Rola naturalnych komórek limfoidalnych w przewlekłym zapaleniu błony śluzowej nosa i zatok przynosowych u dzieci

Wstęp

Przewlekły nieżyt błony śluzowej nosa i zatok przynosowych (PZZP) stanowi prawdziwe wyzwanie dla lekarzy wielu specjalności. Uważa się, że prawie 15% populacji cierpi na przewlekłe zapalenie zatok przynosowych, z największą częstością występowania u dzieci [1]. Co więcej, ryzyko niedodiagnozowania PZZP u dzieci wydaje się realne, biorąc pod uwagę obserwowaną w praktyce codziennej częstość występowania objawów, których współistnienie stanowi kryterium rozpoznania: utrzymujące się przez 3 miesiące objawy, takie jak niedrożność nosa, obecność wydzieliny w przedsionku nosa i/lub na tylnej ścianie gardła z towarzyszącym kaszlem lub bólem/rozpieraniem twarzy. Rozwój objawów PZZP u dzieci rozpoczynających kontakt z rówieśnikami (początek żłobka lub przedszkola) jest zjawiskiem spodziewanym i fizjologicznym z uwagi na wysoką i przewlekłą stymulację mikrobiologiczną niedojrzałego jeszcze układu immunologicznego. U części dzieci PZZP prowadzi jednak do wielu miejscowych i ogólnoustrojowych powikłań, takich jak zapalenia uszu, szczególnie w przypadku przewlekłej niedrożności nosa, wzrost częstości występowania infekcji, wzrost ryzyka wystąpienia objawów astmy wczesnodziecięcej, wzrost ryzyka wystąpienia zaburzeń wzrostu i rozwoju. Przewlekłe zapalenie zatok przynosowych ma duży wpływ na pogorszenie jakości życia dzieci i ich rodzin. Leczenie jest długotrwałe i często trudne do akceptacji przez małych pacjentów i ich opiekunów [2, 3]. Z pewnością etiologia PZZP jest wieloczynnikowa i zależna od indywidualnej podatności genetycznej oraz warunków środowiskowych. Tłem do rozwoju przewlekłego zapalenia w błonie śluzowej górnych dróg oddechowych u dzieci jest sieć interakcji między lokalną mikrobiotą i jej metabolitami oraz wrodzonym i nabytym układem odporności [4–7]. Kluczowymi komórkami wrodzonego układu odporności odpowiedzialnymi za lokalne mikrośrodowisko cytokinowe, a także za kierunek lokalnej odpowiedzi immunologicznej są naturalne komórki limfoidalne (innate lymphoid cells – ILC) [8].

Naturalne komórki limfoidalne – podstawy biologiczne

Naturalne komórki limfoidalne to grupa komórek układu immunologicznego, stanowiąca element odporności wrodzonej. Zaangażowane są w obronę organizmu przed infekcjami spowodowanymi przez drobnoustroje, jak również w formowaniu tkanki limfoidalnej oraz regulacji naprawy uszkodzonych tkanek wynikających z infekcji i urazów [9, 10]. ILC odzwierciedlają fenotypy i funkcje limfocytów T. Obecnie zostały opisane trzy typy: ILC1, ILC2 oraz ILC3, które odpowiadają odpowiednio limfocytom CD4+ T helper 1 (Th1), Th2 i Th17. Wszystkie trzy typy ILC są zlokalizowane głównie w błonach śluzowych i stanowią ważne regulatory barier nabłonkowych. Przeciwstawnie do limfocytów nie mają receptorów dla antygenów, nie ulegają ekspansji pod wpływem stymulacji i nie podlegają selekcji klonalnej. Jednak odpowiadają bardzo szybko na sygnał z miejsca zakażenia lub urazu, produkując grupy białek – cytokin, które kierunkują odpowiedź zapalną. Komórki ILC charakteryzuje morfologia limfoidalna: brak ekspresji genu RAG, który jest odpowiedzialny za rekombinację genów kodujących receptory limfocytów T (TCR), w wyniku czego brakuje powierzchniowej ekspresji TCR, a ponadto nie ma markerów fenotypowych komórek szpikowych i dendrytycznych. Na powierzchni komórek ILC występują receptory dla IL-2 (CD25) oraz IL-7 (CD127) konieczne do różnicowania i podstawowej aktywności [9–11].

