klinik och vetenskap
läs mer Fullständig referenslista och
engelsk sammanfattning
http://ltarkiv.lakartidningen.se
grundvetenskaplig översikt
Aktiv HCMV-infektion bakom
akut inflammatorisk tarmsjukdom
Kausal roll eller epifenomen återstår att bevisa
MENSUR DZABIC, med kand,
doktorand
AFSAR RAHBAR, med dr, forskare
[email protected]
båda vid Centrum för
molekylär medicin, institutionen
för medicin, Karolinska institutet, Solna
Humant cytomegalovirus (HCMV) är ett av åtta kända humana
herpesvirus och isolerades första gången 1956 från två spädbarn med kongenital HCMV-infektion. HCMV-mononukleos,
som är HCMV-infektionens främsta kännetecken hos den immunkompetenta individen, beskrevs av Klemola och Kaarianinen 19 år senare. HCMV tillhör familjen betaherpesvirus, och
liksom andra herpesvirus etablerar det en livslång latens efter
primärinfektionen.
Redan vid 12 års ålder är mer än en tredjedel av svenskarna
bärare av HCMV; denna tidiga spridning av HCMV sker sannolikt huvudsakligen via amning och daghemskontakt. Viruset
sprids via samtliga kroppsvätskor såsom saliv, bröstmjölk och
blod men även via organ- och benmärgstransplantat. Prevalensen ökar med stigande ålder, och i den vuxna populationen i
Sverige är mellan 70 och 90 procent HCMV-infekterade [1].
HCMV-infektionen är hos den immunkompetenta patienten vanligtvis subklinisk, vilket har bidragit till att HCMV
under många år inte ansetts vara ett patogen av signifikans. I
slutet av 1900-talet, i takt med transplantationskirurgins
framväxt och den ökande incidensen av aids, har HCMV framträtt som ett ansenligt hot, ledande till betydande morbiditet
och mortalitet i dessa patientgrupper. Hos den immunsupprimerade patienten ger HCMV-infektionen ofta upphov till symtom som leukopeni, hepatit, interstitiell pneumoni och retinit
[2, 3]. Efter primärinfektionen etablerar HCMV en livslång latens och kan reaktiveras under hela livet. HCMV har, i syfte att
leva kvar i sin värd, utvecklat ett flertal strategier för att undvika att elimineras av immunförsvaret [4].
HCMVs påverkan på immunförsvaret
HCMV etablerar latens huvudsakligen i monocyter och kan replikera då dessa differentierar till makrofager, vilket sker t ex i
samband med inflammation. Denna differentiering drivs bl a
av interferon-c (INF-c) och tumor necrosis-alfa (TNF-a), cytokiner som secerneras av aktiverade T-celler. De exakta molekylära mekanismerna som leder till reaktivering av HCMV är
dock fortfarande ofullständigt kända. Klinisk evidens talar för
att en aktivering av immunförsvaret, exempelvis vid akut organrejektion som inkluderar aktivering av T-celler och frisättning av ovan nämnda cytokiner, faciliterar en reaktivering av
latent HCMV.
För att kunna samexistera med sin värd har HCMV utvecklat
sofistikerade mekanismer för att undkomma vårt immunförsvar men också för att använda sig av det för sin reaktivering
och spridning. HCMV tros producera uppemot 250 olika proteiner, varav ca 50 är till för den essentiella replikationen. De
resterande ca 200 proteinerna är sannolikt till för att modulera
1378
cellulära och immunologiska funktioner. HCMV kan undvika
igenkänning och eliminering av såväl det adaptiva som det
medfödda immunförsvaret (Figur 1).
HCMV och inflammatoriska sjukdomar
I analogi med att inflammation utgör en nyckelkomponent för
reaktivering av HCMV har viruset upptäckts vid ett flertal inflammatoriska tillstånd. HCMV kan, som ovan beskrivet,
interferera med vårt immunsystem, och därigenom tros
HCMV kunna bidra till flera sjukdomar som kännetecknas av
inflammation, t ex ateroskleros, inflammatoriska tarmsjukdomar och cancer (Fakta 1) [3].
