מנגנונים למחלות מעי דלקתיות (inflammatory bowel diseases), חלק ב`

פרופ' בן-עמי סלע, המכון לכימיה פתולוגית, מרכז רפואי שיבא, תל-השומר;
החוג לגנטיקה מולקולארית  וביוכימיה, הפקולטה
לרפואה סאקלר, אוניברסיטת תל-אביב.

לקריאת חלק א'
לחץ כאן

השינויים הבולטים ביותר בפלורה של חיידקי המעי ב-IBD מתבטאים בירידה בחיידקי Firmicutes שהיא הקבוצה הגדולה ביותר
המכילה חיידקים גראם-חיוביים כגון Bacillus, Listeria, Staphilococcus, Enterococcus ו-Clostridium, לעומת עלייה ב-Proteobacteria וב-Bacteroidetes שהם חיידקים
גראם-שליליים.
מספר החיידקים המייצרים חומצות-שומן קצרות שרשרת (דוגמת Faecalibacterium
prausnitzii) פוחת בסובלים מ-IBD, מה שמשפיע על ההתמיינות והשגשוג של תאי T רגולטוריים, כמו גם גדילה
של תאי אפיתל (Atarashi וחב' ב-Nature משנת 2013).
מעניין, שהמספר המופחת של מושבות חיידקי F. praunitzii  נמצא במתאם לסיכון של מחלת קרוהן בקטע
ה-ileum לאחר ניתוח ושמירת רמיסיה
קלינית במחלת קרוהן (Varela וחב' ב-Ailment Pharmacological Therapy משנת 2013, Fijimoto וחב' ב-Journal of
Pharmacological Therapy משנת 2013, ו-Takahashi וחב' ב-Digestion משנת 2016). 

בניגוד לכך, ההגברה בחיידקי Proteobacteria, ובעיקר ב-E. coli, עם היכולת להיספח לאפיתל
המעיים,  משפיעה על החודרנות של המעיים, ומשנה את המגוון וההרכב של
המיקרוביוטה, באופן המשרה תגובות דלקתיות על ידי וויסות הביטוי של גנים דלקתיים (Ahmed וחב' ב-Microorganisms משנת  2016).
יתרה מכך, מספר החיידקים המוקוליטיים נמצא מוגבר בחולי IBD, מה שמוליך למספר מוגדל
של חיידקים קשורים לרירית המעי (van der Waaij וחב' ב-Inflammatory Bowel Diseases משנת 2005, ו-Schultsz וחב' ב-Gastroemterology משנת 1999).
לסיום, המספר של חיידקים המחזרים שיירי סולפאט, כגון Desulfovibrio, מוגבר אף הוא ב-IBD, מה שגורם ליצירה של hydrogen
sulfate (או (−)HSO4 , הגורם נזק לרירית
המעיים ומאפשר שפעול של דלקת ברירית (Png וחב' ב-American Journal of Gastroenterology משנת 2010). 

מחסום המעי, האפיתל והחסינות הטבעית (innate
immunity):
הרירית של המעי נמצאת בשיווי משקל תפקודי עם תכולת נהור המעי, ופגיעה בשיווי-משקל
זה עלול לגרום ל-IBD. מחסום המעי, המורכב מתאי האפיתל של המעי, ומתאי החיסון הטבעי,
שומר על האיזון בין הרירית ותכולת הנהור. חשיבות המחסום האפיתליאלי, בנטייה
המוקדמת לחלות ב-IDB, נתמכת על ידי הממצא של חודרנות פגועה של המעי בחולים עם מחלת
קרוהן או בקרוביהם מדרגה ראשונה (Soderholm וחב' ב-Gut משנת 2002, Buhner וחב' באותו כתב עת משנת 2006, Irvine ו-Marshal ב-Gastroenterology משנת 2000, ו-May וחב' ב-Gut משנת 2009). 

יתרה מכך, אנליזה של ביופסיות מעי מחולי קרוהן, גילתה הפחתה בחלבון
האפיתליאלי cadherin, המרכיב החיוני של tight junctions במחסום דופן המעי (Muise וחב' ב-Gut משנת 2009, ו-Gassler וחב' ב-American
Journal of Physiology & Gastrointestinal Liver Physiology משנת 2001).
מחקרים אחרים גם כן כרכו את IBD עם מספר גורמי שעתוק כגון HNF4A או hepatocyte factor 4alfa, וכן NKX2-3 או NK2 homeobox 3 (על פי Darsigny וחב' ב-PLos One משנת 2009, ו-Pabst ב-Development משנת 1999).

