Podstawy immunologiczne patogennych polekowych reakcji odpornościowych w wątrobie.
Jacek Michałkiewicz, Danuta Dzierżanowska
Zakład Mikrobiologii i Immunologii Instytutu-Pomnika Centrum Zdrowia Dziecka
Kierownik Zakładu: Prof. dr hab.n.med. Danuta Dzierżanowska
Adres dla korespondencji:
Doc. dr hab. n.med. Jacek Michałkiewicz
Zakład Mikrobiologii i Immunologii
Instytut- Pomnik Centrum Zdrowia Dziecka
04-736 Warszawa
Aleja Dzieci P olskich 20
Tel. 815-71-67,
Fax: 815-71-69
e-mail: jacek.michalkiewicz@wp.pl
Streszczenie
Celem pracy było przedstawienie najważniejszych informacji dotyczacych powstawania reakcji hepatocytotoksycznych indukowanych lekami. Opisanio w sposób ogólny zjawiska zawiązane z metabolizmem leków i nabywaniem ich immunogenności. Przedstawiono podstawowe mechanizmy indukcji reakcji uczuleniowych, z zaznaczeniem roli czynników kostymululacyjnych w aktywacji limfocytów i związanych z tym zjawiskiem roli czynników immunogenetycznych. Scharakteryzowano typ reakcji odpornościowych indukowanych przez leki.
Słowa kluczowe: limfocyty, leki, nadwrażliwość
Summary
The aim of study was to present the most important informations concerning drug-induced hepatocytotoxic reactions. The follwing issues were considered: the phenomena dealing with drugs metabolism and creation of drugs immunogenic activities, the mechanisms of induction hypersensitivity reactions and the role od costimulatory factors in their control, the significance of immunogenetioc factors controlling the expression of costimulatory molecules, and the possible types of hypersensitivity reactions induced by drugs.
Key words: lymphocytes, drugs, hypersensitivity
1. Wprowadzenie
Uszkodzenia watroby indukowane lekami spowodowane są poprzez konjugaty białko/fragmenty leku powstajace w wyniku przemian metabolicznych wątrobie. Wywieraja one albo bezpośredni efekt cytotoksyczny albo działaja jako immunogeny.
Indukcja odpowiedzi immunologicznej na konjugaty białko-lek (immunogen) wymaga prezentacji immunogenu przez komórki prezentujace antygen limfocytom T. Prezentacja wymaga dwóch sygnałów, tj.antygenowo swoistego sygnału I generowanego przez interakcję receptora limfocytów T z antygenem oraz sygnału II, kostymulacyjnego, który jest antygenowo niespecyficzny. Reakcja odpornościowa na lek może być zwrócona albo przeciwko składnikowi leku (hapten) albo przeciwko jego białkowemu nośnikowi. Odpowiedz immunologiczna może przebiegać z przewaga syntezy przeciwciał (humoralna) lub z aktywacją komórek ( limfocyty T i inne komórki).
Konjugaty białko/lek powstaja w wyniku ekspozycji na lek u wszystkich osób, lecz reakcje odpornościowe indukowane sa najczęściej u osób z chorobami wątroby lub/i szczególnie predysponowanych do do występowania reakcji uczuleniowych (wywiad alergiczny, zaburzenia odpornośc, itp.). Hepatotoksyczne reakcje immunologiczne indukowane lekami wywoływane sa przede wszystkim immunogennym działaniem białek mikrosomalnych; czynnikiem docelowym jest przede wszystkim cytochrom P450. Cholestazy indukowane lekami zwiazane są głównie z dzialaniem przeciwciał o swoistości zwroconej przeciwko
wielu intracelularnym składnikom białkowym (1, 2)
Odpowiedz hepatocytotoksyczna indukowana lekami
Reakcje uboczne na leki i środki chemiczne można podzielić na dwie grupy: A) wywołane bezpośrednim toksycznym działaniem, B) reakcje pośrednie spowodowane nadwrażliwością (idiosynkrazja) na lek. Reakcje grupy A wywołane sa przez bezpośrednie lub pośrednie działanie farmakologiczne składników leku, są zalezne od dawki i występują u wszystkich osób pobierajacych lek, niezależne od czynników ustroju gospodarza. Przeciwnie reakcje grupy B występuja jedynie u niewielkiej grupy osób są zasadniczo niezależne od dawki, lecz w znacznym stopniu zależne od czynników ustrojowych gospodarza. Reakcje tej grupy związane są z wysoką śmiertelnościa i powoduja około 18% przypadków ostrej niewydolności watroby w Stanach Zjednoczonych. Tego typu reakcje sa niewykrywalne podczas prób przedklinicznych i klinicznych testowania nowych leków.
