Az oxidatív stressz szerepe a hepatitis C vírusfertőzés patogenezisében

Első közzététele: 2016. július 16

Szerkesztői csoport: MEDICHUB MÉDIA

Absztrakt

Jelentős előrelépés történt a hepatitis C terápiájában, de ennek patogenezisében még sok minden ismeretlen. A hepatitis C lefolyását mind a gazda, mind a vírus jellemzői befolyásolják. Egyre több tanulmány emeli ki az oxidatív stressz szerepét a hepatitis C patogenezisében. A magfehérje kulcsszerepet játszik a reaktív oxigénfajták keletkezésében. Emellett úgy tűnik, hogy a fertőzés legfontosabb szövődményei, a cirrhosis és a hepatocellularis carcinoma összefüggenek az oxidatív stressz jelenlétével. Ebben az összefüggésben az antioxidánsok hasznos adjuváns terápiát jelenthetnek.

Összegzés

Habár jelentős előrelépés történt a vírusos hepatitis C kezelésében, a patogenezisről még mindig sok betekintést lehet kapni. A hepatitis C vírus (HCV) fertőzés esetén a betegség kialakulását a gazda és a vírus jellemzői egyaránt meghatározzák. Egyre több tanulmány igazolja az oxidatív stressz szerepét a HCV-fertőzés patogenezisében. A magfehérje nagy szerepet játszik a reaktív oxigénfajok keletkezésében. Emellett úgy tűnik, hogy a fertőzés legfontosabb szövődményei, a cirrhosis és a hepatocellularis carcinoma összefüggenek az oxidatív stressz jelenlétével. Ebben az összefüggésben az antioxidánsok hasznos adjuváns kezelésként szolgálhatnak.

A vírusos hepatitis C (HVC) jelentős közegészségügyi probléma. Körülbelül 130-150 millió krónikus HVC-eset fordul elő világszerte. A krónikus fertőzések aránya nagyon magas, ezért a fertőzöttek 55-85% -ában alakul ki krónikus fertőzés. A leggyakoribb szövődmények a cirrhosis és a hepatocelluláris carcinoma (1) .

A hepatitis C vírus (HCV) egy burkolt RNS vírus, amely a Flaviviridae családba tartozik. Genomjának szintjén 10 fehérjét kódolnak, strukturális - mag, E1 és E2, és nem strukturális - p7, NS2, NS3, NS4A, NS4B, NS5A, NS5B (2). A magfehérje alkotja a nukleokapszidot, az E1 és E2 fehérjék pedig a burok részét. 6 fő genotípust írtak le. Az 1-3. Genotípusok széles körben elterjedtek, a 4. és 5. genotípust főleg Afrikában, a 6. genotípust Ázsiában azonosították (3). Egy Romániában végzett tanulmány kimutatta, hogy a HCV-vel fertőzöttek 99% -a az 1. genotípussal fertőzött, ebből az 1b. Genotípus, az esetek több mint 90% -ában. A legtöbb eset az 50-59 éves korosztályban volt, túlsúlyban a nőknél (4) .

Az elmúlt években egyre több tanulmány igazolja az oxidatív stressz (OS) fő szerepét számos betegség patogenezisében. SO akkor fordul elő, ha egyensúlyhiány áll fenn az oxidáló rendszer és az antioxidáns rendszer között, az előbbi feleslegben van kifejezve. Ennek következményei vannak a biológiai folyamatokra, így befolyásolva az apoptózist, a gyulladásos reakciót vagy a vírus replikációját (5). A szabad gyökök páratlan elektronokat tartalmaznak az atomokban, nagyfokú reaktivitással, olyan molekulákkal, mint fehérjék, lipidek vagy DNS. A fő reaktív oxigénfajok (SRO) a szuperoxid gyök, a hidroxil gyök és a hidrogén-peroxid (6). Az ORS elpusztítja a sejtmembránokat, nekrózist okozva a telítetlen zsírsavak oxidációjával a membránok szerkezetében, ezt az eljárást lipidperoxidációnak nevezik. A fehérjékre is hat, a cisztein-maradékok SH-csoportjának oxidálásával diszulfidokat, szulfoxidokat vagy szulfonsavat eredményezve. A DNS és az RNS szintjén szerkezeti változásokhoz vezetnek a mutációk megjelenésével (7) .

Az SO jelenlétéről a hepatitis C vírus (HCV) fertőzés során az 1990-es évek óta számoltak be. A HCV-ben szenvedő betegeknél mind a májsejtekben, mind a limfocitákban magas ORS-koncentrációt figyeltek meg (8). .