מעבר להיותם מסייעים למחסום בין הנהור והרירית במעי, תאי אפיתל של
המעי מכילים מספר סוגי תאים השומרים על האיזון בין הנהור לרירית המעי, על ידי
מנגנונים שונים: תאים אלה כוללים אנטרוציטים, תאי goblet, תאים נוירואנדוקריניים,
תאי Paneth ותאי M (על פי van der Flier וחב' ב-Annual Journal
of Physiology משנת 2009).
תאי goblet מייצרים את הריר (mucus)  המכסה את האפיתל,
ריר החיוני ולהגנה ולשלמות של רירית המעי (Johansson וחב' ב-Cellular & Molecular Life
Science). חסר גנטי של mucin 2, שהוא תוצר מופרש של תאי goblet, גורם לקוליטיס ספונטאני במודל של עכברים (Van der Sluis וחב' ב-Gastroenterology משנת 2006).
חלבון נוסף שהוא תוצר של תאי goblet הוא RELMβ או resistin-like molecule , יוצר גשר עם מערכת החיסון על ידי הכוונת החסינות של תאי Th2 והנגשת אנטיגנים של הנהור
לתאים דנדריטים (Herbert וחב' ב-Journal of Experimenal Medicine משנת 2009, ו-McDole וחב' ב-Nature משנת 2012). פגיעה בגן
המקודד ל-RELMbeta מפחית את חומרת קוליטיס
במודל של עכברים (McVay ב-Journal of Clinical Investigation משנת 2006). 

למרות שתאי goblet משחקים תפקיד בהגנה מפני קוליטיס, פגמים בתאי Paneth כרוכים בהגברת הסיכון
למחלת קרוהן (Itoh וחב' ב-Journal of Clinical Investigation משנת 1999, ו-Salzman וחב' ב-Seminars in
Immunology משנת 2007).
תאי Paneth ממוקמים בבסיס של קריפטות
מעי קטנות,  והם אחראיים להומאוסטאזיס בקריפטות אלו, וכן לשמירה על הפרשת
תאים אנטי-חיידקיים המפקחים על האיזון בין המיקרוביוטה ורירית המעי. מספר
גורמי-סיכון גנטיים פוגעים בתפקוד של תאי Paneth וגורמים לקוליטיס, בעיקר NOD2 ואוטפגיה. NOD2 מבוטא על ידי תאי Paneth, על ידי דנדריטים,
מקרופאגים, ותאי אפיתל במעי.
וריאנטים של NOD2 כרוכים ברמות נמוכות יותר של alfa-defensins בתאי Paneth הגורמים לתפקוד
אנטי-חיידקי משובש (Fritz וחב' ב-Gut משנת 2011).     

התפקוד של תאי Paneth בפעילות האוטופאגית שלהם בחולים עם מחלת קרוהן משובש לא רק בגלל NOD2 אלא גם על ידי האתר ATG16L1 (על פי Hampe וחב' ב-Nature Genetics משנת 2007).
אוטופאגיה הוא תהליך של "קניבליות תוך-תאית" הגורמת לפירוק ומחזור של
תכולה ציטוזולית ושל גופיפים ציטוזוליים, כמו גם עמידות כנגד זיהומים על ידי השמדה
של חיידקים תוך-תאיים (Levine ו-Kroemer ב-Cell משנת 2008).
מטופלים עם מוטציות ב-ATG16L1 וב-NOD2, כמו גם עכברי מודל, מפגינים פגיעה במנגנון ההפרשה של תאי Paneth וכתוצאה מכך פגמים
באוטופאגיה האנטי-חיידקית (Cadwell וחב' ב-Nature משנת 2008). 

תאים דנדריטים, מקרופאגים, תאים לימפואידיים של מערכת החיסון הטבעית
ונויטרופילים, מספקים באופן תקין את המחסום הפיזי והתפקודי של תאי האפיתל כקו
ההגנה הראשון של רירית המעי. במעי הבריא באדם מקרופאגים מאופיינים על ידי חסר
בביטוי של CD14, ולפיכך בשגשוג ובכימוטקטיות מוחלשים, בתגובה לליגנדים
מיקרוביאליים או לציטוקינים של המאחסן, תוך שמירה על התפקוד הפאגוציטי
והבקטריוצידי (Smithies וחב' ב-journal of Clinical Investigation משנת 2005, ו-Smith וחב' ב-Immunological
Reviews משנת 2005).
יתרה מכך, תאים האמורים יש יכולת ליצור ציטוקינים נוגדי-דלקת, המעודדים את ההתמיינות
של תאי-T רגולטוריים, ולפקח על
התגובות של תאי-Th1 ו-Th17 (על פי Danning וחב' ב-Nature Immunology משנת 2007). 

