1. Úvod
Patogeneze nemocí oběhového systému a srdce nebyla až do nedávné doby spojována s funkcemi imunitního systému. Hluboké poznání funkce imunitního systému na úrovni genové, molekulové, buněčné, kterého jsme v současnosti svědky, však zřetelně naznačuje, že imunitní systém představuje pro organismus jednu z rozhodujících integrujících soustav. Imunitní systém je schopen pozitivně i negativně zasahovat do fungování všech dalších tělních systémů prostřednictvím solubilních, biologicky aktivních látek - cytokinů a dalších mediátorů i přímým působením buněčných složek imunitní soustavy. Imunitní systém je pravděpodobně nejvýznamnější součástí komplexní zánětové odpovědi těla, a právě na mnohé patofyziologické situace spojené s poruchami kardiovaskulárního systému je v současné době pohlíženo jako na zánět.
Ateroskleróza, jejíž komplikace jsou nejčastější příčinou smrti ve vyspělých zemích, je podle soudobého konceptu považována za chronický zánět, který je výsledkem složitých interakcí mezi chemicky modifikovanými endogenními strukturami, např. lipoproteiny, ale také produkty pokročilé glykace a pravděpodobně, podle některých nepřímých důkazů, exogenními látkami mikrobiálního (infekčního) původu, s imunitním systémem. Imunitní systém je reprezentován humorálními složkami a buněčnými elementy, zvláště makrofágy, dendritickými buňkami, T lymfocyty. Zapojeny jsou však i další buněčné elementy, především endotelové buňky, buňky hladké svaloviny, fibroblasty, mastocyty, trombocyty a erytrocyty. Vzájemné spolupůsobení uvedených buněčných i humorálních složek, za současného přispění molekul mezibuněčné hmoty, vede k zánětovému procesu, který má za důsledek tvorbu komplexní léze nazývané aterosklerotický plát. Aterosklerotický plát ovlivňuje cévní lumen. Ruptura plátu a následná trombóza vede k akutním klinickým komplikacím, jakými jsou akutní koronární syndromy a mozková mrtvice.
Pro lepší pochopení procesu aterosklerózy je vhodné provést umělé časové členění, které umožní lépe pochopit dynamiku tohoto zánětového procesu. První fázi, iniciaci aterosklerózy, je možné identifikovat velmi brzy, již v dětství nebo v časné adolescenci. Fáze progrese, která je charakterizována již přítomností arteriální léze, je detekovatelná v průběhu dospělosti či během středního věku. Nakonec se ateroskleróza manifestuje svými chronickými symptomy nebo akutními komplikacemi. Tato pozdní fáze aterosklerózy a její komplikace se časově vyskytuje ve středním věku, ještě spíše u starých osob.

2. Iniciace aterosklerózy
Histopatologické analýzy prokazovaly zánětový infiltrát v aterosklerotických lézích již dávno v minulosti. Avšak až do 90. let minulého století chyběla konkrétní představa, jak je zánětový proces v arteriální stěně iniciován. Stejně jako v jiných tělních kompartmentech je i v arteriální stěně zánětový proces iniciován především aktivitou buněk přirozené imunity. Ty identifikují nebezpečné vzory prostřednictvím svých receptorů označovaných jako PRR (Pattern Recognition Receptors). Identifikace nebezpečných vzorů stimuluje buňky přirozené imunity k tvorbě prozánětových cytokinů a mediátorů. Nebudeme větší pozornost věnovat nebezpečným vzorům exogenního původu, mikrobiálního, jejichž přítomnost byla v aterosklerotických lézích prokázána. Zatím totiž není jasné, zda se jedná o skutečnou příčinu rozvoje zánětové reakce, nebo zda jde o epifenomén. Z nebezpečných vzorů mikrobiálního původu lze připomenout přítomnost složek mikroorganismů z rodu Chlamydia, Mycoplasma či Helicobacter. Jsou identifikovány např. receptory TLR-2 a TLR-4. Označovány jsou i solubilními receptory pro nebezpečné vzory, např. C-reaktivním proteinem nebo iniciačními bílkovinami komplementové kaskády C1q nebo MBL. Tak jsou vytvořeny podmínky pro vznik a rozvoj zánětové reakce.
