Chlamydia pneumoniae na cestě od respiračního patogenu k extrapulmonálním onemocněním
C. pneumoniae vyvolává více než 20 % všech komunitně získaných pneumonií. Většina infekcí C. pneumoniae má příznivý průběh a mikrob je zlikvidován obrannými mechanismy lidského organismu. Onemocnění je identifikováno především na základě klinické symptomatologie, přesnou diagnózu umožňují stanovit sérologické metody a polymerázová řetězová reakce. Chlamydiové infekce léčíme empiricky s vědomím skutečnosti, že nesprávná terapie vede někdy k chronickému zánětu, který může být základním patogenetickým mechanismem vedoucím k deregulaci imunity a možnému přechodu plicních i mimoplicních onemocnění do oblasti chorob s imunopatologickými rysy.
Klasifikace
Chlamydie byly původně považovány za protozoa, později i za viry. Dnes je zřejmé, že se jedná o gramnegativní obligátně intracelulární eubakterie. Vyznačují se unikátním životním cyklem, který jim umožňuje vyrovnat se s omezením daným jejich nedokonalou bakteriální buněčnou stěnou a neschopností tvořit adenosintrifosfát. Zatímco většina gramnegativních bakterií má ve své stěně 1–3 vrstvy peptidoglykanu, který tvoří 10–20 % této stěny, zpevňuje ji a chrání bakterii před osmotickým rozpadem, jsou chlamydie bez peptidoglykanu. Připomínají archebakterie, rozsáhlou skupinu jednobuněčných organismů, které se na Zemi objevily již před 3,5 miliardami let. Makroergickou sloučeninu adenosintrifosfát, označovanou někdy jako „energetická měna živých systémů“, získávají pro svou metabolickou potřebu od hostitelských buněk paraziticky. V roce 1984 byly chlamydie taxonomicky zařazeny do samostatného řádu Chlamydiales s jednou čeledí Chlamydiaceae a jedním rodem Chlamydia. Tento rod zahrnoval druh C. trachomatis a C. psittaci. Později byl přidán druh C. pneumoniae [1] a C. pecorum. V roce 1999 bylo doporučeno, aby na základě genové odlišnosti 16S a 23S rRNA byl rod Chlamydia rozdělen na rod Chlamydia s druhem C. trachomatis a rod Chlamydophila zahrnující druh Chlamydophila pneumoniae a Chlamydophila psittaci [2, 3]. Tato navržená změna taxonomické nomenklatury pro čeleď Chlamydiaceae však nebyla v odborné veřejnosti všeobecně akceptována, a tak lze vedle sebe nalézt název C. pneumoniae i Chlamydophila pneumoniae. Běžnými lidskými patogeny rodu Chlamydia jsou druhy C. trachomatis a C. pneumoniae, ostatní se vyskytují především u zvířat. C. trachomatis byla izolována pouze u lidí a zahrnuje dva biovary – trachom a venerický lymfogranulom. C. pneumoniae má jeden humánní biovar (TWAR) a dva biovary zvířecí, jeden infekční pro koně a druhý pro žáby a koaly [4]. Nejmenší význam má zooantropopatogenní druh C. psittaci, jehož primárním hostitelem jsou ptáci a savci. Člověk je infikován aerogenně – zaschlým trusem ptáků. Nejčastěji jsou postiženi chovatelé ptactva a veterináři. Onemocnění zvané ornitóza je systémové, postihuje plíce, kůži, svaly, slezinu a játra. Respirační onemocnění se často rozvine do podoby pneumonie s charakteristicky prolongovaným průběhem [5].
Historie
K divergenci druhů C. trachomatis a C. pneumoniae došlo před asi 125 miliony let, následoval výskyt u primátů a před 500 000 lety byl infikován Homo sapiens. Výzkum genomu C. pneumoniae prokazuje, že lidé byli primárně infikováni zvířecím kmenem, který se adaptoval na člověka zejména procesem rozpadu genomu a ztrátou plazmidů. Zvířecí rezervoár pak již nebyl více nutný pro mezilidský přenos infekce [6]. I přes starobylost rodu Chlamydia byla C. pneumoniae popsána poměrně nedávno. V osmdesátých letech minulého století byl nalezen atypický kmen C. psittaci zodpovědný za epidemii mírně probíhajících pneumonií ve Finsku [7, 8]. Kmen byl pojmenován TWAR, což byl akronym prvních dvou izolátů v Seattlu: TW-183 izolovaného v roce 1965 z oka dítěte v průběhu experimentálního očkování proti trachomu na Taiwanu a AR-39 izolovaného v roce 1983 z výtěru hrdla univerzitního studenta s faryngitidou v Seattlu. Tyto izoláty byly nejprve zařazeny jako C. psittaci, ale v roce 1989 byl kmen identifikován jako samostatný druh a pojmenován Chlamydia pneumoniae [1].
