Böszörményi Nagy György

Az előadások a következő témára: "Böszörményi Nagy György"— Előadás másolata:

1 Immmunmechanizmusok a krónikus obstruktiv tüdőbetegség (COPD) kórfejlődésében
Böszörményi Nagy György Országos Korányi Tbc és Pulmonológiai Intézet, Budapest Budapest december 1.

2 a „ holland hipotézis ” a „brit hipotézis”
krónikus dohányzás légúti hiperszekréció, köhögés, mély légúti bakteriális kolinizáció Stuart-Harris CH (1953) Brumfitt W és mtsai (1957) Scadding JG (1959) a dohányzás okozta nyákmirigy hiperplázia krónikus légúti infekció következményes bronchiális obstrukció Fletcher CM, Tinker CM (1961) a „brit hipotézis” krónikus nem-specifikus tüdőbetegség Orie NGM, Sluiter HJ, de Vries K és mtsai (1961) a „ holland hipotézis ” az asztma, idült bronchitis és emfizéma ugyanazon kóros légúti válasz ( bronchiális hyperreaktivitás ?) variánsai Rijcken B, Schauten JP, Xu X és mtsai. (1995) Tashkin DP, Altose MD, Connett JE és mtsai.(1996)

3 obstrukció a periférián
(a kis légútakban) hiperszekréció a nagy légútakban

4 Lung Health Study a COPD súlyos eseteiben a dohányzás
Anthonisen N.R. és mtsai. JAMA 1994: 272: a dohányzást abbahagyók a COPD súlyos eseteiben a dohányzás felfüggesztésének hatása szerény (15-20 csomag/év ?) hörgtágitó után mért FEV1(L) folyamatosan dohányzók a megfigyelés években

5 A FEV1 életkorral összefüggő csökkenése „érzékeny”
és „nem-érzékeny” dohányzók csoportjaiban Curtis JL, Freeman CM, Hogg JC: Proc Am Thorac Soc 2007: 4: dohányosok, akiknél nem fejlődik ki COPD veleszületett immunválasz COPD remodeling (a 25 éves korban mért érték %-ában) FEV1 adaptiv immunválasz mélylégúti bakteriális kolonizáció ? perzisztáló virusinfekció ? autoantigének ? életkor (évek)

6 A dohányzók 10-15%-ánál fokozott gyulladásos reakció
≈ 50% fokozott gyulladásos válasz alacsony HDAC2 ? virusinfekció ? gén-polimorfizmusok ? gyulladás nem-dohányzók nem obstruktiv enyhe súlyos exacerbáció dohányzók COPD COPD neurofil sejtek makrofágok citokinek proteázok

7 Kislégúti obstrukció COPD-ben
Hogg JC, Chu F, Utokaparch S és mtsai: N Engl J Med 2004: 350: a bronchiolus elzáródása (mukózus glycoprotein és gyulladásos exsudatum) fibrózis alveoláris falpusztulás, rugalmasságcsökkenés limfoid follikulusok a broncgusfal megvastagodása kehelysejtek

8 A limfoid follikulusok kialakulása környezeti kárositó hatások
(lipopoliszaharidák, dohányfüst, baktériumok) következményeként krónikus obstruktiv tüdőbetegségben (COPD) Brusselle GG, Demoor T, Bracke KR és mtsai: Lymphoid follicles in (very) severe COPD – benefical or harmaful ? Eur Respir J 2009: 34: baktériumok alvelusok légúti epithelium autoantigén plazmasejt éretlen dendrikus sejtek extracelluláris matrix antitest elasztin-törmelék kapilláris limfoid follikulus

9 A krónikus dohányfüst-expozició következtében kialakuló légúti gyulladás
Chung KF és IM Adcock után (Eur Resp J 2008: 31: ) dohányfüst (belégzett partikulumok és gázok) makrofág neutrofil elasztáz neutrofil apoptosis baktériumok mucin makrofág epithelium fibrogén cytokinek dendritikus sejt anti-elasztin antitest anti-epithelium antitest neutrofil sejt oxidánsok fibroblaszt proliferáció serin proteázok neutrofil toborzás (kemotaxis) B sejt eozinofil gyulladás/remodelling nyák-hiperszekréció légúti obstrukció légúti simaizom szisztémás gyulladás