HCMV inducerar expression av ett flertal cytokiner och kemokiner i de celler viruset infekterar; bland dessa återfinns
interleukin (IL)-1, IL-6, IL-8, IL-10, IFN-b, transforming
growth factor-b (TGF-b), monocyte chemotactic protein-1
(MCP-1), macrophage inflammatory protein-1a (MIP-1a) och
MIP-1b. Ett flertal av dessa är uppreglerade vid olika inflammatoriska sjukdomar, och ett ökat uttryck av dessa cytokiner
och kemokiner har också sammankopplats med sjukdomsprognosen [3, 5].
Om en aktiv HCMV-infektion, som frekvent identifieras vid
inflammatoriska sjukdomar, är en samvarierande faktor i patogenesen eller enbart ett epifenomen är fortfarande inte fullständigt klargjort. Det är dock tänkbart att dessa sjukdomar,
med sin inflammatoriska komponent, förser HCMV med en
adekvat miljö för reaktivering. HCMV kan vidare genom sin
påverkan på immunsystemet bidra till att underhålla inflammationen och skydda de defekta cellerna från immunsystemet
och därigenom bidra till sjukdomspatologin. HCMV-infektionen är i dessa fall begränsad till den inflammatoriska miljön.
Ulcerös kolit och Crohns sjukdom
Ulcerös kolit och Crohns sjukdom är inflammatoriska tarmsjukdomar (IBD) med komplex genes. En initial skada på mu-
sammanfattat
Humant cytomegalovirus
(HCMV) finns latent hos mer
än 70 procent av den vuxna
svenska befolkningen.
Nedsatt immunförsvar och inflammation kan reaktivera latent HCMV, som i sin tur sannolikt kan bidra till att underhålla den befintliga inflammationen genom bl a uppreglering av interleukin-6, interleukin-8, cyklooxygenas-2 och 5lipoxygenas.
Aktiv HCMV-infektion hittas i
den sjuka vävnaden hos en
majoritet av patienter med ulcerös kolit, Crohns sjukdom,
divertikulit och appendicit.
Om HCMV-infektionen är ett
epifenomen eller spelar en
kausal roll vid dessa sjukdomstillstånd är ofullständigt
känt.
Det är fortfarande oklart om
antiviral behandling generellt
påverkar sjukdomsförloppet
vid dessa inflammatoriska
tarmsjukdomar.
läkartidningen nr 19 2008 volym 105
kosabarriären resulterar, hos genetiskt predisponerade individer, i ett oproportionerligt kraftigt inflammatoriskt svar. Hos
patienter med ulcerös kolit är inflammationen kontinuerlig i
kolon och engagerar enbart slemhinnan.
Patienter med Crohns sjukdom uppvisar i stället en diskontinuerlig, transmural inflammation som kan engagera hela mag–
tarmkanalen. IBD kännetecknas av skovvisa aggraveringar av
inflammation som gestaltas av hög frekvens av slem- och/eller
blodtillblandade diarréer [6,7]. Dessa patienter är vidare ofta
immunsupprimerade på grund av behandling med azatioprin,
anti-TNF-a och/eller kortikosteroider, vilket potentierar
HCMVs möjliga roll i patogenesen. Att dessa behandlingar i
längden kan leda till reaktivering av HCMV och HCMV-associerade komplikationer har belysts i flera fallrapporter [8, 9].
Redan 1961 rapporterade Powell om HCMV-inklusionskroppar hos en patient med ulcerös kolit. Sedan dess har ett flertal
rapporter om HCMVs association med ulcerös kolit och
Crohns sjukdom publicerats. Prevalensen av HCMV-infektion
har varierat mellan 0,5 och 100 procent i de olika studierna.