Vývojový cyklus
Chlamydie jsou intracelulární bakterie s unikátním bifázickým vývojovým cyklem a dvěma zřetelnými morfologickými formami. Velikost celé sekvence genomu C. pneumoniae je pouze 660 kDa, tedy menší, než je tomu u všech jiných prokaryot s výjimkou Mycoplasma spp. Extracelulární infekční forma velikosti o 0,25–0,4 mm se nazývá elementární tělísko (ET), intracelulární neinfekční replikující se větší formou o velikosti 0,8–1,2 mm je retikulární tělísko (RT). ET C. pneumoniae mají typický hruškovitý tvar se širokým periplazmatickým prostorem, odlišným od kulovitých ET jiných druhů chlamydií [2]. ET mají vysoce kondenzovaný chromozom bez detekovatelných známek replikační aktivity. Jsou však dynamickou formou chlamydií schopnou zabezpečit iniciaci infekce a inhibici endozomální acidifikace. Mají i enzymatickou aktivitu (ATPáza). Vývojový cyklus začínají infekční ET útokem na povrchovou membránu vnímavých hostitelských buněk, v typickém případě na epitelové buňky respiračního traktu. Mechanismus této adherence není dosud jasný. ET jsou schopna zajistit si vstup do hostitelských buněk buď fagocytózou, nebo receptorově zprostředkovanou endocytózou [4]. Jakmile chlamydie proniknou do nitra buňky, zůstávají ukryty v endozomu, tedy ve vakuole, kterou do buňky vstoupily. V endozomu měnícím se v dalším vývoji v inkluzi jsou chráněny před fúzí s lysozomy a před destrukcí. Chlamydie se ve spolupráci s hostitelskou buňkou podílejí na tvorbě struktur inkluze a ta, přestože je plná parazitujících chlamydií, přežívá uvnitř buňky jako její vlastní organela. Inkluze má plášťový cytoskelet vytvořený sítí F-aktinu a intermediárních filament, která kooperativě stabilizují vakuolu obsahující patogen. Předpokládá se, že chlamydie kooptují funkci obou vláken ve snaze stabilizovat inkluzi a minimalizovat expozici jejího obsahu vrozeným obranným imunitním procesům [9]. V průběhu několik málo hodin se ET diferencují v metabolicky aktivní retikulární tělíska (RT). Ta se množí binárním dělením, sekretují a transportují esenciální aminokyseliny i metabolické kofaktory. Využívají přitom energie hostitelské buňky a jejích nutričních zásob. Po četných cyklech dělení se začnou RT transformovat zpět do ET. Na konci růstového cyklu je cytoplazmatický prostor hostitelské buňky téměř vyplněn endozomem – inkluzí, kde počet zralých ET může být až 10 000. Z napadené buňky se ET dostávají ven buď jejím zánikem či exocytózou a zahájí další cyklus napadením nové buňky, viz obr. 1 [10]. Chlamydie vedoucí svým intracelulárním parazitismem k vyčerpání i smrti hostitelské buňky jsou však nadány obdivuhodnou schopností bránit apoptóze napadené buňky po dobu, kdy ji zneužívají. Hostitelské buňky infikované chlamydiemi jsou zcela rezistentní k apoptóze indukované širokým spektrem proapoptotických stimulů včetně inhibitoru kinázy taurosporinu, látky ničící DNA etoposidu či tumor necrosis faktoru α (TNF-α). Antiapoptotické působení je pozorováno v pozdním stadiu vývojového cyklu chlamydií a je závislé na produkci některých jejich bílkovin, které blokují uvolnění mitochondriálního cytochromu c a aktivaci kaspázy (proteázy s cysteinem v aktivním místě), tedy faktorů vyskytujících se v apoptotické kaskádě [11, 12]. Zmíněné poznatky naznačují, že inhibice apoptózy může být jedním z mechanismů, které při infekci C. pneumoniae vedou k chronickému průběhu. V životě chlamydií jsme tedy svědky unikátní proměnlivosti jejich vztahu k hostitelské buňce rezonující od exploatace až po ochranu hostitele. Další poznání mechanismu antiapoptotického působení chlamydií by mohlo pomoci v definování jejich patogeneze a přinést další informace o centrálních mechanismech regulujících apoptózu hostitelských buněk.
V tkáňových kulturách trvá celý vývojový cyklus 2–3 dny. Průběh skutečné infekce je mnohem složitější, neboť vývoj chlamydií in vivo je více zranitelný. Určité okolnosti (nutriční deficit, interferon-gamma, antibiotika) mohou vést k morfologickým alteracím RT a objevení se zvětšených atypických chlamydiálních forem (obr. 1). Tyto aberantní formy mohou perzistovat v hostitelské buňce v životaschopném, ale kultivačně neprokazatelném stavu po dlouhou dobu [2].
Struktura chlamydií
Ve všech stadiích vývoje jsou chlamydie obaleny dvojitou membránou, charakteristickým znakem gramnegativních bakterií. Na rozdíl od jiných gramnegativních bakterií nemají chlamydie mezi oběma membránami vrstvu peptidoglykanu, a nemají proto pevnou buněčnou stěnu. V genomové sekvenci C. trachomatis ale sekvence genů pro syntézu peptidoglykanu objevena byla. Tento fakt by mohl vysvětlit poněkud paradoxní zkušenost, že vývoj chlamydií je in vitro blokován betalaktamovými antibiotiky likvidujícími bakterie s peptidoglykanem v buněčné stěně. Ve stěně chlamydií byly dále prokázány penicilin vázající proteiny (PBPs) a předpokládá se i přítomnost proteinové sítě podobné peptidoglykanové výztuži. Peptidoglykan by mohl být potřebný pro dělení RTs. Hlavním endotoxinem gramnegativních bakterií je lipopolysacharid (LPS) lokalizovaný na povrchu chlamydií, a to jak u ET, tak u RT. Chlamydiální LPS je strukturálně podobný formám LPS enterobakterií a má jak společné, tak rodově specifické epitopy. V chlamydiích byly nalezeny obě formy LPS (rough form, smooth form). Struktura LPS není u všech druhů chlamydií identická a ve srovnání s LPS u enterobakterií má chlamydiální LPS mnohem nižší aktivitu.