ILC1

ILC1 są aktywowane przez IL-12, IL-15 i IL-18. Komórki ILC1 oraz komórki NK są wymagane do obrony żywiciela przed wewnątrzkomórkowymi patogenami wirusowymi i bakteryjnymi. Komórki ILC1 demonstrują ekspresję czynnika transkrypcyjnego T-bet. W przeciwieństwie do komórek NK, ILC1 wykazują ekspresję CD127/IL-7 Rα i nie wykazują ekspresji czynnika transkrypcyjnego neomezoderminy. Dodatkowo ILC nie posiadają cząsteczek powierzchniowych komórek, które są powszechnie stosowane do identyfikacji pozostałych typów komórek odpornościowych, w związku z czym są definiowane jako linia ujemna (Lin-). Ważną cechą ILC1 jest ich zdolność do szybkiego reagowania na patogeny. Funkcja wartownicza umożliwia im szybkie tworzenie środowiska prozapalnego przez produkcję cytokin IFN-γ i TNF-α, która ogranicza replikację wirusa i rekrutuje inne komórki odpornościowe do miejsca infekcji. Gdy pamięć immunologiczna jest jeszcze niewykształcona, ILC1 mogą służyć jako pierwsza linia obrony, aby ograniczyć rozprzestrzenianie się wirusa i zaalarmować inne komórki odpornościowe. W tym kontekście komórki ILC1 mogą też być bardziej istotne u małych dzieci, które jeszcze nie utworzyły układu odpornościowego na bazie czynników adaptacyjnych [12–15].

ILC2

ILC2 biorą udział w odpowiedzi immunologicznej przeciwko dużym zewnątrzkomórkowym patogenom, takim jak pasożyty, i aktywują zapalenie typu 2 i naprawę tkanek. Ponadto wymagają ekspresji czynnika transkrypcyjnego GATA-3 do utrzymania i przeżycia, a po zakażeniu wytwarzają amfiregulinę (pośredniczy w naprawie tkanek), IL-4, IL-5, IL-9 i IL-13. ILC2 są aktywowane przez IL-25, IL-33, IL-4, TSLP i prostaglandynę D2 (PGD2). Odpowiedź immunologiczna ILC2 jest związana z chorobami atopowymi, atopowym zapaleniem skóry (AZS) czy PZZP. ILC2 to kluczowe komórki biorące udział w miejscowej regulacji zapalenia typu 2. Wytwarzanie cytokin za pośrednictwem ILC2 inicjuje i wzmacnia zapalenie z aktywacją eozynofilów, komórek B, komórek tucznych, makrofagów, fibroblastów i komórek nabłonkowych [16–18].

ILC3

ILC3 to grupa wrodzonych komórek limfoidalnych, które są zaangażowane w odpowiedzi na zakażenie bakteriami zewnątrzkomórkowymi i grzybami. W przeciwieństwie do innych ILCs, ILC3 wymagają czynnika transkrypcyjnego RORγτ do swojego rozwoju i funkcji oraz wytwarzają IL-17 i IL-22 lub tylko IL-22, co koresponduje z linią komórek Th17. ILC3 są aktywowane przez IL-23, IL-1α, IL-1β, IL-7, TL1A, prostaglandynę E2 (PGE2) i, podobnie jak inne ILC, nie mają specyficznych receptorów dla antygenów. ILC3 były najczęściej badane w błonie śluzowej jelit i skórze. Ich rola w patogenezie PZZP nie była dotychczas szeroko dyskutowana [9, 10, 15].
zaznaczyć, że opisany profil fenotypowy i funkcjonalny naturalnych komórek limfoidalnych może zmieniać się w czasie i zależy od bodźców mikrośrodowiska. Zjawisko to może mieć ważne konsekwencje kliniczne również u dzieci chorych na PZZP.