Denna stora variation har sin sannolika grund i användning av
olika metoder för verifiering av förekomst av HCMV, diskrepans mellan de undersökta patientgrupperna samt undersökning av relativt få patienter i respektive studie [10]. Studier
som har använt sig av immunhistokemi, in situ-hybridisering
och/eller PCR för detektion av HCMV rapporterar en högre
prevalens av virusinfektion än studier som använt enbart histologisk undersökning. Vidare varierar sannolikt prevalensen
av HCMV-infektion med sjukdomsaktiviteten, vilket stöds av
att studier som undersökt förekomst av infektion hos patienter
med aktiv IBD rapporterar den högsta prevalensen.
När det gäller förekomst av HCMV i biopsier från patienter
med aktiv ulcerös kolit respektive Crohns sjukdom har denna
undersökts i flera studier. I en studie av Wakefield [11] konstaterades HCMV-DNA hos 81 procent av patienterna med ulcerös kolit och hos 66 procent av patienterna med Crohns sjukdom med hjälp av PCR. I vår studie fann vi med hjälp av in situhybridisering att 92,3 procent av patienterna med ulcerös kolit
hade HCMV-DNA i tarmvävnad, medan motsvarande siffra för
patienter med Crohns sjukdom var 100 procent [7]. Med hjälp
av immunhistokemifärgning detekterades aktiv HCMV-infektion hos 85 procent av patienterna med ulcerös kolit och hos
alla patienter med Crohns sjukdom. Fynd från vår studie visar
att förekomst av aktiv HCMV-infektion i tarmen hos IBD-patienter är betydligt mer vanligt förekommande än vad man tidigare har trott. Vidare detekterades inflammatoriska celler,
dubbelfärgade för HCMV och IL-6, hos 77 procent av patienterna med ulcerös kolit och hos alla patienter med Crohns
sjukdom [7].
Vår senaste studie visar dessutom på ökat uttryck av 5-lipoxygenas (5-LO) hos IBD-patienter. 5-LO är ett enzym som behövs för syntes av den kraftigt kemotaktiska och immunmodulerande leukotrienen B4 (LTB4). LTB4 är viktig för de vita
blodkropparnas förflyttning över kärlväggarna i skadad och inflammerad vävnad. Uttrycket av 5-LO och IL-6 i HCMV-infekterade celler i tarmvävnad hos IBD-patienter kan förklara
HCMV-inducerad patogenes och immunmodulation i denna
patientpopulation [12] (Figur 2).
Både ulcerös kolit och Crohns sjukdom är associerade med
ökad risk för kolorektala maligniteter. HCMV har detekterats i
hög frekvens i kolorektala polyper och i kolorektala adenokarcinom. I koloncancercellinje uppreglerar HCMV-infektion expressionen av cyklooxygenas-2 (COX-2) och Bcl-2, vilka tros
spela en viktig roll i utvecklingen av koloncancer [13]. I och
med HCMVs potentiella onkomodulatoriska kapacitet och frekventa förekomst hos patienter med ulcerös kolit och Crohns
läkartidningen nr 19 2008 volym 105
• Nedreglering av MHC klass I och II
• Inhibition av apoptos
• Expression av MHC klass I-homologer
• Försämring av APCs funktioner
• Stimulering av cytokin- och kemokinsvar
• Uppreglering av 5-LO och COX-2
• Hämning av T-cellssvar
• Hämning av NK-cellssvar
• Ökad cellinfiltration
från blod till vävnad
Aggravering av inflammation
Figur 1. HCMVs immunmodulatoriska förmåga är extensiv. Via infektion av antigenpresenterande celler (APC) hämmas T-cells- och NKcellssvaret. Detta bidrar till att viruset persisterar i värden samtidigt
som det potentiellt kan bidra till att aggravera diverse sjukdomar
genom att bl a uppreglera inflammatoriska faktorer, t ex 5-lipoxygenas, stimulera cytokin- och kemokinsvar samt skydda defekta celler
från immunförsvaret.
fakta 1. Sjukdomar associerade med aktiv HCMV-infektion
Autoimmuna sjukdomar
• Reumatoid artrit
• Crohns sjukdom
• Ulcerös kolit
• Sjögrens syndrom
• Psoriasis
• Systemisk lupus erythematosus
Vaskulära sjukdomar
• Ateroskleros
• Kronisk rejektion
Akuta inflammatoriska tillstånd
• Akut appendicit
Cancer
• Malignt glioblastom
• Kolorektalcancer
• Prostatacancer
sjukdom är aktiv behandling av HCMV-infektioner i dessa patientgrupper av potentiellt stor betydelse.