Zevní mebrána obsahuje proteiny označované jako proteiny zevní membrány (outer membrane proteins, Omps). Z nich nejhojněji je zastoupen velký protein zevní membrány (major outer membrane protein, MOMP), obsahující druhově a poddruhově specifické epitopy. Může být tedy identifikován monoklonálními protilátkami. MOMP C. pneumoniae se zdá bý méně imunogenně a antigenně komplexní než MOMP ostatních chlamydií. Později ve vývojovém cyklu jsou syntetizovány na cystein bohaté Omp2 a Omp3.
Proteiny označované jako polymorfní proteiny zevní membrány (polymorphic outer membrane proteins, Pmps) jsou také lokalizovány v zevní membráně. Každý ze tří studovaných druhů chlamydií má rodinu vzdáleně příbuzných genů pro Pmps. Nejvěší počet takových genů, celkem 21, byl nalezen u C. pneumoniae. Rodina Pmps genů sestává z heterogenní skupiny genů s nízkou identitou, ale s podobnými charakteristikami. Mnohé z genů kódují proteiny o velikosti 90–100 kDa. Pmps jsou lokalizovány i na povrchu C. pneumoniae.
Chlamydie dále obsahují tzv. proteiny teplotního šoku (heat shock proteins, Hsps) zajišťující univerzální stresovou odpověď buňky. Byla stanovena sekvence, a dokonce naklonovány geny kódující proteiny Hsp10, Hsp60 a Hsp70. Tyto geny jsou kontinuálně vyjádřeny v průběhu celého vývojového cyklu chlamydií včetně C. pneumoniae. Všechny tři Hsps lze nalézt v komplexu zevní membrány ET i RT. Chlamydiální Hsp60 a Hsp70 jsou v průběhu přirozené infekce vysoce imunogenní.
V membráně inkluzí existuje skupina proteinů, která dostala název proteiny inkluzní membrány (inclusion membrane proteins, Incs). První z nich, prokázaný v roce 1995 u C. psittaci, byl nazván IncA. Od té doby byly objeveny další. V genomu C. trachomatis bylo odhaleno 46 kandidátů jako potenciálních členů Inc proteinů. Šest z těchto genů bylo vybráno pro produkci protilátek a pět je lokalizováno v inkluzní membráně. Genom C. pneumoniae obsahuje dokonce vyšší počet hypotetických Inc proteinů. Potenciál exportovat tak vysoký počet Incs do inkluzní membrány svědčí o tom, že inkluzní membrána může mít četné funkce v životním cyklu chlamydií, jako např. transport vezikul, vývoj inkluze, obranu proti fúzi s lysozomem, získávání potravy i signalizaci spojenou s reorganizací ET - RT - ET [2].
Patogeneze infekce C. pneumoniae
Místem primárního útoku C. pneumoniae jsou epiteliální buňky respiračního aparátu – horních a dolních dýchacích cest. V průběhu infekce je mobilizována bohatá humorální i buněčná imunitní odpověď, nespecifická a později specifická. U většiny lidí perzistuje infekce naštěstí jen po krátkou dobu, do rozvinutí mechanismů adaptivní obranyschopnosti. Zdá se, že specializovaná vakuola – inkluze, v níž se chlamydie vyvíjí, chrání mikroba proti neutralizujícím a opsonizujícím protilátkám a proti jeho rozpoznání obrannými mechanismy buněčné imunity. Navíc antiapoptotický stav buňky infikované C. pneumoniae se zdá bránit T-buněčné destrukci. V určitém okamžiku se ale chlamydie musí přemístit z jedné buňky do druhé, protože infikované epiteliální buňky jsou definitivně vyloučeny ze slizničního povrchu a zanikají. Je tedy pravděpodobné, že chlamydie jsou v této pro ně vulnerabilní fázi spojené s přechodem do jiné buňky vnímavé k eliminaci a u většiny lidí zničeny v průběhu týdnů až měsíce. Toho je dosaženo nejspíše CD4 Th1-dependentními cytokiny, jako je interferon g, a také neutralizujícími protilátkami (např. slizniční IgA). Důležitou roli v nasměrování adaptivní T-buněčné imunity mají i NKT buňky (natural killer T cells). Jejich aktivace infekcí C. pneumoniae indukuje následně fenotypové a funkční změny dendritických buněk významných v rozvoji protektivní imunity v klinicky relevantních respiračních infekcích [13, 14]. Výsledky studií na zvířatech a také průkaz chlamydií v oblastech lidského organismu jiných, než je respirační aparát, prokazují, že C. pneumoniae je schopna pronikat z místa primárního kontaktu hlouběji do organismu. Bylo zjištěno, že lidský biovar C. pneumoniae dokáže infikovat a množit se in vitro v endoteliálních buňkách, v buňkách hladké svaloviny, monocytech/makrofázích a lymfocytech [15]. Diseminace byla studována např. v myších modelech, kdy po intranazální inokulaci C. pneumoniae došlo k jejímu systémovému rozšíření, takže mohla být pak izolována nejen z plic, ale i ze sleziny a peritoneálních makrofágů. Právě u myší bylo prokázáno, že C. pneumoniae má schopnost systémové diseminace infikovanými makrofágy prostřednictvím krevních a lymfatických cest [16]. Při pokusech na králících infikovaných intratracheálně C. pneumoniae bylo zjištěno, že chlamydie lze detekovat v granulocytech, alveolárních makrofázích a alveolárních epiteleliích déle než 8 týdnů po infekci. Infikované makrofágy procházejí slizničními bariérami a tím otevírají mikrobu lymfatický systém. Infikované periferní monocyty jsou vektorem infekce i uvnitř krevního řečiště, odkud se C. pneumoniae může přenášet do stěny cév a dalších orgánů [16].