Wiele reakcji nadwrażliwości na leki ma podłoże immunologiczne-reakcje na kompleks lek/białko lub składniki komórkowe zmienione przez klek. Predyspozycja do występowania immunologicznych reakcji polekowych ma charakter wieloczynnikowy i zalezy od uwarunkowan farmakogenetycznych, immunogenetycznych i środowiskowych.
W immuno-hepatotoksyczne działanie leków ma podłoze metaboliczne i uczuleniowe (indukcja immunologicznych stanów nadwrażliwości).
Metabolizm leków
Większość komponent leków ma charakter lipofilny (tj.rozpuszczalny w tłuszczach). Biotransformacja lipofilnych komponentów powoduje powstanie metabolitów rozpuszczalnych w wodzie (hydrofilnych), co jest warunkiem ich usuwania z ustroju, zapobiega bioakumulacji i skraca czas ekspozycji, działa protekcyjnie. Biotransformacja przebiega w dwóch fazach. W fazie I powstaja metabolity nieznacznie rozpuszczalne w wodzie . Następnie ulegają one procesowi konjugacji z białkami ( faza II biotransformacji), co powoduje powstanie produktów rozpuszczalnych w wodzie które ulegają usuwaniu z żółcia i moczem. Metabolizm większości leków jest procesem wieloetapowym (konjugacji i aktywacji). Bioaktywacja (faza I metabolizmu) powoduje powstanie form pośrednich, które albo są eliminowane przez mechanizmy detoksykacyjne komórki lub wchodzą w reakcje z komponentami komórkowymi. Wiązanie kowalencyjne metabolitów leku ze składnikami komórkowymi związane jest albo z bezpośrednim działaniem cytotoksycznym lub idiosynkrazją (nadwrażliwością na działanie innych czynników). Wiązanie się metabolitów leku z określonymi białkami komórek powoduje zaburzenia ich homeostazy i prowadzi do apoptozy lub nekrozy. Połączenia lek/białko (wolne lub związane z błoną komórkowa) działaja jak immunogeny, powodujac indukcję odpowiedzi immunologicznej.
Reakcje bioaktywacji zależą przede wszystkim od enzymów cytochromu P 450, które zlokazlizowane sa w retikulum endoplazmatycznym; poziom ekspresji tych enzymów jest szczególnie wysoki w komorkach watroby, lecz także występuje w komórkach innych narzadóww (jelit, nerek, płuc i skóry). Polimorfizm genetyczny kontrolujacy ekspresję enzymów wywołujacych procesy bioaktywacji i detoksykacji leków jest przyczyną powstawania olbrzymiej róznorodności powstajacych metabolitów, co leży u podstaw występowania osobniczych róznic powstawania reakcji ubocznych na leki, w tym również o podłozu immunologicznym (3,4).
3. Reakcje nadwrażliwości na leki
Generalnie, swoista reakcja immunologicznba wymaga dwóch faz: fazy uczulajacej, podczas której dochodzi do rozpoznania przez limfocyty obcych swoistości i powstawania populacji komórek zdolnych ich do rozpoznania (reakcja zachodzi w regionalnych węzłach chłonnych), oraz fazy wywołujacej, tj reakcji powstałej w fazie I limfocytów z czynnikiem indukujacym reakcję.
Immunogenność leków i ich metabolitów zależy od połaczeń z białkami, co powoduje że mogą być rozpoznane przez limfocyty jako immunogeny. Większość leków nie jest reaktywna chemicznie i stad nie wywołuje bezpośrednich reakcji cytotoksycznych, natomiast ich aktywne metabolity powstałe w wyniku biotransformacji reaguja z makrocząsteczkami białkowymi tworzac połaczenia hapten (lek)/nośnik (struktura białkowa).