Odpowiedź wrodzonego układu odporności w PZZP u dzieci

Wyniki badania RAISE (Response of the Airway in Sinusitis and Asthma) realizowanych w Łodzi i opublikowanych w cyklu publikacji umożliwiają sformułowanie hipotezy opasującej sekwencje możliwych interakcji między procesami dysbiotycznymi i lokalną odpowiedzią immunologiczną odpowiedzialną za nasilenie objawów PZZP u małych dzieci.
W grupie 133 dzieci w wieku przedszkolnym chorych na PZZP ze współistniejącą astmą u 62% pacjentów zdefiniowano specyficzną dysbiozę w górnych drogach oddechowych z obniżeniem stosunku Patescibacteria/Actinobacteria. Ta odmienna proporcja głównych gromad bakterii zasiedlających nosogardło, niezależnie od atopii, związana była z większym ryzykiem wystąpienia astmy. Co ciekawe i klinicznie ważne, ten rodzaj dysbiozy wiązał się również ze zwiększonym spożyciem słodyczy i wtórnie niższą percepcją słodkiego smaku. Powyższe zaburzenia miały konsekwencje immunologiczne i mikrobiologiczne, gdyż w nabłonku nosa tych dzieci obserwowano istotnie niższą ekspresję β-defensyn i nosicielstwo w górnych drogach oddechowych patogenów, takich jak Staphylococcus. W tej samej analizie wyodrębniono jeszcze inne zaburzenia mikrobioty górnych dróg oddechowych u dzieci chorych na PZZP. Wykazano, że u dzieci z częstymi kursami antybiotykoterapii (szczególnie donosowej) mikrobiotę nosogardła cechuje zredukowana bioróżnorodność (niski wskaźnik Shannona). Fakt ten miał również swoje konsekwencje immunologiczne i mikrobiologiczne. W nabłonku nosa tych dzieci stwierdzono wyższą ekspresję interleukiny 17 (IL-17), czyli markera zapalenia typu III z lokalną obecnością Pseudomonos. Te unikalne wyniki sugerują, że dysbioza jest zjawiskiem niejednorodnym i wielokierunkowym i powinna być uwzględniana w postępowaniu diagnostycznym i terapeutycznym u dzieci chorych na PZZP [19].
Wyniki te potwierdzono w kolejnej odsłonie wyników badania RAISE opublikowanych w bieżącym numerze „Alergologii Polskiej” [20]. W badaniu tym opisano zależności między liczbą komórek ILC w nabłonku nosa a przebiegiem klinicznym PZZP u dzieci w wieku 4–8 lat. Autorzy wykazali istotną, liniową zależność między bioróżnorodnością mikrobioty nosogardła a liczbą ILC3 w nabłonku nosa (RR = 0,320, 95% CI: 0,15–0,62; p = 0,04). Większą liczbę ILC3 obserwowano przy niższej bioróżnorodności lokalnej mikrobioty. Nie wykazano, aby powyższe zależności wpływały na nasilenie objawów PZZP, co prawdopodobnie wynika z braku adekwatnych grup porównawczych. Wyniki te potwierdzają jednak istotną klinicznie obserwację, że zredukowana bioróżnorodność lokalnej mikrobioty inicjuje i podtrzymuje III typ zapalenia z dominacją IL-17 i komórek ILC3. Wydaje się, że ten ważny mechanizm w patogenezie PZZP zasługuje na poszukiwanie adekwatnych interwencji prewencyjnych i terapeutycznych.
W opisywanym badaniu autorzy wykazali również istotną zależność między liczbą komórek ILC1 w nabłonku nosa a punktacją skali SN-5 zwalidowanej do oceny jakości życia i nasilenia objawów u dzieci chorych na PZZP. Zaobserwowano istotnie większą liczbę ILC1 w nabłonku nosa u dzieci z bardziej nasilonymi objawami PZZP. Wynik ten jest logiczny w kontekście obserwacji klinicznych. Typowa jest ścisła zależność między kontaktem z rówieśnikami a nasileniem objawów PZZP u dzieci w pierwszym sezonie przedszkola. Jeśli uwzględnimy naturalną rolę biologiczną ILCs i charakterystyczną dla przedszkola intensywną stymulację florą rówieśników oraz częste infekcje wirusowe w tej grupie pacjentów, to teza o kluczowej i pierwotnej roli ILC1 w rozwoju PZZP u małych dzieci wydaje się uzasadniona. Zaskakujący jest wynik badań oceniających rolę ILC2 w patogenezie PZZP u dzieci. Liczba dzieci, u których w nabłonku nosa obserwowano ILC2, oraz liczba komórek o tym profilu fenotypowym była niska, co uniemożliwiło pełną i adekwatną dla przyjętego modelu badawczego analizę statystyczną. U dzieci z atopią w porównaniu z dziećmi bez atopii obserwowano częściej komórki ILC2 w nabłonku nosa. Obserwacja ta miała charakter trendu nieosiągającego istotności statystycznej. Wynik ten sugeruje jednak, że ILC2 odgrywają istotną rolę w patogenezie PZZP u dzieci z atopią, u których spodziewamy się dominacji II typu odpowiedzi zapalnej.
Wyniki innej analizy w opisywanej kohorcie wskazują na potencjalną interakcję procesów dysbiotycznych i alergii w patogenezie PZZP u małych dzieci. W okresie pandemicznej izolacji obserwowaliśmy u większości małych dzieci remisję objawów PZZP, co potwierdza, że hiperstymulacja mikrobiologiczna jest kluczowym i często pierwotnym bodźcem dla rozwoju objawów PZZP u dzieci. Jednak u dzieci uczulonych na alergeny roztoczy kurzu domowego oraz u tych, które doświadczyły częstych kursów antybiotykoterapii przed pandemią, obraz kliniczny był odmienny. U tych dzieci w okresie izolacji społecznej objawy PZZP utrzymywały się, co dodatkowo wiązało się z większym ryzykiem współistniejących objawów astmy wczesnodziecięcej. Izolacja pandemiczna odsłoniła kliniczne konsekwencje interakcji procesów dysbiotycznych i alergicznych w patogenezie PZZP i astmy u małych dzieci [21].