הסובלים ממחלת קרוהן הם בעלי תגובות פגומות של מערכת החיסון הטבעית,
כולל פעילות מוחלשת של מקרופאגים in vitro, וגיוס מוחלש של נויטרופילים, מה שמאפשר לחיידקים להסתנן דרך
רירית המעי (Smith וחב' ב-Journal of Experimental Medicine משנת 2009).
חולים אלה, מכילים אוכלוסייה נוספת של מקרופאגים דלקתיים המבטאים סמנים של
דנדריטים, כולל CD14, ומייצרים כמויות גדולות של ציטוקינים תומכי דלקת, כגון TNFα ו-IL-6 (על פי Kamada וחב' ב-Journal of
Clinical Investigation משנת 2008). דיגום של חיידקים על ידי תאים דנדריטים, מתווך חלקית
במנגנון התלוי ב-CX3CR1, המאפשר גישה יעילה של תאים דנדריטים לתכולה החיידקית ( Niess וחב' ב-Science משנת 2005). 

חסר גנטי של CX3CR1 גורם להפחתה במספר המקרופאגים בשכבת ה-lamina propria במעי, ולהגברת
הטרנסלוקציה של חיידקים לקשרי הלימפה המזנטריים ( Medina-Contreras וחב' ב-Journal of
Clinical Investigation משנת 2011). תאים דנדריטים נמצאו מצטברים ברירית המעי של אלה עם IBD. 

התגובה האדפטיבית החיסונית ב-IBD:

המפגש בין אנטיגנים ותוצרי חיידקים המצליחים להסתנן דרך מחסום המעי ב-IBD, לבין תאים דנדריטים
ותאים מציגי-אנטיגן אחרים, מאתחל cascade של איתותים תומכי-דלקת או נוגדי-דלקת, הגורמים לתת-קבוצות של
לימפוציטים לנדוד לאזורי דלקת.
הנדידה של לויקוציטים למעיים ה"מודלקים", מתרחשת על ידי קישור של
מולקולות integrin הממוקמות על פני שטח
הפנים של לויקוציטים עם מולקולות ספיחה תאית, המבואות על פני תאי אנדותל (Arseneau ו-Comunelli ב-Clinical
Pharmacology & Therapy משנת 2015). תאים אנדותליאליים אלה, בתגובה לאיתותים דלקתיים
ברירית המעי, יכולים גם כן לייצר כימוקינים המגרים לויקוציטים לנדוד לאזורים
דלקתיים ( Danese וחב' ב-Gastroenterology משנת 2014). 

ארבעת ה-integrins, α1β2, ,α4β1, α4β7 ו-αEβ7, הם קולטנים הֶטֶרוֹ-דימריים המבוטאים על פני לויקוציטים
בצירקולציה, המסוגלים להגיב עם מולקולות ספיחה שונות לגרום ללויקוציטים ספציפיים
לנוע למעיים.
כיום, זמינים תכשירים מסחריים המשמשים באופן מוצלח בשגרה הטיפולית תוך התמקדות
במולקולות אלו, על מנת למנוע את נדידת הלויקוציטים למעיים, ולפקח על תהליכי דלקת
במטופלים עם IBD (Jovani ו-Danese ב-Current Drug Targets משנת 2013, ו-Verneire וחב' ב-Lancet משנת 2014).
כיום נבחנות תרפיות חדשות המפקחות על תהליכי דלקת במטופלים עם מחלת קרוהן או עם
קוליטיס כיבית, מכוונות כנגד מולקולות ספיחה על פני תאי אנדותל, או מונעות את
יציאת לימפוציטים מקשרי לימפה (Verneire וחב' ב-Gut משנת 2011, ו-Sandbom וחב' ב-New England Journal
of Medicine משנת 2016).

ב-IBD מתרחש איזון הפגוע בין איתותים נוגדי- דלקת לאיתותים מעודדי-דלקת,
שגורם לנדידה של לויקוציטים לרירית המעי, הנתמך על ידי תגובה מוגזמת של תאי-T. בעוד שבמחלת קרוהן תגובת
הדלקת המופיעה במקטעי מעי לא רציפים נובעת מעודף תאי Th1 ותגובת תאי Th17, התגובה הדלקתית הרציפה
לאורך המעי האופיינית לקוליטיס כיבית נובעת מתגובה של תאי Th2.
בקוליטיס כיבית, הפרשה מוגברת של הציטוקין IL-5 הספציפי לתאי Th2, כרוכה בשפעול יעיל יותר של תאי B ולגירוי של תגובות
חיסוניות, בהשוואה לתגובה של תאי Th1 הנצפית במחלת קרוהן (Fuss וחב' ב-Journal of Immunology משנת 1996). מעניין לציין, שתאי Th הספציפיים לקוליטיס כיבית
מראים רק רמות נמוכות של יצירת IL-4, מה שמרמז שהם אינם מבטאים את כל התכונות של תאי Th2 קלאסיים (Neurath ב-Nature Reviews
in Immunology משנת 2014).
במקום זאת, קוליטיס כיבית כרוכה בנוכחות של תאי natural killer
T  לא-קלאסיים המייצרים את
הציטוקין IL-13 המוגבר ב-lamina של חולים עם קוליטיס
כיבית אך לא בחולי קרוהן. יחד עם זאת, מעכבים של IL-13 הניבו תוצאות סותרות
בטיפול בחולים עם קוליטיס כיבית בניסויים קליניים (Danese ב-Gut משנת 2015, ו-Reinisch וחב' באותו כתב-עת משנת
2015).