Jsou-li o přímém zapojení mikrobiálních struktur v patogenezi aterosklerózy ještě určité pochybnosti, nelze již v současnosti zpochybnit úlohu nebezpečných vzorů endogenního původu. Zřejmě klíčovou úlohu sehrávají chemicky modifikované lipoproteiny LDL. Ty jsou modifikovány buď enzymaticky, nebo oxidativně. Molekuly LDL nepronikají významně přes vrstvu endotelových buněk. Zdravá endotelová výstelka je pro tyto částice relativně neprostupná. Je-li však ovlivněna negativně např. působením smykového tření, stává se pro ně prostupnou. Endotelové buňky v oblastech odstupu větví nebo místech zakřivení, kde je proudění krve narušeno, prodělávají morfologické a funkční změny. V tomto místě je endotelová výstelka permeabilní pro makromolekuly včetně např. částic LDL. Iniciaci aterosklerotického procesu představuje akumulace LDL v intimální vrstvě arterií. Zde se prostřednictvím apolipoproteinu B zachycují na proteoglykanech mezibuněčné hmoty.
Chemická modifikace LDL je málo pravděpodobná v kompartmentu plazmy. Naopak modifikace LDL je velmi účinná, jestliže je LDL navázán na mezibuněčné hmotě cévní stěny. Na oxidativních modifikacích LDL se podílí řada oxidativních systémů těla, mezi nimi i oxidativní systémy typické pro imunitní soustavu. K modifikaci LDL dochází působením NO syntázy
a 15-lipooxigenázy. LDL modifikují i kyslíkové radikály produkované endotelovými buňkami a makrofágy. Kromě toho jsou chemicky modifikovány působením řady enzymů, např. myeloperoxidázy, sfingomyelinázy a sekreční fosfolipázy. Výrazně proaterogenní účinky má oxid dusnatý, který je tvořen makrofágy prostřednictvím inducibilní formy NO syntázy. ox-LDL zesiluje expresi adhezních molekul na povrchu endotelových buněk a leukocytů. Tím zajistí adhezi leukocytů na aktivovanou endotelovou výstelku. Adherované leukocyty potom migrují do subendotelové vrstvy. Jejich usměrněný pohyb je regulován prostřednictvím chemokinů. Tvorba chemokinů, např. MCP-1, je rovněž stimulována ox-LDL. Leukocyty stimulované ox-LDL lokálně uvolňují prozánětové mediátory, např. leukotrieny a prostaglandiny. Akumulované buňky zánětu tvoří v místě vysoce reaktivní kyslíkové mediátory, které zesilují oxidativní stres a v důsledku prohlubují intenzitu chemických modifikací vlastních struktur. Prozánětově působí i angiotenzin II, který je považován za hlavní mediátor hypertenze. Stimuluje např. produkci pluripotentního prozánětového cytokinu IL-6 a chemokinu MCP-1 v buňkách hladké svaloviny arteriální stěny. Prohlubující se léze vede k uvolnění dalších endogenních látek charakteru nebezpečných vzorů. Jsou to např. stresové proteiny hsp, modifikované molekuly mezibuněčné hmoty. Všechny tyto endogenní nebezpečné vzory jsou identifikovány poměrně omezeným počtem receptorů PRR, především TLR-2 a TLR-4.
K pochopení iniciace aterosklerotického zánětového procesu významně přispěla současná znalost působení tzv. koncových produktů pokročilé glykace (Advanced Glycation End Product, AGE). Jako AGE jsou označovány neenzymaticky glykované nebo oxidované proteiny, lipidy a nukleové kyseliny, které jsou tvořeny v prostředí oxidativního stresu a hyperglykemie. K jejich tvorbě dochází ve zvýšené míře za patofyziologických okolností, jakými jsou diabetes mellitus, kouření, obezita. AGE jsou schopny stimulovat prozánětové mechanismy v buňkách imunitního systému, ale i v jiných buněčných typech. Jejich prozánětové působení se uskutečňuje prostřednictvím specifického receptoru označovaného jako RAGE. Receptory RAGE jsou na základě své struktury řazeny do imunoglobulinové rodiny. Ve své extracelulární části obsahují tři imunoglobulinové domény. Vazba AGE na receptory RAGE vede v důsledku k aktivaci transkripčního faktoru NF B, s následnou tvorbou prozánětových cytokinů a mediátorů. Receptory RAGE jsou podobně jako jiné receptory PRR, např. receptory TLR, vyjádřeny na buňkách monocyto-makrofágové linie. Kromě nich jsou však vyjádřeny i na buňkách hladké svaloviny a endotelových buňkách. Právě migrace buněk hladké svaloviny z medie do intimy, kde proliferují, je zřetelným dokladem progrese aterosklerózy. Buňky hladké svaloviny jsou prozánětově ovlivňovány pouze prostřednictvím RAGE, protože na nich dosud nebyla prokázána exprese molekul TLR.