Efekt leczenia przeciwzapalnego donosowym glikokortykosteroidem

Grupa badaczy RAISE dokonała również oceny bezpieczeństwa i skuteczności klinicznej donosowego glikokortykosteroidu (dnGKS) w leczeniu PZZP u małych dzieci. Było to pierwsze badanie z randomizacją oceniające dnGKS w PZZP u małych dzieci, które ukazało się na łamach prestiżowego „JAMA Pediatrics” [22]. Wykazano, że trzymiesięczna terapia dnGKS prowadzi do istotnej poprawy klinicznej i równolegle do wzrostu bioróżnorodności mikrobioty górnych dróg oddechowych. Co ciekawe, u dzieci leczonych dnGKS zaobserwowano również istotne zmniejszenie się liczby ILC3 w nabłonku nosa. Wydaje się, że ten efekt immunologiczny może być wtórny do korekty procesów dysbiotycznych i poprawy bioróżnorodności.
Próbę wizualizacji powyższych obserwacji przedstawiono na rycinie 1.

Podsumowanie

Naturalne komórki limfoidalne stanowią z jednej strony ważną linię obrony wrodzonego układu odporności, z drugiej – regulują odpowiedź zapalną nabłonka na wiele różnych bodźców środowiska oraz pełnią kluczową funkcję w etiologii przewlekłych chorób zapalnych układu oddechowego, takich jak PZZP. Rozwój PZZP u dzieci stanowi unikalny model opisujący interakcję między pierwotnymi procesami dysbiotycznymi i odpowiedzią zapalną błon śluzowych układu oddechowego ze wszystkimi konsekwencjami klinicznymi.

Konflikt interesów

Autorzy nie zgłaszają konfliktu interesów.