Huruvida den HCMV-infektion som påvisas vid ulcerös kolit
och Crohns sjukdom utgör en prognostisk faktor är fortfarande
oklart. Vidare är det också svårt att, baserat på de studier som
finns, dra en slutsats om huruvida antiviral behandling i form
av aciklovir eller ganciklovir är av kliniskt värde för dessa patienter [10]. Det finns dock ett flertal fallbeskrivningar som rapporterar positiva effekter på sjukdomsförloppet vid insättning
av HCMV-inriktad antiviral behandling [14-16]. En större klinisk studie inriktad på effekterna av antiviral behandling av patienter med ulcerös kolit samt Crohns sjukdom behövs dock
för att definitivt besvara denna viktiga fråga.
Akut appendicit
Akut appendicit är den vanligaste kirurgiska diagnosen hos
barn. Trots detta är patogenesen vid akut appendicit ofullständigt känd. Obstruktion av det appendikulära lumen, som initierar den inflammatoriska reaktionen, anses dock utgöra ett
nyckelsteg i utvecklingen av akut appendicit. IL-6 är en proinflammatorisk cytokin som har sammankopplats med akut ap-
1379
Illustration: Nils Peterson
klinik och vetenskap
klinik och vetenskap
Fas I
Initiering
• HCMV seropositiv
• Aktiv inflammatorisk
tarmsjukdom
• Ökade cytokinnivåer (av
exempelvis TNF-α och IFN-γ)
• HCMV-IgG positiv
• PCR, blod (HCMV-DNA
positiv och HCMV-RNA
negativ)
• Negativ vävnadsbiopsi
för HCMV-antigen (med
immunhistokemi)
Fas II
Reaktivering
av latent
HCMV
• Differentiering av monocyter
med latent HCMV till
vävnadsmakrofager och
dendritiska celler
• HCMV-reaktiveringen är
begränsad till inflammerad
tarmvävnad
• HCMV-IgG positiv
• PCR, blod (HCMV-DNA
positiv och HCMV-RNA
negativ)
• Positiv vävnadsbiopsi
för HCMV-antigen (med
immunhistokemi)
Fas III
Aktiv HCMVinfektion
• Nedreglering av MHC
klass I och II
• Ökad HCMV-replikation
• Produktion av
autoantikroppar
• Uppreglering av IL-6, IL-8,
COX-2 och 5-LO
• Aggravering av
sjukdomsförloppet?
• HCMV-IgG positiv
• PCR, blod (HCMV-DNA
positiv och HCMV-RNA
positiv?)
• Positiv vävnadsbiopsi
för HCMV-antigen (med
immunhistokemi)
• HCMV-antigenimiatest
positiv?
Figur 2. Olika faser och möjligheter att detektera HCMV-infektion vid
aktiv ulcerös kolit och Crohns sjukdom.
pendicit. Polymorfism av IL-6-genen, ledande till ökad IL-6produktion, har associerats med komplikationer till akut appendicit, såsom gangrän eller perforation. Vidare har serumnivåer av IL-6 och IL-8 korrelerats till svårighetsgraden av akut
appendicit, något som stärker dessa cytokiners signifikans i patogenesen av akut appendicit [17].
HCMV är känt för att kunna orsaka infektion i ett flertal organ hos immunsupprimerade patienter. I denna patientgrupp
har HCMV, enligt flera fallstudier, även visats orsaka akut appendicit [18]. När det gäller immunkompetenta individer har
HCMV-infektion som kausal faktor till akut appendicit beskrivits vid enbart två tillfällen [19].