Charakteristickým rysem aterosklerotické léze je akumulace monocytových buněk, které pronikají do intimy z cévního řečiště pod vlivem chemoatraktivních a prozánětových cytokinů. Tyto buňky se in situ proměňují v makrofágy. Makrofágy vychytávají prostřednictvím povrchových receptorů enzymaticky remodelované nebo oxidované molekuly LDL. Zřejmě nejvýznamnější úlohu v internalizaci ox-LDL sehrávají tzv. vychytávací (scavenger) receptory. Jejich exprese je zesilována působením prozánětových cytokinů TNF
a interferon . Akumulace modifikovaných lipidů v makrofázích působí jejich přeměnu v pěnové buňky. Pěnové buňky prodělávají apoptózu působením solubilních proapoptotických molekul (TNF) i prostřednictvím membránových interakcí zprostředkovaných vazbou proapoptotických molekul Apo/FasL na receptory Apo/Fas. Úloha apoptózy v patogenezi aterosklerózy je protichůdná. Zvýšená apoptóza, která prokazatelně probíhá v hladkých svalových buňkách, prohlubuje tíži procesu. Naopak, pokud apoptózou preferenčně zmírají buňky zánětového infiltrátu, proces se zpomaluje. Výsledkem apoptózy, ale také nekrózy pěnových buněk je akumulace extracelulární buněčné drti bohaté na lipidy.

3. Fáze progrese
Vytvoření aterosklerotického plátu je charakteristické pro fázi progrese aterosklerózy. Jeho tvorba je výsledkem komplexních interakcí buněčných i nebuněčných složek zánětu. Zahrnuje aktivitu TH1 T lymfocytů, které můžeme zjednodušeně považovat za buněčnou populaci vykazující proaterogenní účinky. Zprostředkují jej především tvorbou interferonu, který mimo jiné stimuluje inducibilní formu NO syntázy v makrofágových buňkách. Protichůdně působí T lymfocyty subsetu TH2, které tvorbou IL-4 působí antiaterogenně především tak, že tlumí funkce subsetu TH1 T lymfocytů. Málo je známo o působení regulačních subsetů T lymfocytů, Treg. Ty prostřednictvím IL-10 tlumí negativní dopady všech složek zánětové reakce. T lymfocyty spolu s makrofágy vytvářejí v této fázi angiogenetické faktory, které jsou odpovědny za vznik mikrovaskulatury v lézi. Buňky hladké svaloviny jsou hlavním zdrojem kolagenů, elastinu a glykosaminoglykanů. Maturovaná aterosklerotická léze je kryta fibrózní čepičkou tvořenou denzní extracelulární matrix obsahující kolagenová a elastinová vlákna. Pod fibrózní čepičkou se nachází lipidové jádro tvořené mrtvými nebo umírajícími makrofágy, buněčnou debris obsahující apoptotická tělíska a extracelulárně akumulované lipidy. Prozánětové mediátory tvořené zánětovými buňkami, endotelovými buňkami a buňkami hladké svaloviny vytvářejí proapoptotické podmínky. Mimo jiné dochází k apoptóze buněk hladké svaloviny. Lokálně jsou tvořeny proteolytické enzymy, např. kolagenázy a elastázy.