Není tedy divu, že v některých případech nejsou obranné mechanismy hostitele schopny eradikovat chlamydie a poskytnout ochranu před reinfekcí. Efektivní adaptace na životní podmínky, jejich perzistence v epiteliálních a endoteliálních buňkách i v buňkách imunitního systému vytváří spolu s antigenním potenciálem chlamydií unikátní interakci s imunitním systémem hostitele. Důsledkem je pak chronický zánět, který může být základním patogenetickým mechanismem vedoucím k deregulaci imunity a možnému přechodu onemocnění do oblasti chorob s imunopatologickými rysy. Opakované a perzistující chlamydiální infekce jsou spojeny s nepříznivými projevy, na nichž se podílejí, jak se zdá, proteiny teplotního šoku. Z nemocí asociovaných s infekcí C. pneumoniae bylo referováno o protilátkové odpovědi na chlamydiální Hsps60 u astmatu, aterosklerózy a akutní přední uveitidy [2, 17]. Na druhé straně ale u protilátek proti chlamydiálnímu Hsp60 byla prokázána zkřížená reakce s lidským Hsp60 a v makrofázích aterosklerotických plaků byl vedle chlamydiální Hsp60 zjištěn i humánní Hsp60.
Epidemiologie
C. pneumoniae je běžným celosvětovým respiračním patogenem. S největší pravděpodobností je primárně přenášen z člověka na člověka respiračními sekrety bez jakéhokoli zvířecího rezervoáru. Bylo doloženo i přežívání C. pneumoniae na kontaminovaném povrchu a lidské kůži od 30 minut do několika hodin. Infekce se šíří pozvolna. Inkubační doba je několik týdnů, tedy delší než u jiných respiračních patogenů. Naproti tomu doba rozšíření infekce v rodině je kratší, v rozmezí 5–18 dní [2]. Infekce postihuje nejčastěji děti školního věku, v některých oblastech je běžná u dětí mezi prvním až čtvrtým rokem života. Prevalence rychle stoupá po pátém roce života a odhaduje se, že ve věku 20 let má polovina populace detekovatelné hladiny protilátek. S věkem roste séroprevalence již pomalejším tempem a dosahuje přibližně 75 % v dospělém věku. Tyto hodnoty se již v pozdějších věkových kategoriích zásadně nemění, což je dáno četnými reinfekcemi i poklesem hladiny protilátek v průběhu let. Séroprevalence je u obou pohlaví až do adolescence vesměs stejná, u dospělých mužů vyšší než u žen. Infekce se vyskytují ročně, ale bylo referováno i o cyklické variantě, kdy periody 2 až 3 let s vyšší hodnotou incidence jsou následovány 4 až 5 roky s nižší incidencí. První epidemie C. pneumoniae byla zaznamenána ve Finsku, kde infekce vypukla v letech 1977–1987 dvakrát v civilní populaci a čtyřikrát ve vojenských ubytovnách [8]. V průběhu těchto epidemií bylo 43 % všech pneumonií způsobeno právě C. pneumoniae. Mimo epidemie vyvolává C. pneumoniae kolem 20 % všech komunitně získaných pneumonií [18].
Klinická manifestace
C. pneumoniae je patogen, který způsobuje většinou mírné infekce horních i dolních dýchacích cest. Bylo prokázáno, že infekce může probíhat asymptomaticky. Uvádí se 2–5 % takovýchto onemocnění, při kterých byla C. pneumoniae prokázána ze vzorků nosohltanového sekretu tkáňovou kultivací a PCR, ale nemocní neměli žádné klinické obtíže, a ani nesplňovali sérologická kritéria akutní infekce [19, 20]. Na druhé straně bezpříznakovost může být často pouze zdánlivá, neboť infikovaný jedinec má příznaky, které se nedávají do souvislosti s infekcí chlamydiemi. Spoluzodpovědnost infekce C. pneumoniae byla popsána i u běžné rýmy z nachlazení, perzistujícího kašle, faryngitidy, sinusitidy a otitis media. Nejčastěji rozpoznanými nemocemi dolních cest dýchacích spojenými s infekcí C. pneumoniae je akutní tracheobronchitida a pneumonie [21]. Pro pneumonii vyvolanou C. pneumoniae je typická vysoká frekvence konkomitantní infekce jinými plicními patogeny, např. Mycoplasma pneumoniae nebo Streptoccocus pneumoniae [18]. Nelze nalézt žádné klinické nebo rentgenové znaky, které by dovolily rozlišit komunitní pneumonii vyvolanou C. pneumoniae a pneumonii vyvolanou jiným mikrobem. Pneumonie vyvolaná C. pneumoniae je častou příčinou tzv. walking pneumonia, kdy většina postižených v průběhu pneumonie je schopna chodit a účastnit se v redukovaném rozsahu i práce. Jsou však popsány i průběhy s akutním respiračním selháním. Chlamydiová pneumonie bývá spojena s bolestmi hlavy a může se objevit i zmatenost [17]. Relativně nízký srdeční puls v porovnání s teplotou uváděný někdy v souvislosti s chlamydiovou pneumonií byl prokázán i u jiných infekcí. C. pneumoniae je při akutním onemocnění detekovatelná z bronchoalveolární tekutiny (BAT) pomocí PCR [7]. V BAT jsou často prokazovány lymfocyty, což může svědčit o T-buněčné odpovědi organismu na chlamydiální infekci.