10 Cosio MG, Saetta M, Agusti A: N Engl J Med 2009: 360: 2445-54.
a COPD kórfejlődése lépcső: a dohányfüst elsődleges, a légúti nyálkahártyát kárositó hatása Cosio MG, Saetta M, Agusti A: N Engl J Med 2009: 360: extracelluláris matrix-károsodás dohányfüst veleszületett immunválasz éretlen dendritikus sejtek apoptosis necrosis epitheliális, endotheliális sejtek a szövetkárosodás autoantigén hatás szövet- károsodás elastin

11 a szervezetet veszélyeztető, idegen vagy saját antigénhatás
Az antigének csoportositásának saját/idegen (self/nonself – 1959), infekciós idegen (infectious nonself – 1989) és a szervezetet veszélyeztető, idegen vagy saját antigénhatás (danger – 1994) modelljei Matzinger P: The danger model – a renewed sense of self. Science 2002: 296:

12 Cosio MG, Saetta M, Agusti A: N Engl J Med 2009: 360: 2445-54.
a COPD kórfejlődése 3. lépcső: az immuntolerancia/immunszabályozás kudarca adaptiv (autoimmun) válaszreakció Cosio MG, Saetta M, Agusti A: N Engl J Med 2009: 360: GOLD 2/3 komplement depozició veleszületett immunsejtek apoptosis immunkomplex- depozició proteinázok ROS, NO antigének szövetpusztulás perzisztáló gyulladás COPD

13 a COPD kórfejlődése 2. lépcső: dendritikus sejtek T-sejt stimuláció
Cosio MG, Saetta M, Agusti A: N Engl J Med 2009: 360: GOLD 1,2 nyirokcsomó tüdő

14 Az öregedés és a COPD kialakulásának molekuláris mechanizmusai
Ito K , Barnes PJ :COPD as a disease of accelerated lung aging Chest 2009: 135: környezeti oxidativ stressz (ROS) endogen oxidativ stressz (ROS) DNS-károsodás kináz-aktiváció (MAPK, PI13K NFκB aktiváció a fehérjék oxidációja az öregedést akadályozó molekulák csökkenése (sirtuin,HDAC) telomer-rövidülés gyulladás szerkezeti változás magas karcinóma-kockázat sejthalál normális, szenilis tüdő gyorsan öregedő, COPD-tüdő

15 Emberi kromoszómák (szürke) a végükön telomer „sapkákkal” (fehér)

16 A telomer-hossz különbsége fehér vérsejtekben egészséges
kontroll- és krónikus obstruktiv tüdőbetegek (COPD) csoportjaiban Houben JMJ, Mercken EM, Ketelslegers HB és mtsai: Telomere shortening in chronic obstructive pulmonary disease. Resp Medicine 2009: 103: p < 0,001 egészséges COPD n= n=102

17 COPD fenotipusok emfizéma kis légúti betegség gyakran exacerbálódók
krónikus bronchitis emfizéma kis légúti betegség gyakran exacerbálódók szisztémás gyulladás tüneteit mutatók gyors légúti funkcióvesztők asztmás „légúti dinamika” ……………………………………. újak

18 a COPD és társbetegségei
(szisztémás gyulladásos szindróma)

19 A diabetes, hipertonia és cardiovascularis betegségek
kialakulásának kockázata a COPD különböző súlyosságú csoportjaiban (n= ) Maninno DM, Thorn D, Swensen A és mtsai: Eur Respir J 2008: 32: nincs társbetegség egy „ kettő „ három kockázati hányados GOLD GOLD GOLD R GOLD normális 3/ légúti funkció

20 COPD A krónikus obstruktiv tüdőbetegség (COPD) szisztémás hatásai
és társbetegségei PJ Barnes és BR Celli után (Eur Respir J 2009: 33: ) tüdőrák COPD perifériás pulmonális gyulladás spill over akut fázis proteinek CRP szérum amyloid A surfactant ptrotein D vázizomzat-gyengeség cachexia szisztémás gyulladás IL-6, IL-1β, TNF-α szisztémás gyulladás IL-6, IL-1β, TNF-α diabetes, metabolikus szindróma ischaemiás szivbetegség sziv- elégtelenség normocytás anaemia osteoporosis depresszió