W watrobie połączenia te ulegają degradacji przez komórki Kupfera (komórka prezentujaca -APC) i są przenoszone na ich błonę komórkowa jako immunogenne peptydy w połaczeniu z komórkowymi antygenami transplantacyjnymi (HLA- klasy I lub II). Kompleks peptyd/ HLA rozpoznawany jest następnie przez limfocyty T (sygnał I). Dla kompletnej aktywacji limfocyta T wymagany jest także sygnał II (kostymulacyjny ), antygenowo nieswoisty. Jest on generowany poprzez interakcję szeregu receptorów błonowych limfocyta T (CD28, CTLA-4 i inne) z odpowiadajacymi im ligandami (miejscami łączacymi) na APC
(CD80,CD86 i inne). W razie braku sygnału II aktywacja przez sygnał I prowadzi do śmierci komórki T (apoptoza), co powoduje utrzymanie się stanu tolerancji na czynnik indukujacy sygnał I. Ekspresja sygnału II jest ściśle kontrolowana (szczególnie ligand CD80 i CD86); wykazuje on niewielką ekspresję na komórkach nie aktywowanych. W razie ich aktywacji (dostatecznie silny sygnał I, stres, infekcja) generowany jest sygnał II. Powoduje to wzajemną aktywację APC/T limfocyta. Limfocyt T wchodzi w cykl komórkowy (proliferacja) róznicuje się do limfocytów efektorowych, które migruja do tkanek obwodowych, drenowanych przez regionalne węzły chłonne. Tu zachodzi ponowna reakcja z czynnikiem uczulajacym (faza efektorowa).Część limfocytów T ginie, część przeżywa jako komórki pamięci immunologicznej. Obok uczulonych komórek T też powstają przeciwciała. Zarówno limfocyty T jak i przeciwciała mogą wykazywać rózne swoistości: 1) haptenową, selektywnie zwróconą przeciwko epitopom metabolitu leku), 2) autoantygenową (przeciwko części nośnikowej kompleksu hapten/nośnik, 3) neoantygenową ( przeciwko części haptenowej i nośnikowej kompleksu uczulajacego). W niektórych przypadkach odpowiedz polekowa jest bardzo selektywna i zwrócona jest tylko przeciwko pojedyńczym epitopom, podczas gdy inne leki indukuja swoistości wieloepitopowe. Generalnie zakres i typ odpowiedzi immunologicznej zalezy od natury nośnika, natury haptenu i jego gęstości. Reakcje polekowe generują wiele typów reakcji odpornościowych, obejmujace wszystkie 4 typy reakcji z nadwrażliwości (tj. nadwrażliwość typu pierwszego -anafilaktyczna, typu II -cytotpksyczne przeciwciała, typu III-kompleksy immunologiczne i typu IV -reakcja komórkowa. W ogromnej większości przypadków efektorowa odpowiedz angażuje w mniejszym lub większym stopniu wszystkie 4 typy reaktywności. Jak wszystkie reakcje odpornościowe tak i te indukowane przez leki zależa od predyspozycji genetycznych gospodarza. Czynniki immunogenetyczne kontroluja przede wszystkim predyspozycje związane z ekspresja odpowiedniego haplotypu HLA. Ekspresja określonego haplotypu HLA na profesjonalnych komórkach prezentujących antygen decyduje o skutecznej prezentacji określonych antygenów rozpoznajacym je limfocytom T i jest podstawą predyspozycji genetycznej do odpowiedzi odpornościowej ( także jej braku, lub słabej reaktywności) indukowanej lekami (4,5).
Literatura
Larrey D. Drug-induced liver diseases. J. Hepatol, 2000, 32, 77-78
Beaune PH, Lecoeur S. Immunotoxicology of the liver: adverse reactions to the drugs. J.Hepatol 1997, 26:37-42
Matzinger P, Tolerance, danger, and the extended family. Ann.Rev.Immunol. 1994, 12,991-1045
Park BK, Tingle MD, Grabowski PS, Coleman JW., Kitteringham NR. Drug-protein conjugates. XI: Disposition and immunogenicity of dinitrofluorobezene, a model compound for the investigation of drugs as haptens. Biochem Pharmacol. 1987, 36, 591-599
Van Pelt FN, Manns MP, 2003. Drug-induced immune -mediated liver disease, Hanley&Belfus, Inc/Philadelphia, Gershwin ME, Vierling JM, Manns MP, eds, Liver Immunology, 373-388
7
1