Számos olyan mechanizmust vizsgáltak, amelyek révén a HCV ORS felszabadulásához vezet. Úgy tűnik, hogy a mitokondriális szint változásai a vírus replikációja és a vírus fehérje expressziója során következnek be. A megnövekedett ORS-termelés a kalcium (Ca 2+) újraeloszlásával függ össze a citoplazmában, az endoplazmatikus retikulumban (ER) és a mitokondriumban. Fokozottan felszabadul az ORS, ez a jelenség az elektrontranszport-komplex 1 aktivitásának gátlásán alapul (8). Az ORS hatása a HCV-re nem teljesen ismert, néhány tanulmány kiemeli a vírusreplikáció lehetséges stimuláló szerepét (9) .

Oxidatív stressz kialakulása HCV fertőzésben

A szabad gyökök képződésének fő forrása a mitokondrium, két fő mechanizmus révén, az elektrontranszport-komplex és a mitokondriális dehidrogenázok révén. Másrészt a mitokondriumok az SRO-akció kiválasztásának helye. A fő extramitokondriális források az RE, a peroxiszómák, a NADPH-oxidázok és a citokróm P 450. A Kupffer-sejtek szintén részt vesznek az oxidatív stressz kialakulásában (10) .

Mitokondriumok és endoplazmatikus retikulum

A mitokondriumok részt vesznek a sejt számára szükséges ATP mennyiségének több mint 90% -ában (11,12). A mitokondriumoknak számos funkciója van a proliferációban, a differenciálódásban és a sejthalálban. Szerkezetileg van egy külső és egy belső membránja. A külső membrán asszociálódik a RE membránnal, így képződik a mitokondriális asszociált RE membrán (MAM), és szerepet játszik a két sejtszerv közötti cserékben, különösen a Ca 2+ és a lipidek transzportjában. Így a MAM-nak fehérjék vesznek részt a Ca 2+ transzportjában, a legismertebb az endo-szarkoplazmatikus retikulum (SERCA) Ca 2+ ATPáza (12) .

Jelenleg úgy vélik, hogy 7 mitokondriális hely vesz részt az ORS előállításában. A belső mitokondriális membrán szintjén négy fehérjekomplex található, amelyek részt vesznek a redox folyamatokban. Az oxidatív stressz indukciójában a fő szerepet az I. és III. Komplexek játszanak. Az I komplex O2-t szabadít fel a mátrix szintjén, és a III komplex az intermembrán tér szintjén (13,14) .

HCV-fertőzés esetén a vírusreplikációnak és a magfehérje túlzott expressziójának komplex hatása van RE-szinten, ami a Ca 2+ felszabadulását eredményezi a citoplazmában. A folyamatot az endoplazmatikus/szarkoplazmatikus retikulum (SERCA) Ca 2+ ATPázának gátlásával is felerősítik. Az NS5A emellett stimulálja a Ca 2+ felszabadulását a retikulumból a citoplazmába (15) .

A HCV-fertőzésben a reaktív fajok termelésének fő mechanizmusa a mitokondriumok és a mag vírusfehérje közötti kölcsönhatáson alapul, amely a mitokondriumok szenzibilizációjához vezet a Ca 2+ beáramláshoz és a mitokondriális permeabilitási átmeneti pórusok (mPTP) megnyitásához. az elektrontranszport-láncot érintő végeredmény az SRO generálásával (10,15). Meg kell jegyezni, hogy sok mitokondriális rendellenesség figyelhető meg HCV-ben szenvedő betegeknél. Mivel több mint 2+ mitokondriális szinten a NADPH szintézis indukálásával részt vesz az ORS kialakulásában. Ezenkívül a mitokondriális Ca 2+ fokozott nitrogén-oxid képződéssel járt (16,17). A vírusfehérjék felhalmozódnak azon a területen, ahol a mitokondriális membrán érintkezik az ERéval. Ez a jelenség megkönnyíti a vírusfehérjék előrehaladását az oldalsó diffúzió folyamata révén a RE-től a mitokondriális szintig (11) .