21 A krónikus obstruktiv tüdőbetegség (COPD) szisztémás hatásai
és társbetegségei, a krónikus gyulladásos szindróma terápiás lehetőségei PJ Barnes és BR Celli után (Eur Respir J 2009: 33: ) inhalációs corticosteroid elhúzódó hatástartamú β2-agonista, és/vagy antikolinerg hörgtágitó theophyllin PDE4-gátlók volumenredukciós műtét (LVRS) statinok ACE-gátlók PPAR-agonisták beta-receptor blokkolók sirtuitin specifikus aktivátorok tüdőrák perifériás pulmonális gyulladás túlcsorgás („spill-over”) akut fázis proteinek CRP szérum amyloid A surfactant ptrotein D vázizomzat-gyengeség cachexia szisztémás gyulladás IL-6, IL-1β, TNF-α szisztémás gyulladás IL-6, IL-1β, TNF-α sziv- elégtelenség diabetes, metabolikus szindróma ischaemiás szivbetegség normocytás anaemia osteoporosis depresszió

22 COPD FEV1 diagnosztika, súlyossági besorolás ∆ FEV1/év,
légúti hiperreaktivitás, az akut exacerbációk gyakorisága aktivitás „jelenleg nincs módszerünk arra, hogy egy igéretes hatóanyagot sikerrel kipróbáljunk a COPD korai, gyors légúti funkcióvesztést mutató fázisában” „there are no tools for evaluating the impact of a promising therapeutic candidate on disease activity in early-phase drug trials” Vestbo J: Am J Respir Crit Care Med 2010: 182:

23

24 COPD-biomarker kutatás
The evaluation of COPD longitudinally to identify predictive surrogate end-points (ECLIPSE) Vestbo J , Anderson W, Coxson HO, Crim C, Dawber F, Edwards L, Hagan G, Knobil K, Lomas DA, MacNee W, Silverman EK és Tal-Singer L: Eur Respir J 2008: 31: *** Subpopulations and intermediate outcome measures in COPD Study (SPIROMICS) National Heart, Lung and Blood Institute – University of North Carolina at Chapel Hill COPDgene project 21 klinikai központ az USA-ban

25 The Evaluation of COPD Longitudinally to Identify
Predictive Surrogate End-points (ECLIPSE) Vestbo J , Anderson W, Coxson HO, Crim C, Dawber F, Edwards L, Hagan G, Knobil K, Lomas DA, MacNee W, Silverman EK és Tal-Singer L: Eur Respir J 2008: 31: 2200 COPD-ben (GOLD II-IV) szenvedő beteg, 3 éven át tartó, ellenőrzött megfigyelése acélból, hogy a helyettesitő végpontok (markerek) prediktiv értékét meghatározzuk a teljes betegcsoportban gyűjtött adatok - légzésfunkció (spirometria, FOT) - HRCT - életminőség (SGRQ-C, MRC dyspnoea scale, CES depressio scale, FACIT fatigue score) - 6 perces séta - gyulladásos biomarkerek a vérben (CRP, TNF-, IL-6, IL-8, CC-16, SPD) - tüdő-specifikus biomarkerek (myeloperoxidáz indukált köpetben, mRNA - testösszetétel (bioelektrikus ellenállás, zsirmentes testtömeg) - genotipizálás (DNS) kiválasztott vizsgálóhelyeken gyűjtött adatok - biomarkerek a kilégzett levegő-kondenzátumban, transzkripciós faktorok indukált köpetben, légzésmechanika

26 ECLIPSE: 3 éven át tartó megfigyelés (a vizsgálat vége 2010)
2165 COPD-beteg, GOLD II-IV 336 „egészséges” dohányzó 246 nem dohányzó Note that this is not an interventional study Note that we are on the second year of ECLIPSE which ends in 2010 kiindulás 3 hónap 6 12 18 24 30 36 vizitek 1 2 3 4 5 6 7 8 Vestbo J és mtsai: Eur Respir J 2008: 31:

27 Respiratory Research 2010: 11: 122
A légszomj súlyossága (A), a járástávolság (B), az akut exacerbációk gyakorisága (C) és az életminőség a COPD súlyossági csoportjaiban (GOLD II, III, IV) Agusti A, Calverley PMA, Celli B és mtsai: Characterisation of COPD heterogenity in the ECLIPSE cohort Respiratory Research 2010: 11: 122

28 COPD különböző súlyossági csoportjaiban (GOLD II, III, IV)
Az akut exacerbációk gyakoriságának és súlyosságának kapcsolata egy éven át tartó megfigyelés alatt a COPD különböző súlyossági csoportjaiban (GOLD II, III, IV) Hurst JR, Vestbo J, Anzueto A és mtsai: Susceptibility to exacerbation in chronic obstructive pulmonary disease. N Engl J Med 2010: 363: az exacerbációk gyakorisága évente a gyakran exacerbálódók aránya GOLD II , % GOLD III , % GOLD IV , %