Piśmiennictwo

1. Van Cauwenberge P, Watelet JB. Epidemiology of chronic rhinosinusitis. Thorax 2000; 55 (Suppl 2): S20-1.

2. Stevens WW, Lee RJ, Schleimer RP, Cohen NA Chronic rhinosinusitis pathogenesis. J Allergy Clin Immunol 2015; 136: 1442-53.

3. Kato A. Immunopathology of chronic rhinosinusitis. Allergol Int 2015; 64: 121-30.

4. Budden KF, Shukla SD, Rehman SF, et al. Functional effects of the microbiota in chronic respiratory disease. Lancet Respir Med 2019; 7: 907-20.

5. Sivasubramaniam R, Douglas R. The microbiome and chronic rhinosinusitis. World J Otorhinolaryngol Head Neck Surg 2018; 4: 216-21.

6. Bordin A, Sidjabat HE, Cottrell K, Cervin A. Chronic rhinosinusitis: a microbiome in dysbiosis and the search for alternative treatment options. Microbiol Aust 2016; 37: 149-52.

7. Psaltis AJ, Mackenzie BW, Cope EK, Ramakrishnan VR. Unraveling the role of the microbiome in chronic rhinosinusitis. J Allergy Clin Immunol 2022; 149: 1513-21.

8. Luong AU, Sun H, Yao WC, Contributions of innate lymphoid cells in chronic rhinosinusitis. Curr Allergy Asthma Rep 2019; 19: 28.

9. Artis D, Spits H. The biology of innate lymphoid cells. Nature 2015; 517: 293-301.

10. Mjösberg J, Spits H. Human innate lymphoid cells. J Allergy Clin Immunol 2016; 138: 1265-76.

11. Spits H, Artis D, Colonna M, et al. Innate lymphoid cells: a proposal for uniform nomenclature. Nat Rev Immunol 2013; 13: 145-9.

12. Taggenbrock RLRE, van Gisbergen KPJM. ILC1: development, maturation, and transcriptional regulation. Eur J Immunol 2023; 53: 2149435.

13. Cortez VS, Colonna M. Diversity and function of group 1 innate lymphoid cells. Immunol Lett 2016; 179: 19-24.

14. Seillet C, Belz GT, Huntington ND. Development, homeostasis, and heterogeneity of NK cells and ILC1. Curr Top Microbiol Immunol 2016; 395: 37-61.

15. Schroeder JH, Howard JK, Lord GM. Transcription factor-driven regulation of ILC1 and ILC3. Trends Immunol 2022; 43: 564-79.

16. Hoyler T, Klose CS, Souabni A, et al. The transcription factor GATA-3 controls cell fate and maintenance of type 2 innate lymphoid cells. Immunity 2013; 37: 634-48.

17. Poposki JA, Klingler AI, Tan BK, et al. Group 2 innate lymphoid cells are elevated and activated inchronic rhinosinusitis with nasal polyps. Immun Inflamm Dis 2017; 5: 233-43.

18. Ho J, Bailey M, Zaunders J, et al. Group 2 innate lymphoid cells (ILC2s) are increased in chronic rhinosinusitis with nasal polyps or eosinophilia. Clin Exp Allergy 2015; 45: 394-403.

19. Majak P, Molińska K, Latek M, et al. Upper-airway dysbiosis related to frequent sweets consumption increases the risk of asthma in children with chronic rhinosinusitis. Pediatr Allergy Immunol 2021; 32: 489-500.

20. Latek M, Łacwik P, Molińska K, et al. The role of innate lymphoid cells in chronic rhinosinusitis severity in children: a cross-sectional study. Pol J Allergol 2023; 10: 100-6.

21. Molińska K, Latek M, Rychlik B, et al. House dust mite sensitization and frequent antibiotic courses may suppress remission of rhinosinusitis and asthma symptoms in young children. Allergy 2022; 77: 301-4.

22. Latek M, Lacwik P, Molinska K, et al. Effect of an intranasal corticosteroid on quality of life and local microbiome in young children with chronic rhinosinusitis: a randomized clinical trial. JAMA Pediatr 2023; 177: 345-52.