NADPH-oxidázok

A NADPH-oxidázokhoz tartozó NOX család részt vesz az ORS előállításában. A NOX család 7 tagból áll, amelyek különböző szövetekben találhatók, beleértve a májat is. A NADPH-oxidáz számos biológiai folyamatban vesz részt, beleértve a gazdaszervezet reakcióját a vírusos vagy bakteriális fertőzésekre (18). Kimutatták, hogy a nem fertőzött sejtekben az NOX 4 a citoplazmában és a magban található meg, míg a HCV-vel fertőzött sejtekben túlexpresszált és főleg a magban található meg. Így az ORS termelése nukleáris szinten zajlik, a sejt DNS károsodásával. Úgy tűnik, hogy a magfehérje közvetett módon is részt vesz ebben a folyamatban azáltal, hogy stimulálja a NOX-expressziót aktiváló béta TGF szintézisét (15) .

Az NOX 2 megtalálható a Kupffer sejtekben, a máj polimorfonukleáris sejtjeiben. A fagocitákban lévő NOX 2 fehérjét az NS3 vírusfehérje aktiválja, ezáltal apoptózist és az immunsejtek megváltozását (LT sejtek, természetes gyilkos) váltja ki (19) .

A Smirnova és munkatársai által végzett vizsgálat kimutatta, hogy a HCV által kiváltott oxidatív stressz aktiválja az NOX 1 és NOX4, a ciklooxigenáz 2 és a citokróm 450 2E1 (CYP2E1) hatásokat. Ezenkívül a vizsgálatok azt mutatják, hogy az NOX 1, NOX4 és CYP2E1 részt vesz a gyulladás és az azt követő májfibrózis folyamatában. A CYP2E1 a májsejtekben található enzim, és HCV-ben szenvedő betegeknél az NS5A indukálja expresszióját. A CYP2E1 részt vesz az etanol katalízisében is (20) .

Citokinek és gyulladásos sejtek

Ezenkívül a HCV-betegek SO-jának oka lehet olyan proinflammatorikus citokinek jelenléte, mint a TNF alfa, amelyről kimutatták, hogy a HCV-betegek perifériás mononukleáris sejtjeiben fokozott (21). Megnövekedett mennyiségű alfa TNF-et figyeltek meg HCV-ben szenvedő betegeknél. A TNF alfa szuperoxid ion és hidrogén-peroxid előállításával vesz részt az ORS termelésében (22). Azt is szem előtt kell tartani, hogy az ORS részt vesz a fertőzésellenes védekezésben. A fertőzött sejtek jelenléte az immunválasz kialakulásához és az ORS makrofágok általi felszabadulásához vezet. Sejtkultúrákon végzett vizsgálatok kimutatták az ORS felszabadulását a vírusszerkezetek és a sejtek közötti kölcsönhatás nyomán (9) .

A víruskomponensek szerepe

A HCV oxidatív stresszt indukál mind a strukturális fehérjék, a magfehérje és az E1, mind az E2 glikoproteinek, valamint a nem strukturális komponensek, az NS3, NS5A és NS4B révén (19,23) .

A vírusfehérjék strukturális és funkcionális változásokat indukálnak a fertőzött sejtek mitokondriumában. Számos fehérje vesz részt, de a fő szerepet a magfehérjék és az NS5A játssza (24). A magfehérje a külső mitokondriális membránhoz kötődik a terminális COOH régión keresztül (25) .

A magfehérje az oxidatív stressz legerősebb aktivátora. Az NS5A és NS3 fehérjékkel együtt mitokondriális szinten hat, fokozva a Ca 2+ beáramlását és előidézve a glutation oxidációját, ami ORS keletkezését eredményezi a mitokondriumokban. Az NF-kB és a STAT 3 nukleáris faktorok aktiválódnak, és oxidatív stressz lép fel a magban (26). A 2+ felesleg stimuláló hatást gyakorol az elektrontranszportra, ami az ORS keletkezésének alapja. NO szintáz aktiváció zajlik le, nitrogén-oxid képződésével és a citokróm C felszabadulásával. Ördögi kör alakul ki a mitokondriális funkció megváltozásával és az ORS további felszabadulásával. A HCV szintén társul az RE-vel, így a vírus replikációja is előfordulhat a RE membrán citoszolikus részében, ami károsodott RE funkcióhoz vezet. Ez a folyamat a gyulladásban résztvevő jelátviteli utak aktiválódását eredményezi (27) .

Az NS5A és az NS4B, valamint az E1 és E2 glikoproteinek az ORS-termelésben vesznek részt a stressz RE-szintű kiváltásával (23). Az NS5A a Ca 2+ felszabadulását indukálja az endoplazmatikus retikulumból, és részt vesz az ORS keletkezésében és a NADPH-oxidáz aktiválásában (28) .

