Μελέτη της επίπτωσης της λοίμωξης από αναπνευστικό συγκυτιακό ιό (RSV) στα βρέφη, συσχετισμός της βαρύτητας των κλινικών εκδηλώσεων με γενετικούς πολυμορφισμούς του υποδοχέα CX3CR1

Abstract

Respiratory syncytial virus is the most common pathogen of lower respiratory tract in infancy and early childhood worldwide. Human RSV primarily infects epithelium of the nasopharynx and it usually presents with symptoms from the upper respiratory tract, however in about 40% of cases it can be followed by clinical signs of bronchiolitis, including tachypnea, hyperinflation, recession, respiratory wheezing and crackles. The primary aim of our study was to record the incidence of RSV bronchiolitis during the virus epidemic season in Cretan children less than 24 months of age. During the one year recruitment period (September 2004-August 2005) 153 children were hospitalized for bronchiolitis. Eighty eight cases (mean age 5.2±0.5 months; male/female ratio, 1.1:1) proved RSV-associated and 82 met the enrolment criteria. This year’s epidemic was identified in mid February to early May and accounted for 75 percent of hospitalized cases RSV is a negative sense RNA virus. It is a member of the genus Pneumovirus of the family Paramyxoviridae. The virally encoded surface transmembrane glucoproteins F (fusion) and G (attachment) constitute the main antigenic factors encoding host’s immune response. Although, currently, our knowledge of the pathogenesis of RSV in humans is incomplete, constituting a field of intense inquiring activity, bibliographic data support the crucial role of the host’s immune response in the pathogenesis and clinical manifestations of RSV infection. It is already known that the immune response to the RSV infection is characterized by mass inflammatory filtering with neutrophils, monocytes, eosinophils and natural killer cells in the respiratory epithelium. Responsible for the mobilisation, accumulation and filtering of inflammatory cells (mainly neutrophils) in the inflammation area are considered proinflammatory mediators (cytokines-chemokines), which are highly expressed from the infected respiratory epithelial cells and the macrophages. Recent studies in humans and animal models associate the wide range of RSV disease severity with this cytokine expression pattern. Chemokines consist a family of low molecular weight proinflammatory proteins (cytokines), which act as chemoattractant molecules in cells that express specific receptors playing regulatory role in the process of inflammation. Chemokines coordinate the immune response by directing leukocyte trafficking and activation in the sight of inflammation. They consist of a continuously expanding family of approximately 50 chemoattractant proteins and 20 receptors which are classified in four sub-families. Chemokines are involved in almost every inflammatory process and play an important role in the pathogenesis of a large number of inflammatory and immuno-modulatory diseases such as bronchiolitis. A wide variety of chemokines has been recognized in the blood and nasopharyngeal secretions of patients with RSV infection, such as RANTES (CCL 5), MCP 1 (CCL 2), IL 8, and the recently discovered Fractalkine (CX3CL or FKN). Fractalkine (FKN) is the only known member of CX3C chemokine family. It has the unique ability to exist in two forms; membrane anchored or shed soluble glycoprotein and acts both as a chemoattractant and an adhesion molecule for CX3CR1+ leukocytes (monocytes, T lymphocytes and NK cells). The receptor of fractalkine (CX3CR1) is a seven transmembrane domain G protein-coupled receptor, and fractalkine binds to it with high affinity. The interaction FKN/CX3CR1 activates pathogenetic mechanisms that lead to the migration and adhesion of immune cells. FΚΝ has been involved in the pathogenesis of RSV infection in a distinctive and viral specific way. Studies in animal models demonstrated that in a non-glycosylated, central conserved region, G protein contains a CX3C chemokine attachment motif at amino-acid positions 182-186. Due to that structural similarity G protein has the ability to interact with the CX3C chemokine receptor. This interaction appears to have at least two important roles in the pathogenesis of RSV infection. Firstly, G glycoprotein through binding to CX3CR1 facilitates infection. Secondly, this interaction seems capable of modifying the host’s immune response via inhibition of activation and immigration of CX3CR1+ leukocytes leading to a less efficient antiviral immune response. The interaction of G glycoprotein with CX3CR1 receptor expressed in neurons and microglia lead also to the release of neuronic products, such as factor P, which has been connected with alteration of respiratory frequency (apnoea) and also with mucus overproduction, edema and spasm of smooth muscular fibres, inflammatory activities responsible for many clinical manifestations of severe RSV disease. Recently, two single nucleotide polymorphisms of the CX3CR1 gene have been identified to be associated with decreased receptor expression and reduced receptor’s affinity for its ligand.....