Velmi diskutovanou je otázka vztahu infekce C. pneumoniae a jiných respiračních onemocnění, jako je asthma bronchiale, chronická obstrukční plicní nemoc (CHOPN), ale i bronchogenní karcinom či sarkoidóza [2, 22]. Je prokázáno, že patogen se významnou měrou podílí na akutních exacerbacích asthma bronchiale i CHOPN, ale dosud se nepodařilo prokázat kauzální souvislost infekce C. pneumoniae se zmíněnými plicními nemocemi. Je prokázána asociace infekce C. pneumoniae a asthma bronchiale podložená signifikatně vyšší detekcí mikroba u astmatiků v bronchiální stěně oproti jiným respiračním onemocněním [23, 24]. Vysoké titry protilátek proti C. pneumoniae jsou u nich spojeny s výraznějšími klinickými obtížemi [23]. Intenzivní příliv neutrofilů demonstrovaný u těžkého astmatu je potenciálním potentním zdrojem proteolytických enzymů schopných poškozovat a aktivovat epitel dýchacích cest, přičemž neutrofilní elastáza může vyvolávat degranulaci eozinofilů. Zánětlivé změny způsobené infekcí C. pneumoniae tak mohou akcelerovat zánět i poškození dýchacích cest způsobené již vlastním astmatem. Granulocyty jsou totiž jedněmi z hlavních cílových buněk pro C. pneumoniae, infekcí následně proměněných v jakýsi „infekční rezervoár“. Tyto skutečnosti potvrzují excelentní schopnost C. pneumoniae přežívat v různých imunitních buňkách, využívat jich jako nosičů pro překonání bariér a tím vyvolávat chronickou perzistující infekci.
Infekce C. pneumoniae je spojována i s malobuněčným a skvamózním karcinomem plic. Séropozitivita proti Hsp60 C. pneumoniae a elevované titry protilátek zvyšují signifikantně riziko pro následný vznik plicní rakoviny [25]. Tento poznatek podporuje roli C. pneumoniae v karcinogenezi. Uvažuje se i o souvislosti infekce C. pneumoniae se vznikem sarkoidózy [22].
C. pneumoniae se považuje za rizikový (potenciálně kauzální?) faktor řady mimoplicních onemocnění. Infekce C. pneumoniae je spojována především s kardiovaskulárními nemocemi. Význam zánětu a zvýšené odpovědi imunitního systému aktivovaného v průběhu chronické infekce C. pneumoniae je diskutován v souvislosti s aterosklerózou, akutním infarktem myokardu (AIM) a ischemickou chorobou srdeční. První výsledky spojující C. pneumoniae s koronární srdeční nemocí a AIM publikoval Saikku již v roce 1988 [26]. Subakutní zánětlivá onemocnění, jako je endokarditida a vaskulitida, jsou rovněž některými autory považována za následek infekce C. pneumoniae. Přestože nebyla dosud prokázána kauzální spojitost mezi infekcí C. pneumoniae a aterosklerózou, lze nalézt téměř 500 publikovaných sdělení podporujících teorii, že infekce C. pneumoniae je zapojena do patogeneze této nemoci a jejích komplikací, jako je AIM, cévní mozková příhoda, tranzitorní ischemická ataka (TIA) a aneurysma abdominální aorty (AAA). Teorii o spoluúčasti infekce C. pneumoniae při vzniku a rozvoji aterosklerózy podporují pokusy na zvířatech s hypercholesterolovou dietou a inokulací mikroba. Bylo také prokázáno, že Hsp60 C. pneumoniae navozuje formaci pěnových buněk indukcí oxidace nízkodenzitního lipoproteinu v makrofázích cévní stěny [2]. Velké naděje v souvislosti s tzv. infekční teorií aterosklerózy se vkládaly do intervenčních studií s užitím antibiotik, kdy v souvislosti s podáváním antimikrobních přípravků se očekával pokles rizika vzniku např. koronárních příhod. Studie WIZARD s tříměsíční léčbou azithromycinem podávaným jednou týdně však potvrdila, že použití tohoto antibiotika nepřináší efekt v léčbě koronární srdeční nemoci [27]. Podobné závěry přinesla studie ACES, kdy azithromycin dávkovaný 1krát týdně po dobu 1 roku neovlivnil riziko srdeční příhody u nemocných se stabilní koronární nemocí [28]. Zastánce infekční teorie aterosklerózy nepotěšila ani studie PROVE-IT s prolongovaným (10 dní v měsíci) podáváním gatifloxacinu po dobu průměrně 2 let. Signifikantní ochrana před koronární příhodou nalezena nebyla [29].