Vas túlterhelés

Megnövekedett vas (Fe) lerakódásokat figyeltek meg HCV-ben szenvedő betegeknél. A megnövekedett vaslerakódások a vírus által kiváltott OS eredményének látszanak, amely gátló hatást gyakorol a vas metabolizmusában szerepet játszó molekulára, a hepcidinre (16,29). A hepcidin alacsonyabbnak bizonyult ezeknél a betegeknél, mint a HBV-ben vagy más májbetegségben szenvedőknél, ezért a hepcidin fontos szerepet játszhat a HVC Fe túlterhelésében (30). .

A vas nagy mennyiségben részt vesz a DNS megváltoztatásában és a lipidperoxidáció folyamatában, számos mechanizmus segítségével (29). Például a vas-ion redukciós reakció útján vas-ionvá változik. A vasion részt vesz az SRO képződésében, feloldva a H2O2-t a hidroxidion és az OH - (6) -ra. Ezenkívül ezekben a betegeknél pozitív összefüggést figyeltek meg a Fe és a 8-hidroxi-2 ¢ -deoxi-guanozin (8-OhdG) szintje között, ami a DNS változását jelzi (31,32). .

A megemelkedett Fe-szint felgyorsítja a májfibrózis folyamatát. Hino és munkatársai egy vizsgálatot hajtottak végre HCV poliproteint expresszáló transzgénikus egerekkel. Megnövekedett Fe-szintet kaptak, és jelentős máj steatosisban, mitokondriális elváltozásokban, emelkedett lipoperoxidációs szintben és 8-OhdG-ben szenvedtek (30). .

Az oxidatív stressz következményei
májszinten

A HCV-fertőzés az esetek körülbelül 70-80% -ában krónikus, és ezek 20% -ában cirrhosis alakul ki a fertőzés első 20 évében (3). A májfibrózis kialakulását mind a gazda, mind a vírus befolyásolja. A gazdával kapcsolatos fő kockázati tényezők a férfi nem, a krónikus alkoholfogyasztás, az elhízás és a 2-es típusú cukorbetegség. Genetikai tényezőkre is hivatkoztak (33). Tanulmányok azt mutatják, hogy a HCV-nek nincs közvetlen citopátiás hatása, a májkárosodás nagyrészt a gazda immunválaszának kialakulása következtében következik be (3). A krónikus gyulladásos folyamat jelenléte fibrózis megjelenéséhez vezet, amely később cirrhosissá válhat (34) .

A cirrhosis stádiumú betegek éves kockázata a hepatocelluláris carcinoma kialakulása 1-5% (33). Európában a hepatocelluláris karcinóma fő kockázati tényezői a HCV-fertőzés és a krónikus alkoholfogyasztás. A karcinogenezis folyamatában számos mechanizmus vesz részt. A hepatitis vírus megváltoztatja a lipid anyagcserét és indukálja a rosszindulatú transzformációban részt vevő egyes gének expresszióját (34) .

Úgy tűnik, hogy az oxidatív stressz fontos szerepet játszik a krónikus hepatitis C magas arányában (35). Tanulmányok azt mutatják, hogy az OS részt vesz a májfibrózis folyamatában, aktiválja a csillagképes sejteket és serkenti a kollagéntermelést (36). A HCV stimulálja a Kupffer-sejtek aktiválódását, amelyek felszabadítják a fibrózis és az ORS kialakulásában szerepet játszó citokineket, ami májsejtkárosodást eredményez. A sérült májsejtek ORS-t generálnak, aktiválva a csillagképes májsejteket. Ezenkívül úgy tűnik, hogy a NADPH-oxidáz aktiválódik a Kupffer-sejtekben és a csillagképes sejtekben, az ORS keletkezésével, amely jelenség hozzájárul a fibrózis kialakulásához (24). Ezenkívül az ORS indukálja a béta TGF szintézisét, amely a fibrózis folyamatában is szerepet játszik (19) .

A Clichici által végzett tanulmány szerint a malondialdehid a legfontosabb marker, amely korrelál a fibrózis előfordulásával a HCV májfertőzésében (37). Gabr tanulmánya szerint az oxidatív stressz markerek nem invazív módszerként alkalmazhatók a májfibrózis értékelésére, amely a kezelés megkezdésének legfontosabb eleme (36) .