Vi har identifierat en aktiv HCMV-infektion i appendix hos
64,3 procent av patienter med akut appendicit. En latent
HCMV-infektion, baserad på serologistatus och förekomst av
HCMV-DNA i appendix, identifierades hos 78,6 procent av patienterna med akut appendicit. Vidare kunde vi med dubbelfärgning påvisa att HCMV-infekterade celler i appendix uttryckte IL-8 och IL-6. I enlighet med detta har HCMV i in vitrostudier visats inducera produktion av IL-8 [20] och IL-6 [21].
Vår studie visar att HCMV är associerat med akut appendicit
(P=0,002) hos den immunkompetenta patienten och att
HCMV möjligtvis bidrar till progressen av akut appendicit
genom att inducera produktion av den proinflammatoriska cytokinen IL-6 och kemokinen IL-8. Detta öppnar potentiellt för
ny farmakologisk behandling av denna patientgrupp.
Divertikulit
Divertiklar uppstår till följd av försvagningar av kolonväggen.
Prevalensen i västvärlden, där man kan identifiera divertiklar
hos ca 50 procent av befolkningen över 60 år, är hög [22]. Genesen är inte fullt klarlagd, men det finns belägg för att ett lågt intag av fibrer spelar en signifikant roll. Detta tros bidra till den
mikroskopiska inflammation som kännetecknar divertikulos
genom att inhibera motilitet och ändra bakteriefloran. Hos
10–20 procent av divertikulospatienterna sker en progress till
divertikulit, dvs en inflammation av divertiklarna, vilket i svårare fall kan resultera i perforation [23].
1380
Figur 3. HCMV-infektion i divertikulit. Immunhistokemisk färgning för
tidiga HCMV-proteiner (bruna) i tarmen hos en patient med divertikulit.
I vår studie identifierade vi förekomst av aktiv HCMV-infektion i kolon hos 69,6 procent av patienterna med divertikulit
(Figur 3). 18 procent av dessa patienter var anti-HCMV-IgGoch anti-HCMV-IgM-positiva, de övriga var endast antiHCMV-IgG-positiva [24]. Vår studie är enligt vår kännedom
den första som identifierar en association mellan HCMV-infektion och divertikulit. Med visshet om HCMVs många immunmodulatoriska funktioner, såsom IL-6-, IL-8-, COX-2- och
5-LO-induktion, beskrivna ovan, är det möjligt att HCMV fungerar som en aggraverande faktor i divertikulitprogressen, i
synnerhet i den immunkomprometterade patientgruppen där
HCMV utgör en ytterst signifikant patogen.
Slutsatser
Aktiv HCMV-infektion är associerad med olika inflammatoriska tillstånd i tarmen såsom ulcerös kolit, Crohns sjukdom, akut
appendicit och divertikulit och kan potentiellt bidra till progressen av dessa sjukdomstillstånd genom uppreglering av de
proinflammatoriska 5-LO, COX-2, IL-6 och IL-8. Om HCMVinfektionen vid dessa sjukdomar enbart utgör ett epifenomen
eller om den har en kausal roll i patogenesen av dessa inflammatoriska tillstånd återstår dock att visa. Antiviral behandling
mot HCMV har i flera fallrapporter visats ha en positiv effekt
på inflammatoriska tarmsjukdomar. Det är dock fortfarande
ofullständigt klarlagt huruvida antiviral behandling generellt
har effekt på progressen av dessa tarmsjukdomar.
■ Potentiella bindningar eller jävsförhållanden: Inga uppgivna.
Forskningsstöd har erhållits från Svenska Läkaresällskapet, Bengt Ihres fond, Karolinska institutet, Stiftelsen Goljes Minne, Ruth och Richard Julines Fond, AstraZeneca och Tore Nilsons Stiftelse för Medicinsk Forskning.