4. Terminální fáze aterosklerózy
Aterosklerotický plak, který vzniká léta či desetiletí, průběžně okluduje a ischemizuje arterie. Neokluzivní, na zánětlivé buňky bohaté plaky podléhají ruptuře většinou bez předchozí chronické symptomatologie. Při ruptuře je narušena fibromatózní čepička, která odděluje krev od vysoce trombogenního materiálu v lipidovém jádře plaku. Je dostatek důkazů o těsné vazbě mezi zánětem, rupturou plaku a trombózou. Například interferon, který je tvořen aktivovanými TH1 T lymfocyty, výrazně omezuje schopnost buněk hladké svaloviny produkovat nový kolagen. Ten je nutný pro udržování integrity fibrotické čepičky aterosklerotického plátu. Lokálně tvořené prozánětové cytokiny zesilují přítomnost proteináz, které rozkládají molekuly mezibuněčné hmoty. Jsou to matrixové metaloproteinázy, např. intersticiální kolagenázy, které spolu s cysteinovými proteinázami, jako je katepsin S, rozkládají elastin. Významnou úlohu sehrávají i serinové proteinázy, např. elastáza neutrofilů a aktivátor plazminogenu, které participují na remodelaci mezibuněčné hmoty a způsobují větší náchylnost plaku k ruptuře a trombóze. Buňky exprimující ligand molekuly CD40 (CD154) obklopují makrofágy a prostřednictvím molekuly CD40 v nich stimulují tvorbu hlavní prokoagulační molekuly, tkáňového faktoru.
Aterotrombotická událost však není závislá pouze na povrchových prokoagulačních aktivitách v narušeném aterosklerotickém plátu, ale podílejí se na ní i humorální složky krve. Pacienti se systémovými prozánětovými faktory, jakými jsou např. metabolický syndrom nebo diabetes mellitus, mají zvýšené hladiny fibrinogenu, prekurzoru fibrinu, který je hlavní složkou trombu. Navíc hlavní inhibitor endogenních fibrinolytických enzymů, inhibitor aktivátoru plazminogenu PAI-1, je u takovýchto nemocných přítomný ve zvýšené koncentraci. Lokální zánětová aktivita v aterosklerotickém plaku je tedy provázena systémovou zánětovou reakcí. Společně jsou odpovědny za tvorbu nestabilního trombu.

5. Biomarkery zánětu a ateroskleróza
V rozsáhlých klinických studiích byl ověřen význam mnohých ukazatelů imunitního systému, popisujících zánětovou odpověď, jako biomarkerů s prediktivní vahou určující klinické komplikace aterosklerózy. Z mnohých vybíráme zvýšené hladiny prozánětových cytokinů (IL-6, IL-1, IL-18, TNF), látek uvolňovaných degranulací buněk zánětu (myeloperoxidáza, metaloproteinázy), solubilní formy regulačních membránových molekul (sCD40L), solubilní formy adhezních molekul leukocytů i endotelových buněk (sVCAM-1, P-selektin, E-selektin, ICAM-1), fibrinogen či adipokiny nebo leptin.
Uvedené biomarkery jsou tvořeny různými buněčnými typy, které se podílejí v patogenezi aterosklerózy. Zdrojem nejsou pouze buňky imunitního systému, ale i jiné buněčné typy, např. endotelové buňky, buňky hladké svaloviny, a především hepatocyty. Právě játra jsou nejvýznamnějším zdrojem bílkovin akutní fáze. Ty se zde tvoří po ovlivnění prozánětovými cytokiny, zvláště IL-6. Z bílkovin akutní fáze má nepochybně největší význam pentraxinová molekula CRP. Ta je v každém ohledu nejvýznamnějším markerem aterosklerózy. Postupně jsou získávány údaje o významu dalších pentraxinových molekul, zvláště dlouhého pentraxinu 3. Jeho zdrojem, na rozdíl od CRP, jsou tkáňově lokalizované makrofágy. Dostupné výsledky zatím neumožňují definitivně zhodnotit význam pentraxinu PTX3 jako biomarkeru aterosklerózy. Studium úlohy pentraxinů v ateroskleróze má značnou perspektivu. C-reaktivní protein je totiž prokazatelný v aterosklerotických placích, kde se váže na chemicky modifikované LDL lipoproteiny. Svou vazbou, jako solubilního receptoru PRR, stimulují aktivaci komplementové kaskády a zesilují akumulaci monocytových elementů. Navíc CRP snižuje tvorbu oxidu dusnatého v endotelových buňkách a zesiluje tvorbu chemokinů v buňkách hladké svaloviny a endotelových buňkách. Pokusem bylo prokázáno, že infuze CRP dobrovolníkům indukuje výrazné prozánětové a protrombotické aktivity. Z těchto údajů vyplývá, že případná neutralizace biologických vlastností CRP by mohla mít terapeutický potenciál. Nepochybně zajímavé bude i studium imunobiologických vlastností pentraxinu 3.