Role C. pneumoniae je zvažována i ve studiích zabývajících se cerebrovaskulárními onemocněními (iktus, TIA). Prostřednictvím monocytů infikovaných chlamydiemi může mikrob pronikat hematoencefalickou bariérou [15]. Existuje několik sdělení o asociaci infekce C. pneumoniae s akutním postižením centrální nervové soustavy typu meningoencefalitidy a syndromu Guillain-Barré. Mimoto C. pneumoniae může hrát roli u dvou významných neurologických onemocnění – sklerózy multiplex (SM) a Alzheimerovy nemoci. Její přítomnost při lidské SM neznamená automaticky, že organismus způsobuje či spouští toto onemocnění. Může být pouze oportunní sekundární událostí, ale na druhé straně přítomnost tohoto patogenu může vést k exacerbaci či modulovat již preexistující patologický proces. Tuto teorii podporují nálezy, že nemocní s C. pneumoniae PCR-pozitivním mozkomíšním mokem mají více aktivní léze než nemocní s negativním nálezem [15].
Infekce C. pneumoniae je spojována i s řadou dalších onemocnění, jako je iritida, vaskulitida, non-hodgkinský lymfom, kardiomyopatie, erythema nodosum, reaktivní artritida, raritní syndrom Sézary (maligní T lymfom s erytrodermií, generalizovanou lymfadenopatií a leukemizací periferní krve) nebo Sweet’s syndrom (akutní neutrofilní dermatóza) [2].
Klinická perzistence je nejspíše klíčovým místem v patogenezi C. pneumoniae. Obranné schopnosti hostitele nedokážou eliminovat patogen, což vede k trvalému poškozování hostitele. Perzistující infekce může pak amplifikovat zánět v dýchacích cestách a v extrapulmonálních lokalizacích při ateroskleróze, skleróze multiplex, Alzheimerově chorobě a dalších onemocněních. Buněčná odpověď epiteliálních buněk, jež jsou primárním útočištěm C. pneumoniae, může indukovat rozvoj chronické a perzistující infekce vedoucí k přísunu neutrofilů, T buněk, B buněk a makrofágů stimulovaných prozánětlivými cytokiny a chemokiny okolního prostředí. Tyto buňky získávají aktivitu jak antigen-nespecifickou, tak při reinfekci i antigen-specifickou a začnou produkovat vlastní repertoár cytokinů a růstových faktorů. Následkem toho může být progredující celulární proliferace, remodelace tkání a hojivé procesy ústící při perzistenci infekce do jizvení [15].
Diagnostika
Onemocnění je identifikováno především na základě klinické symptomatologie. Retrospektivně lze klinickou diagnózu potvrdit na základě nepřímého průkazu specifických protilátek pomocí sérologických metod. Novější postupy dovolují stanovení přímého průkazu antigenu, což může být zvláště cenné v diferenciálně diagnosticky svízelných případech. Detekce přítomnosti protilátek, jejich specifity a kvantity není relevantním měřítkem protekční aktivity hostitele [3].
Kultivace organismu je zlatým standardem v diagnostice chlamydií, ale izolovat a vypěstovat C. pneumoniae je poměrně obtížný úkol. Izolace se nejlépe provádí na tkáňových kulturách, nejvíce citlivé jsou buňky linie HeLa (z rakoviny děložního čípku zemřelé Heleny Langeové) a Hep-2 (buňky lidského laryngeálního karcinomu). Po kultivaci následuje fluorescenční značení a mikroskopické hodnocení. Senzitivita buněčné kultury je při diagnóze akutní respirační infekce C. pneumoniae přibližně 60%, zatímco specificita je prakticky 100%. Izolace v chronických stadiích je mnohem obtížnější. Pravděpodobná příčina patrně tkví v tom, že jsou postiženy hlubší tkáně – makrofágy plicního intersticia, makrofágy stěny arterií a buňky hladké svaloviny. Tyto oblasti nejsou snadno přístupné k rutinnímu odběru vzorků. Navíc léze při chronických infekcích jsou také postiženy aktivovanými obrannými mechanismy. Metody využívající průkaz antigenu (přímý průkaz mikroba) zahrnují použití monoklonálních protilátek a enzymovou imunoanalýzu. Test přímé mikroimunofluorescence (MIF) využívá monoklonálních protilátek specifických pro C. pneumoniae a umožňuje detekci ET v různých vzorcích. Jde o metodu se senzitivitou vyšetření 20–60 %; vyšší je senzitivita u vzorků z hlubších oblastí.
ELISA testy (Enzyme-Linked ImmunoSorbent Assay) pracují s LPS rodově i druhově specifickými. LPS antigeny byly také metodou ELISA detekovány z cirkulujících imunokomplexů. Metoda není snadná a zdá se, že není tak citlivá jako detekce protilátek. Nevýhodou je, že protilátky proti lipopolysacharidu chlamydií mohou zkříženě reagovat s jinými gramnegativními bakteriemi. V poslední době se ale objevily amplifikované kity ELISA, jejichž senzitivita se v porovnání s ligázovou nebo polymerázovou řetězovou reakcí pohybuje mezi 85–90 % při téměř stoprocentní specificitě.