Ο RSV αναγνωρίζεται σήμερα παγκοσμίως, ως ο σπουδαιότερος παθογόνος παράγοντας σοβαρής οξείας νόσου του κατώτερου αναπνευστικού συστήματος, σε βρέφη και μικρά παιδιά. Η αρχική εντόπιση της λοίμωξης είναι το επιθήλιο του ρινοφάρυγγα και στην πλειοψηφία των περιπτώσεων η συμπτωματολογία περιορίζεται σε εκδηλώσεις ρινίτιδας, ενώ στο 40% μολυσμένων βρεφών ο ιός εξαπλώνεται στις κατώτερες αεροφόρες οδούς με αποτέλεσμα την εκδήλωση οξείας βρογχιολίτιδος με συρρίτουσα αναπνοή, ταχύπνοια καθώς και άπνοιες στα πρόωρα νεογνά και μικρά βρέφη. Αρχικό στόχο της μελέτης μας αποτέλεσε η καταγραφή της επίπτωσης της βρογχιολίτιδας από RSV, σε περιόδους επιδημικής έξαρσης της νόσου, σε παιδιά της Κρήτης έως 24 μηνών. Κατά τη διάρκεια του μελετούμενου έτους (Σεπτέμβριος 2004 έως Αύγουστος 2005), 153 παιδιά νοσηλεύτηκαν με συμπτωματολογία βρογχιολίτιδας. Ογδόντα οκτώ περιπτώσεις είχαν ως αίτιο τον RSV (μέση ηλικία, 5.2±0.5 μήνες, λόγος αγοριών/κοριτσιών, 1.1:1) και 82 από αυτές περιλάμβαναν τα κριτήρια ένταξης στη μελέτη. Η επιδημική έξαρση του ιού κατά το έτος μελέτης εμφανίστηκε στα μέσα Φεβρουαρίου με αρχές Μαΐου όπου καταμετρήθηκε το 75% των νοσηλευόμενων περιπτώσεων. Ο RSV είναι ιός RNA που ανήκει στο γένος των πνευμονοϊών της οικογένειας των παραμυξοϊών. Οι επιφανειακές γλυκοπρωτεΐνες F (fusion) και G (attachment) αποτελούν τους κύριους αντιγονικούς παράγοντες που επάγουν την ανοσιακή απάντηση του ξενιστή. Παρόλο που, προς το παρόν, οι ακριβείς μηχανισμοί παθογένειας της βρογχιολίτιδας από RSV δεν έχουν διευκρινιστεί πλήρως και αποτελούν πεδίο έντονης ερευνητικής δραστηριότητας, βιβλιογραφικά δεδομένα υποστηρίζουν τον καθοριστικό ρόλο της ανοσολογικής απάντησης του ξενιστή στην παθογένεια και την κλινική έκφραση της RSV λοίμωξης. Όπως είναι ήδη γνωστό, η ανοσολογική απάντηση στην RSV λοίμωξη χαρακτηρίζεται από μαζική φλεγμονώδη διήθηση με ουδετερόφιλα, μονοκύτταρα, ηωσινόφιλα και φυσικά κύτταρα φονείς στο αναπνευστικό επιθήλιο. Υπεύθυνoι για την κινητοποίηση, τη συσσώρευση και τη διήθησή των φλεγμονωδών κυττάρων (κυρίως ουδετεροφίλων) στο σημείο της φλεγμονής θεωρούνται προφλεγμονώδεις διαμεσολαβητές (κυτοκίνες-χημοκίνες), οι οποίοι εκκρίνονται σε αυξημένα ποσά από τα μολυσμένα επιθηλιακά κύτταρα και τα μακροφάγα του αναπνευστικού συστήματος. Μελέτες σε ανθρώπους και ζωικά μοντέλα, συσχετίζουν την ευρεία κλίμακα βαρύτητας της RSV λοίμωξης με αυτό το ξεχωριστό μοτίβο των