho pretrvávajúci zápal a oxidačný stres generujú aktivované HSC rezistentné na apoptózu, čím sa zvyšuje ukladanie fibrózy [200].

Aktivované HSC sa tiež podieľajú na podpore mechanizmov imunotolerancie, vylučujú cytokíny, ktoré indukujú expanziu MDSC a nábor T-regs v nádorovom tkanive [201]. Ako už bolo spomenuté, T regs zase môžu interferovať s vrodenou imunitou, regulujúc aktivitu NK buniek a DC (primárne prostredníctvom produkcie protizápalových cytokínov, ako sú TGF- a IL-10) [202]. Okrem toho by T-reg mohli tiež narušiť adaptívnu imunitnú odpoveď potlačením proliferácie T-buniek, infiltrácie CD8 plus T-buniek do rakovinového tkaniva a sekrécie IFN- [203, 204]. Ako je známe, sekrécia IFN- predstavuje základný moment na podporu aktivácie naivných CD4 plus a CD8 plus T buniek proti patogénom a rakovine [205]. Pre účinnú aktiváciu T-buniek nestačí prezentácia antigénu bunkami prezentujúcimi antigén (APC) na CD4/CD8 plus receptor T-buniek [206] a súhra medzi kostimulačnými receptormi lymfocytov (ge CD28, ICOS, CD137, OC40 a CD27) a ich relatívnych ligandov (ge CD80/86, B7RP1, CD137L, OC40L a CD70) na APC sú nevyhnutné výsledky [207].

Medzitým je fyziologická modulácia odpovede T-lymfocytov sprostredkovaná koinhibičnými receptormi aktivovanými inými ligandami [207]. Tieto interakcie, vrátane CTLA-4-CD80/, 86 a programovanej smrti 1 (PD-1)-PD-L1, predstavujú takzvané „imunitné kontrolné body“. Chronický zápal pri NASH vytvára tkanivové mikroprostredie, ktoré podporuje vývoj vyčerpaných T-buniek: tieto bunky exprimujú vysoké hladiny koinhibičných receptorov (napr. TLA-4 a PD-1) a nízkych efektorových cytokínov s následným narušením protirakovinová cytotoxicita [208].

Preto sa vzhľadom na tieto dôkazy možnosť regulovať imunitný systém v súčasnosti považuje za veľmi fascinujúcu terapeutickú hranicu. Povzbudzujúcu terapeutickú stratégiu u pacientov s týmto novotvarom predstavuje najmä podávanie inhibítorov imunitných kontrolných bodov (ICI), ako sú anti-CTLA-4 a PD1 liečivá [209].

Celkovo tieto štúdie ukazujú, ako dysregulácia imunitného systému v HCC, pokiaľ ide o kvantitatívne a funkčné zmeny imunitných buniek, prispieva k vytvoreniu nádorového mikroprostredia, v ktorom je vývoj a progresia rakoviny mimo kontroly.

V tomto heterogénnom scenári, ktorý zahŕňa veľmi odlišné populácie buniek, by oxidačná nerovnováha mohla predstavovať vlákninu, ktorá spája všetky prvky tejto zápalovej siete.

4. Budúce perspektívy: Úloha trénovanej imunity

V priebehu rokov sa NAFLD stala jedným z najdôležitejších zdravotných problémov v ére pandémie obezity a veľké vedecké úsilie bolo orientované na pochopenie mechanizmov, ktoré sú základom jej vzhľadu a vývoja, v ktorých sa zdá, že interpretácia je reprezentovaná pretrvávaním zápalu. do značnej miery spojené s aktiváciou makrofágov [210]. Ako už bolo spomenuté, tieto bunky by sa mohli podieľať na riadení tohto komplikovaného patologického obrazu pri rozvoji niekoľkých metabolických následkov, ako je IR, obezita, diabetes mellitus typu II a ateroskleróza, pričom všetky procesy sú založené na zhoršenej kontrole nerovnováhy oxidačného stresu [211].

Medicínsky pokrok a nové pokročilé vedecké poznatky zmenili starú definíciu fungovania imunitného systému. Viacnásobné kontakty s niektorými antigénmi (napr. PAMP, DAMP), ako aj metabolické stimuly, by boli schopné vyvolať sekundárnu imunitnú odpoveď, ktorá nie je výlučne tvorená bunkami adaptívnej imunity [212, 213]. Podľa medzinárodnej vedeckej komunity pojem „trénovaná imunita“ (TI) predstavuje súhrn imunologických procesov, ktoré zahŕňajú bunky nešpecifickej imunity, najmä monocyty a NK, pochádzajúce z druhého antigénneho kontaktu [212]. Tento druhý kontakt by bol schopný vyvolať aktiváciu niekoľkých signálnych dráh, ktoré majú rôzne účinky na expresiu bunkového génu, ktoré sú zase orientované hlavne na vyvolanie silnejšej imunitnej reakcie proti antigénom v porovnaní s prvým kontaktom [212, 214].

Na rozdiel od imunitnej adaptácie, ku ktorej dochádza v B lymfocytoch, prostredníctvom produkcie zhlukov buniek kostnej drene, ktoré sú schopné vypracovať špecifickú odpoveď proti danému antigénu, je tento typ adaptácie založený hlavne na epigenetických zmenách spojených s inou acetyláciou histónov alebo pôsobením niektoré siRNA ako miR{0}}, a preto má trvanie, ktoré sa môže meniť od niekoľkých dní po niekoľko rokov [212,215,216]. Odpoveď TI nie je „antigén-špecifická“ a môže sa preniesť na novú bunkovú generáciu v medulárnom dozrievaní, čo im dáva možnosť reagovať proti antigénom typickou „trénovanou odpoveďou“ [217–219].