29 A gyakran exacerbálódó fenotipus stabilitása a 3 éves
megfigyelési idő alatt Hurst JR, Vestbo J, Anzueto A és mtsai: Susceptibility to exacerbation in chronic obstructive pulmonary disease. N Engl J Med 2010: 363:

30 Az életkor, BODE-index és a kórházi kezelések gyakorisága alapján szerkesztett Kaplan-Meier túlélési görbék krónikus obstruktiv tüdőbetegek(COPD) csoportjában (ECLIPSE vizsgálat) Celli B, Locantore N, Yates j és mtsai: Inflammatory biomarkers imprive clinical prediction of mortality In chronic obstructive pulmonary disease. Am J Respir Crit Care Med 2012: 185: életkor BODE index kórházi kezelések túlélő betegek (%) megfigyelési idő (hónapok)

31 Különböző biomarkerek különbségei alapján szerkesztett Kaplan-Meier túlélési görbék nemdohányzó egészségesek és krónikus obstruktiv tüdőbetegek(COPD) csoportjaiban (ECLIPSE vizsgálat) Celli B, Locantore N, Yates j és mtsai: Inflammatory biomarkers imprive clinical prediction of mortality In chronic obstructive pulmonary disease. Am J Respir Crit Care Med 2012: 185: interleukin fehérvérsejtszám fibrinogén túlélő betegek (%) interleukin Clara sejt szekretoros protein megfigyelési idő (hónapok)

32 Különböző biomarkerek értékei egészséges nemdohányzók, dohányzók és krónikus obstruktiv tüdőbetegek (COPD) csoportjaiban (ECLIPSE vizsgálat) Agusti A, Edwards RD, Rennard SJ lés mtsai: Persistent systemic inflammation is associated with poor clinical outcomes – a novel phenotype. PLoS 2012: 7(5): e37483 fehérvérsejtek C-reaktiv protein interleukin-6 interleukin fibrinogén TNFα COPD dohányzók nem COPD dohányzók nem COPD dohányzók nem- dohányzók dohányzók dohányzók

33 Egy ,kettő vagy annál több és egyetlen kóros biomarker-értéket (fehérvérsejtszám, CRP, IL-6, fibrinogén) sem mutató krónikus obstruktiv tüdőbetegek arányai a bevonás idején és egy év múlva (ECLIPSE vizsgálat) Agusti A, Edwards RD, Rennard SJ lés mtsai: Persistent systemic inflammation is associated with poor clinical outcomes – a novel phenotype. PLoS 2012: 7(5): e37483 1 év betegtoborzás

34 A biológia rendszerek modellezésére alkalmazott hálózatok
A : Erdős P, Rényi A véletlen hálózata (1958) B : Barabási AL, Albert R hatványfüggvényt követő (skálafüggetlen) hálózata (1999) C : véletlen moduláris gráf D : skálafüggetlen moduláris gráf

35 A szisztémás gyulladásos válaszreakció (inflammamome) hálózati
vázlata nemdohányzók, normális tüdőfunkcióval rendelkező dohányzók és krónikus obstruktiv tüdőbetegek (COPD) csoportjában (ECLIPSE vizsgálat) Agusti A, Edwards RD, Rennard SJ lés mtsai: Persistent systemic inflammation is associated with poor clinical outcomes – a novel phenotype. PLoS 2012: 7(5): e37483 nemdohányzók dohányzók COPD (n: 202) (n:297) (n:1755) 63% aktiv dohányzó % aktiv dohányzó *p<0,001 vs nemdohányzók p<0,05, ++ p<0,001 vs dohányzók

36 A COPD kórfejlődésében szerepet játszó legfontosabb
molekulák a tüdőben és a periférián: a COPD-molekuláris ujjlenyomat összetevői Richens LJ, Urbanowicz RA, Lunt EAM és mtsai: Systems biology coupled with label-free high-throughput detection as a novel approach for diagnosis of chronic obstructive pulmonary disease. Respiratory Research 2009: 10:

37 Nagyteljesitményű, multi-parametrikus, betegség-specifikus biomolekuláris mintázatok vizsgálatára
alkalmas módszerek: 2D gél-elektroforézis flow cytometry tömegspektrometria microarray platformok Surface Plasmon Resonance (SPR) módszer vérminta plazma sejtek szekretált fehérjék intracelluláris intracelluláris fehérjék mRNA detector lézer ? az ismert COPD-specifikus fehérje/gén-mintázat a COPD diagnózisa (fenotipus-specifikus)