εκκρινόμενων κυτοκινών-χημοκινών. Oι χημοκίνες είναι μια οικογένεια χαμηλού μοριακού βάρους προφλεγμονωδών πρωτεϊνών (κυτοκινών) που δρουν χημειοτακτικά σε κύτταρα που εκφράζουν ειδικούς υποδοχείς, παίζοντας ρυθμιστικό ρόλο στη διαδικασία της φλεγμονής. Οι χημειοκίνες συντονίζουν την ανοσιακή απάντηση, κατευθύνοντας την προσέλκυση και μετανάστευση των λευκοκυττάρων στην περιοχή της φλεγμονής Αποτελούν μια συνεχώς επεκτεινόμενη οικογένεια περίπου 50 χημειοτακτικών πρωτεϊνών και 20 υποδοχέων που κατατάσσονται σε τέσσερις υπο-οικογένειες. Οι χημοκίνες μεσολαβούν σε όλες τις φλεγμονώδεις διεργασίες και παίζουν σημαντικό ρόλο στην παθογένεια ενός μεγάλου αριθμού φλεγμονωδών και ανοσομεσολαβητικών νοσημάτων όπως η βρογχιολίτιδα. Ένας μεγάλος αριθμός χημειοκινών έχει αναγνωριστεί στο αίμα και τις ρινοφαρυγγικές εκκρίσεις ασθενών με RSV λοίμωξη, όπως η RANTES (CCL5), η MCP1 (CCL2), η IL8, αλλά και η πιο πρόσφατα ανακαλυφθείσα Fractalkine (CX3CL ή FΚΝ). Η fractalkine (FKN) είναι το μοναδικό έως σήμερα γνωστό μέλος της οικογένειας των CX3C χημοκινών. Έχει τη μοναδική ιδιότητα να εμφανίζεται σε διαμεμβρανική και διαλυτή μορφή. Η διαμεμβρανική μορφή δρά ως μόριο προσκόλλησης, ενώ η διαλυτή FKN αποτελεί έναν ισχυρό χημειοτακτικό παράγοντα για τα λευκοκύτταρα που φέρουν στην επιφάνειά τους τον υποδοχέα της, CX3CR1 (μονοκύτταρα, Τ λεμφοκύτταρα, και ΝΚ κύτταρα). Ο υποδοχέας της FKN (CX3CR1) αποτελείται από επτά διαμεμβρανικές περιοχές και έχει υψηλή συγγένεια για την FKN. Η αλληλεπίδραση χημοκίνης/υποδοχέα ενεργοποιεί παθογενετικούς μηχανισμούς που οδηγούν στην μετανάστευση και προσκόλληση ανοσολογικών κυττάρων. Η FΚΝ έχει εμπλακεί στην παθογένεια της RSV λοίμωξης με ένα χαρακτηριστικό και ιδιαίτερο για την ίωση τρόπο. Μελέτες σε ζωικά μοντέλα καταδεικνύουν ότι η γλυκοπρωτεΐνη G του RSV περιέχει δομικά ένα μοτίβο CX3C με θέσεις αμινοξέων από 182 έως 186 στην κεντρική περιοχή, που της επιτρέπει να μιμείται λειτουργικά την FKN και να δεσμεύεται από τον υποδοχέα της CX3CR1. Η αλληλεπίδραση γλυκοπρωτεΐνης G CX3C-CX3CR1 φαίνεται να έχει τουλάχιστον δύο σημαντικούς ρόλους στην παθογένεια της νόσου: διευκολύνει τη λοίμωξη και τροποποιεί την ανοσιακή απάντηση του ξενιστή μέσω μείωσης της ενεργοποίησης και της μετανάστευσης των CX3CR1+ λευκοκυττάρων (Τh1-λεμφοκύτταρα, τα ΝΚ λεμφοκύτταρα, οι νευρώνες και η μικρογλοία) που τελικά οδηγεί σε λιγότερο αποδοτική αντι-ιική ανοσολογική απάντηση. ...