Aby sme však lepšie objasnili dôvod možného zapojenia TI do komplexného scenára NAFLD, jedným z najdôležitejších aspektov je prepojenie medzi odpoveďou TI a bunkovým metabolizmom [220,221]. Imunometabolizmus predstavuje základný kameň výskumu v porozumení regulácie zápalovej odpovede (ako napr. u M1 makrofágov), ktorá je podporovaná najmä glykolytickou aktivitou a následným zastavením Krebsovho cyklu. Niektoré metabolické produkty tohto cyklu, ako je sukcinát alebo alfa-ketoglutarát, hrajú dôležitú úlohu ako regulačné mediátory v tomto procese (222).

Okrem toho sú v TI zapojené niektoré enzýmy mitochondriálneho ETC, vrátane sukcinátdehydrogenázy (SDH), ktorá by predstavovala jeden z najdôležitejších biologických cieľov itakonátu [223]. Celkovo tieto vedecké dôkazy potvrdili kľúčovú úlohu mitochondrií v tejto komplexnej biologickej sieti, pomocou ktorej by mohla byť lepšie objasnená patogenéza niektorých imunitne-metabolicky sprostredkovaných chorôb, ktoré ešte nie sú úplne známe.

Rovnováha medzi sukcinátom a alfa-ketoglutarátom určuje reguláciu niektorých efektorov TI vrátane domén obsahujúcich Jumanji (JMJ) a desaťjedenásť translokácií (TET), ktoré by pôsobili hlavne prostredníctvom modifikácie acetylácie histónov, ako je H3K4 [224]. . Na tento účel by skúmanie monocytového mitochondriálneho metabolizmu a bunkového prechodu z ETC na glykolytickú prevládajúcu energetickú dráhu u zvierat (model s vysokým obsahom tukov) a klinické modely NAFLD mohli byť užitočnými cestami na úplné pochopenie zapojenia TI do tohto procesu. komplexný patologický obraz.

Okrem toho, ďalší dôležitý bod, ktorý by sa v tomto kontexte mohol hodnotiť, predstavuje aktivita Itaconate, jedného z hlavných regulačných mediátorov TI, odvodeného priamo z konverzie cis-akonitátu tvorenej enzýmom imunitne reagujúceho génu 1 (IRG1) [225, 226].

Expresia IRG-1 je geneticky a epigeneticky regulovaná LPS, čo podporuje jeho expresiu cestou, ktorá zahŕňa aktiváciu proteínkinázy C (PKC) [227]. MiR93 zatiaľ čo znižuje expresiu IRG-1 pôsobením na transkripčný faktor Interferónový regulačný faktor-9 [228].

Itaconate pôsobí ako protizápalový mediátor, pripravený regulovať neopodstatnenú a nadmernú aktiváciu zápalovej kaskády, pôsobí rôznymi mechanizmami: zastavuje aktivitu SDH, ktorá sa podieľa na syntéze koenzýmu Q a následne na aktivácii zápalu a fruktózy-6- fosfátkináza; tvorí komplexy s glutatiónom; inhibuje transkripčný faktor IkB-zeta, ktorý sa podieľa na syntéze IL-6; aktivuje Nrf2 prostredníctvom kelch-like ECH asociovaného proteínu 1 (KEAP1) alkyláciou [229, 230]. LPS môže vyvolať zvýšenie produkcie prozápalových cytokínov, po ktorom čoskoro nasleduje stimulácia syntézy itakonátu prostredníctvom aktivácie IRG{10}}. V nedávno publikovanej práci bola zdôraznená dôležitosť TI v myšom modeli ischémie/reperfúzneho poškodenia pečene, ktorý sa používa ako dobre známy model poškodenia pečene oxidatívnym stresom, v ktorom sa zdá, že aktivita Nrf2 je nevyhnutná. nastavenie [231,232].

Okrem toho, vo svetle zvýšenej intestinálnej permeability pre niekoľko antigénov spúšťajúcich imunitu u pacientov s NAFLD, táto hypotéza nadobúda ešte väčší záujem. To by mohlo poskytnúť príležitosť nielen lepšie pochopiť patogenetický proces obklopujúci NAFLD, ale mohlo by to viesť vedeckú komunitu k pochopeniu jej prirodzenej histórie a nástupu komplikácií, ako aj k jej hodnoteniu ako potenciálneho terapeutického cieľa pri skutočnej záťaži optimálnej lekársky manažment [233,234]

Vzhľadom na hlavnú úlohu makrofágov v NAFLD a ich podstatné zapojenie do regulácie nerovnováhy oxidačného stresu nielen v pečeni, ale aj v periférnych tkanivách, ako sú tukové a vaskulárne, sa zdá byť rozumné preskúmať možné zapojenie TI v tomto kontexte. Hodnotenie syntézy itakonátu, expresie IRG{0}}, ako aj syntézy a biologickej odpovede odvodenej od aktivity vyššie uvedených transkripčných faktorov a/alebo skúmanie účinku odvodeného od podávania na zvieracích modeloch, itaconate, predstavujú niektoré dôležité výskumné body, ktoré čakajú na riešenie.