Schopnost amplifikovat malý objem specifické nukleové kyseliny umožnila využívat PCR techniky jako důležitý a výhodný diagnostický nástroj užívaný i pro rychlou a spolehlivou detekci C. pneumoniae. PCR je schopna detekovat i jen 10 ET. Vhodný vzorek k vyšetření zahrnuje nosohltanový sekret, bronchoalveolární tekutinu, sputum, vykloktanou vodu, krev a tkáň z biopsie či nekropsie. Vzhledem k možnosti detekovat pomocí PCR chlamydiální DNA u neinfekčních RT i nekultivovatelných ET lze očekávat, že tato technika bude citlivější metodou než kultivace. Byly vypracovány postupy ve snaze minimalizovat riziko falešně pozitivních či falešně negativních výsledků. Jednou důležitou oblastí je standardizace protokolu, při které hraje významnou roli nárůst automatizace vyšetření a komerční využití diagnostických kitů. K průkazu protilátek proti C. pneumoniae (nepřímý průkaz mikroba) jsou užívány reakce vazby komplementu, detekce specifických protilátek enzymovou imunoanalýzou, monoklonálními protilátkami a technikou tzv. western blotu.
Komplementfixační reakce (KFR) detekující protilátky proti chlamydiálnímu LPS není schopna diferencovat jednotlivé druhy chlamydií. Hlavní přínos KFR lze spatřovat v tom, že protilátky proti LPS chlamydií jsou produkovány při primární infekci velmi časně. Senzitivita KFR testu při primární infekci je kolem 60 %. Naproti tomu při reinfekci není KFR vhodnou metodou, zachytitelné protilátky proti LPS jsou detekovatelné pouze raritně a její senzitivita dosahuje pouze 10 % [2].
Testy ELISA jsou rodově i druhově specifické a schopné diferencovat jednotlivé třídy protilátek. Kity ELISA užívají jako antigen lipopolysacharid extrahovaný z ET nebo syntetické peptidy specifické pro C. pneumoniae. Testy ELISA umožňují plnou automatizaci provedení i analýzu údajů. Podle zkušeností některých pracovišť lze pomocí rodově specifických metod ELISA prokazovat protilátky i v poměrně časné fázi onemocnění. Mikroimunofluorescence byla dříve používána jako referenční metoda. Jde o poměrně složitou a subjektivní metodu. Test stanovuje protilátky proti C. pneumoniae za využití ET jako antigenu. Stanovuje druhově specifické protilátky tříd IgA, IgM a IgG a podobně jako ELISA napomáhá v rozlišení primární infekce a reinfekce.
Protilátky lze prokazovat nejen ve vzorku séra a sputa, ale i v cirkulujících komplexech, jejichž trvalá přítomnost v oběhu je známkou perzistující infekce. Sérologie není adekvátním indikátorem chronické infekce C. pneumoniae. Sama o sobě není schopna zjistit, kde se nachází potenciální chronický proces, a navíc vysoká frekvence výskytu protilátek proti C. pneumoniae v populaci ztěžuje průkaz souvislosti stadia onemocnění a hladiny protilátek. Nehledě na tyto problémy, jsou trvale elevované titry IgA protilátek (na rozdíl od IgG) považovány za marker chronické infekce. Tento poznatek se opírá o studie prokazující souvislost progredující elevace protilátek proti C. pneumoniae a výrazných symptomů chronického respiračního onemocnění [8]. Na druhé straně z některých sdělení vyplývá poznatek, že vysoké hodnoty protilátek proti C. pneumoniae detekované MIF mohou být někdy heterotopní, a to buď pro infekci jiným druhem chlamydií, nebo jinými organismy jako Bartonella spp. či Bordetella pertussis. Navíc chlamydiální Hsp60 je téměř identický s Hsp60 E. coli a blízký některým antigenním determinantům pikornavirů [19]. Vzhledem k možným zkříženým reakcím je na místě použití western blotu jako doplňující sérologické metody vylučující zkřížené reakce protilátek.
Značným problémem zůstává i standardizace diagnostických metod včetně sérologie. Podle Centra pro kontrolu nemocí a prevenci (Centrum for Disease Control and Prevention) spolehlivé sérologické markery perzistující infekce dosud nejsou.
Terapie
Seznam použité literatury
- [1] Grayston JT, Campbell LA, Kuo CC, et al. A new respiratory tract pathogen: Chlamydia pneumoniae strain TWAR. J Infect Dis 1990; 161: 618–625.
- [2] Sävykoski T, Huittinen N. Chlamydia pneumoniae infection, inflammation and heat shock protein 60 immunity in asthma and coronary heart disease. Academic Dissertation, Faculty of Medicine, University of Oulu, 2003.
- [3] Toršová V, Medková Z. Mycoplasma pneumoniae a Chlamydia pneumoniae: původci respiračních infekcí a jejich vztah k některým chronickým onemocněním. Interní Med 2001; 3: 13–18.
- [4] Hodge S, Hodge G, Brozyna S, et al. Azithromycin increases phagocytosis of apoptotic bronchial epithelial cells by alveolar macrophages. Eur Respir J 2006; 28: 486–495.
- [5] Zatloukal P, Bezdíček P, Fiala P, Votruba J, et al. Vnitřní lékařství, díl III Pneumologie; 1. vyd. Praha: Galén, 2001, 92 s.
- [6] Myers GSA, Mathews SA, Eppinger M, et al. Evidence that Human Chlamydia pneumoniae Was Zoonotically Acquired. J Bacteriol 2009; 191: 7225–7233.
- [7] Grayston JT, Kuo CC, Wang SP, Altman J. A new Chlamydia psittaci strain, TWAR, isolated in acute respiratory tract infections. N Engl J Med 1986; 315: 161–168.