Úgy tűnik, hogy az oxidatív stressz szerepet játszik a hepatocelluláris karcinóma kialakulásában a DNS változásai révén (19). Az elmúlt években egyre több tanulmány tulajdonítja az SO fontos szerepét a krónikus májbetegség progressziójában és a karcinogenezis folyamatában. In vitro vizsgálatok kimutatták, hogy a Kupffer-sejtek az NS3 hatására proinflammatorikus hatású citokineket (IL1 béta, TNF alfa) és IL 10 immunszuppresszív hatást fejtenek ki. Ezenkívül a vírus előgyulladásos állapot kialakulását idézi elő. Így a gyulladás helyén a Kupffer-sejtek számos proinflammatorikus molekulát és ORS-t szabadítanak fel (38). Az ORS a DNS megváltozásához és a génmutációk előfordulásához vezet (19). Egy nemrégiben végzett tanulmány kimutatta, hogy az ORS a 3 b-hidroxi-szterin Δ 24-reduktáz expresszióját indukálja, amelynek szerepe van a DNS-helyreállítás és a tumor kialakulásának megakadályozásában. Ennek a reduktáznak a túlzott mértékű expressziója a fertőzött sejtek apoptózisának blokkolásához, replikációjához és a krónikus fertőzés fennmaradásához vezet (39) .

Antioxidánsok HCV fertőzésben

Az antioxidánsokat két kategóriába lehet sorolni, nevezetesen kis molekulatömegű szerek (C-vitamin, E-vitamin, glutation, karotinoidok) és antioxidáns szerepet játszó enzimek (szuperoxid-dismutáz, glutation-peroxidáz, kataláz) (6) .

HCV-ben szenvedő betegeknél az antioxidáns védekező képesség csökkenését figyelték meg, alacsony antioxidáns molekulák - például szuperoxid-diszmutáz, kataláz, glutation és hemo-oxigenáz - kimutatására (1). Úgy tűnik, hogy összefüggés van a HCV-fertőzés súlyossága és az antioxidáns elemek szérumszintje között (25) .

A HCV csökkenti a glutation szintjét mind közvetve, mind a hepatocitákban termelt elváltozások révén, mind közvetlenül, a magfehérje hatására. Egyes tanulmányok kimutatták, hogy a strukturálatlan vírusfehérjék növelik a glutationt. Valójában a glutation szintjének növekedése a megnövekedett g-glutamilcisztein-ligáz aktivitás következménye a szubletális oxidatív stresszhez való átmeneti alkalmazkodás során (29) .

Nemrégiben bebizonyosodott, hogy az oxidánsok és az antioxidánsok egyensúlya az érintett vírus genotípustól függően eltér. Tehát az 1a/1b genotípusban az oxidatív stressz erőteljesebbnek tűnik, mint a 4, 2a/c, 2b és 3a genotípusban. Így felvetődött az antioxidáns terápiák szükségességének hipotézise, különösen azoknál a betegeknél, akik súlyos OS-t kiváltó genotípusokkal fertőzöttek. Ugyanakkor úgy tűnik, hogy a genotípus fontos előrejelzője az antivirális terápiára adott válasznak (40). Groenbaek és munkatársai által végzett tanulmány megállapította, hogy az E-vitamin és A-kiegészítők beadása hatással volt az antioxidáns státuszra, a vírusterhelésre és a máj citolízis enzimjeire azonban nem. .

Mivel az oxidatív stressz fontos szerepet játszik a HCV-fertőzés patogenezisében, az antioxidánsok szerepet kapnak a terápiában. Így olyan szerek, mint a C- és E-vitamin, az N-acetil-cisztein, a glicirrizin, a foszfatidilkolin vagy a szilimarin hasznosnak bizonyultak (42) .

Számos kutató tanulmányozta a nyomelemek (Cu, Zn, Se) szerepét a májbetegségek patogenezisében a HCV fertőzés összefüggésében. Ezen antioxidánsként ható elemek koncentrációjának változása egyensúlyhiányt okoz, az OS lehetőségével és a gyulladásos folyamat kezdetével, amely elősegíti a vírus replikációját (43). Így bebizonyosodott, hogy ezeknél a betegeknél a Zn adagolása csökkenti a májfibrózist és javítja a betegség prognózisát (44) .

Az oxidatív stressz fontos szerepet játszik a HCV patogenezisében. A vírusfehérjék a mitokondriumban, az ORS fő termelőjében hatnak, és biológiai reakciók sorozatát generálják, amelyek hatással vannak a betegség evolúciójára. Így az SO részt vesz a fibrózis és a karcinogenezis folyamatában.

Összeférhetetlenség: A szerzők nem jelentenek összeférhetetlenséget.