במחלת קרוהן, ההתמיינות של תאי Th1 ו-Th17 מתרחשת בתגובה ליצירת IL-12, IL-18 ו-IL-23 כמו גם transforming
growth factor β על ידי מקרופאגים ותאים-מציגי-אנטיגן. בתגובה, תאי Th1 ו-Th17 מפרישים את הציטוקין
מעודד הדלקת IL-17, את TNFα ואת אינטרפרון γ, המעודדים מקרופגים, תאים-מציגי-אנטיגן,
פיברובלסטים ותאי אנדותל לייצר IL-1, IL-6, IL-8, IL-12 ו-IL-18 (Nanau ו-Neuman ב-Translation Research משנת 2012).
מחקרים הראו שעכברים החסרים את תת היחידה p40 של IL-12 ושל IL-23 עמידים לקוליטיס המושרית באופן ניסויי, מה שמצביע על כך ששני
ציטוקינים אלה מרכזיים במסלול הדלקת של מחלת קרוהן (Oppmann וחב' ב-Immunity משנת 2000, ו-Teng וחב' ב-Nature Medicine משנת 2015).
תכשירים תרפויתיים המכוונים כנגד תת היחידה p40 המשותפת ל-IL-12 ול-IL-23, משמשים לשכך את דלקת
המעיים, וכיום תת היחידה p19 הספציפית ל-IL-23 נמצאת בניסויים קליניים (Feagan וחב' ב-New England
Journal of Medicine משנת 2016, ו-Pannaccione וחב' ב-Bowel Diseases משנת 2015). היפוכו של דבר, תרופות המכוונות כנגד לציטוקין IL-17A הספציפי לתאי Th17, עלולות להחמיר את הדלקת
בחולי קרוהן (Hueber וחב' ב-Gut משנת 2012).

תכשירים אימונו-תרפיים חדשים הנמצאים כיום בפיתוח או בניסויים
קליניים, מכוונים להפחית את תגובה הדלקתית ב-IBD, על ידי חסימת מסלולי
איתות הקשורים לציטוקינים שונים. קינאזות Janus (JAKs), היא משפחה של טירוזין קינאזות (JAK1, JAK2, JAK3 ו-Tyk2) המתווכות באיתותים
התוך-תאיים בין קולטני הציטוקינים לבין איתותי גרעין התא (Galien ב-Pharmacological
Report משנת 2016). מולקולות אלה פועלות כגשר בין קולטני ציטוקין וחלבוני
הגרעין מה שגורם לשפעול של 7 גורמי שעתוק, הידועים כ-STATs.
במקרה של IL-12 ו-IL-23, שהם ציטוקינים חשובים
בפתוגנזה של מחלת קרוהן, JAK2 ו-Tyk משופעלים על ידי הקולטנים הממברנליים, וכתוצאה מכך מגייסים אתSTAT3  ואת STAT4, להעביר איתותים תוך-גרעיניים הכרוכים בוויסות התגובות של Th1/Th17 שמוצאים
בחולים אלה. מחקרים עדכניים דיווחן על תוצאות מבטיחות של מעכבי JAK ושיכוך דלקת בטיפול
בחולים עם קוליטיס כיבית (Sandbom וחב' ב-New England Journal of Medicine משנת 2017).

בהתחשב במספר הגדול באופן לא-צפוי של חולים עם מחלת מעי דלקתית, אין
לתמוה על הנפח העצום של מחקרים וניסויים של החברות הפרמצבטיות לפתח תכשירים יעילים
לטיפול בשתי המחלות המייצגות את IBD. אין כלל ספק שמאמץ מחקרי מסועף זה, יניב בשנים הקרובות תכשיר או
אף תכשירים שיקלו על מצוקתם של אלה המאובחנים עם קרוהן או עם קוליטיס כיבית. 

בברכה, פרופ' בן-עמי סלע.