6. Přirozená imunita a genetická dispozice
Mimořádný pokrok, kterého jsme svědky v uplynulých letech v oblasti genomiky, na obecné úrovni ukazuje, že charakteristiky každého jedince jsou určovány jeho genetickou dispozicí podmíněnou polymorfismem mnohých genů. Genová proměnlivost určuje spolu s vlivem vnějších podmínek i konečnou individuální imunitní reaktivitu. Zaměříme se na přehled důsledků genetické proměnlivosti receptorů TLR na vznik a rozvoj aterosklerózy. Změny ve struktuře některých receptorů TLR a některých složek nitrobuněčné signální cesty NFB ovlivňují individuální imunitní reaktivitu po extrémní expozici člověka bakteriálním patogenům v průběhu sepse. Nejvíce je známo o substituci kyseliny asparágové za glycin (D299G) v molekule pro TLR-4. TLR-4 identifikuje lipopolysacharid Gram-negativních bakterií v kooperaci s membránovou molekulou monocyto-makrofágových buněk CD14. Rovněž v genu kódujícím molekulu CD14 byly popsány změny vedoucí k substituci určitých aminokyselin v bílkovinném řetězci. U osob s uvedenými polymorfismy se zvyšuje riziko sepse způsobené Gram-negativními bakteriemi. Na druhé straně však osoby s polymorfismem D299G mají snížené riziko rozvoje aterosklerózy. Je u nich prokazatelná nižší schopnost produkovat prozánětové cytokiny, např. IL-6, ale i fibrinogen a solubilní adhezní molekulu sVCAM-1.
Problematika polymorfismu receptorů TLR, ale také polymorfismu v genu pro molekuly IgG FcRIIIA je v kardiologii studována  mimořádně aktivně. Získané výsledky poskytují další doklady pro hypotézu, že na aterosklerotický proces je třeba pohlížet jako na zánětový proces, který může být indukován infekčními podněty i mnohými podněty neinfekční povahy. Na rozvoj zánětového procesu ústícího v aterosklerózu mají nepochybně zásadní vliv především signální systémy přirozené imunity. V evolučním kontextu můžeme spekulovat, že ti jedinci, kteří mohli v minulosti s ohledem na vyšší tlak infekčních agens profitovat z účinnějšího rozvoje obranné zánětové reakce, mohou v případě moderní populace být vlivem perzistujících nízkých koncentrací bakteriálních podnětů ohroženi rozvojem nežádoucí zánětové reakce ústící v aterosklerózu. U disponovaných lidí bude zřejmě možné předcházet rozvoji onemocnění například důslednou eliminací infekčních agens s potenciálním podílem na imunopatogenezi aterosklerózy. Je možné je rovněž ovlivnit manipulací s jejich lipidovým metabolismem a zánětovou reakcí, např. pomocí statinů. Působení statinů je mimořádně pleiotropní. Kromě ovlivnění lipidového metabolismu mají výrazné imunomodulační účinky. Ovlivňují jak složky přirozené, tak specifické imunity. Ve schématu je účinek statinů uveden na obrázku.

Ústav klinické imunologie a alergologie
Univerzita Karlova, Praha, Lékařská fakulta a Fakultní nemocnice, Hradec Králové

Literatura
1. Krejsek, J., Kopecký, O.: Klinická imunologie. Nucleus HK, 2004, 941 s.
2. Libby, P., Ridker, P.M.: Inflammation and Atherothrombosis. J. Am. Coll. Cardiol., 2006; 48: A33-46.
3. Michelsen, K.S., Doherty, T.M., Shah, P.K., Arditi, M.: TLR signaling: an emerging bridge from innate immunity to atherogenesis. J. Immunol., 2004; 173: 5901-5907.
4. Pasterkamp, G., van Keulen, J.K., de Kleijn, D.P.V.: Role of Toll-like receptor 4 in the initiation and progression of atherosclerotic disease. Eur. J. Clin. Invest., 2004; 34: 328-334.
5. Ross, R.: Atherosclerosis - an inflammatory disease. N. Engl. J. Med., 1999; 340(2): 115-126.