- [8] Grayston JT, Mordhorst C, Bruu AL, et al. Countrywide epidemics of Chlamydia pneumoniae, strain TWAR, in Scandinavia, 1981–1983. J Infect Dis 1989; 159: 1111–1114.
- [9] Kumar Y, Valdivia RH. Actin and Intermediate Filaments Stabilize the Chlamydia trachomatis Vakuole by Forming Dynamic Structural Scaffolds. Cell Host Microbe 2008; 4: 159–169.
- [10] Beatty WL, Morrison RP, Byrne GI. Persistent chlamydiae: from cell culture to a paradigm for chlamydial pathogenesis. Microbiol Rev 1994; 58: 686–699.
- [11] Airenne S, Surcel HM, Tuukkanen J, et al. Chlamydia pneumoniae Inhibits Apoptosis in Human Epithelial and Monocyte Cell Lines. Scand J Immunol 2002; 55: 390–398.
- [12] Fan T, Lu H, Shi L, et al. Inhibition of Apoptosis in Chlamydia-infected Cells: Blockade of Mitochondrial Cytochrome c Release and Caspase Activation. JEM 1998; 187: 487–496.
- [13] Brunham RC. Chlamydia: Intracellular Biology, Pathogenesis and Imunity. 1. vyd. Washington: American Society for Microbiology, 1999. 211–237.
- [14] Joyee AG, Qiu H, Fan Y, et al. Natural Killer T Cells Are Critical for Dendritic Cells to Induce Immunity in Chlamydial Pneumonia. Am J Respir Crit Care Med 2008; 178: 745–756.
- [15] Blasi F, Centanni S, Allegro L. Chlamydia pneumoniae: crossing the barriers? Eur Respir J 2004; 23: 499–500.
- [16] Gieffers J, Zandbergen G, Rupp J, et al. Phagocytes transmit Chlamydia pneumoniae from the lungs to the vasculature. Eur Respir J 2004; 23: 506–510.
- [17] Kraft M, Cassell GH, Pak J, et al. Mycoplasma pneumoniae and Chlamydia pneumoniae in Asthma: Effect of Clarithromycin. Chest 2002; 121: 1782–1788.
- [18] Miyashita N, Fukano H, Okimoto N, et al. Clinical Presentation of Community-Acquired Chlamydia pneumoniae Pneumonia in Adults. Chest 2002; 121: 1776–1781.
- [19] Hammerschlag MR. Asymptomatic Respiratory Infection With Chlamydia pneumoniae: What Does It Mean? Chest 2001; 119: 1303–1305.
- [20] Miyashita N, Niki Y, Nakajima M, et al. Prevalence of Asymptomatic Infection With Chlamydia pneumoniae in Subjectively Healthy Adults. Chest 2001; 119: 1416–1419.
- [21] Dalhoff K, Maass M. Chlamydia pneumoniae Pneumonia in Hospitalized Patients : Clinical Characteristics and Diagnostic Value of Polymerase Chain Reaction Detection in BAL. Chest 1996; 110: 351–356.
- [22] Kolek V, Kašák V, et al. Pneumologie, vybrané kapitoly; 1. vyd. Praha: Maxdorf Jessenius 20, 40, 109, 127, 214 s.
- [23] Biscione GL, Corne J, Chauhan AJ, et al. Increased frequency of detection of Chlamydophila pneumoniae in asthma. Eur Respir J 2004; 24: 745–749.
- [24] Webley WC, Salva PS, Andrzejewski C, et al. Bronchial Lavage of Pediatric Patients with Asthma Contains Infectious Chlamydia. Am J Respir Crit Care Med 2005; 171: 1083–1088.
- [25] Chaturvedi AK, Gaydos CH, Agreda P, et al. Chlamydia pneumoniae Infection and Risk for Lung Cancer. Cancer Epidemiol Biomarkers Prev 2010; 19: 1498–1505.
- [26] Saikku P, Mattila K, Nieminen MS. Serological evidence of association of a novel Chlamydia TWAR with chronic coronary heart disease and acute myocardial infections. Lancet 1988; 2: 983–985.
- [27] O'Connor CM, Dunne MW, Pfeffer MA, et al. Azithromycin for the secondary prevention of coronary heart disease events: the WIZARD study: a randomized controlled trial. JAMA 2003; 290: 1459–1466.
- [28] Grayston JT, Kronmal RA, Jackson LA, et al. Azithromycin for the Secondary Prevention of Coronary Events. N Engl J Med 2005; 352: 1637–1645.
- [29] Cannon CP, Braunwald E, McCabe CH, et al. Antibiotic treatment of Chlamydia pneumoniae after acute coronary syndrome. N Engl J Med 2005; 352: 1646–1654.
- [30] Hejnar P. Sérologická diagnostika chlamydiových infekcí a toxoplasmózy. Interní Med 2001; 7: 305–308.
- [31] Falck G, Gnarpe J, Hansson LO, et al. Comparison of Individuals With and Without Specific IgA Antibodies to Chlamydia: respiratory morbidity and the metabolic syndrome. Chest 2002; 122: 1587–1593.
- [32] Sinisalo J, Mattila K, Nieminen MS, et al. The effect of prolonged doxycycline therapy on Chlamydia pneumoniae serological markers, coronary heart disease risk factors and forearm basal nitric oxide production. J Antimicrob Chemother 1998; 41: 85–92.