REFERENSER
1. Ahlfors K. IgG antibodies to cytomegalovirus in a normal urban
Swedish population. Scand J Infect
Dis. 1984;16:335-7.
3. Söderberg-Nauclér C. Does cytomegalovirus play a causative role in
the development of various inflammatory diseases and cancer? J
Intern Med. 2006;259:219-46.
4. Landolfo S, Gariglio M, Gribaudo G,
Lembo D. The human cytomegalovirus. Pharmacol Ther. 2003; 98:
269-97.
5. Söderberg-Nauclér C. Human cytomegalovirus persists in its host and
attacks and avoids elimination by
the immune system. Crit Rev Immunol. 2006;26:231-64.
6. Podolsky DK. Inflammatory bowel
disease. N Engl J Med. 2002;347:
417-29.
7. Rahbar A, Boström L, Lagerstedt U,
Magnusson I, Söderberg-Nauclér
C, Sundqvist VA. Evidence of active
cytomegalovirus infection and in-
läkartidningen nr 19 2008 volym 105
klinik och vetenskap
creased production of IL-6 in tissue
specimens obtained from patients
with inflammatory bowel diseases.
Inflamm Bowel Dis. 2003;9:154-61.
8. Helbling D, Breitbach TH, Krause
M. Disseminated cytomegalovirus
infection in Crohn’s disease following anti-tumour necrosis factor
therapy. Eur J Gastroenterol Hepatol. 2002;14:1393-5.
10. Criscuoli V, Rizzuto MR, Cottone
M. Cytomegalovirus and inflammatory bowel disease: is there a link?
World J Gastroenterol. 2006;12:
4813-8.
11. Wakefield AJ, Fox JD, Sawyerr AM,
Taylor JE, Sweenie CH, Smith M, et
al. Detection of herpesvirus DNA in
the large intestine of patients with
ulcerative colitis and Crohn’s disease using the nested polymerase
chain reaction. J Med Virol. 1992;
38:183-90.
12. Qiu H, Straat K, Rahbar A, Wan M,
Söderberg-Nauclér C, Haeggstrom
JZ. Human CMV infection induces
5-lipoxygenase expression and leukotriene B4 production in vascular
smooth muscle cells. J Exp Med.
2008;205(1):19-24. OBS!!
13. Harkins L, Volk AL, Samanta M,
Mikolaenko I, Britt WJ, Bland KI, et
al. Specific localisation of human
cytomegalovirus nucleic acids and
proteins in human colorectal cancer. Lancet. 2002;360:1557-63.
14. Begos DG, Rappaport R, Jain D. Cytomegalovirus infection masquerading as an ulcerative colitis flareup: case report and review of the literature. Yale J Biol Med. 1996;69:
323-8.
17. Rivera-Chavez FA, Peters-Hybki
DL, Barber RC, Lindberg GM, Jialal
I, Munford RS, et al. Innate immunity genes influence the severity
läkartidningen nr 19 2008 volym 105
of acute appendicitis. Ann Surg.
2004;240:269-77.
18. Neumayer LA, Makar R, Ampel
NM, Zukoski CF. Cytomegalovirus
appendicitis in a patient with human immunodeficiency virus infection. Case report and review of the
literature. Arch Surg. 1993;128:4678.
19. Kanafani ZA, Sharara AI, Shabb NS,
Kanj SS. Cytomegalovirus appendicitis following acute Epstein–Barr
virus infection in an immunocompetent patient. Scand J Infect Dis.
2004;36:505-6.
20. Craigen JL, Yong KL, Jordan NJ,
MacCormac LP, Westwick J, Akbar
AN, et al. Human cytomegalovirus
infection up-regulates interleukin8 gene expression and stimulates
neutrophil transendothelial migration. Immunology. 1997;92:138-45.
21. Iwamoto GK, Konicek SA. Cytomegalovirus immediate early genes
upregulate interleukin-6 gene expression. J Investig Med. 1997;45:
175-82.
22. Brian West A. The pathology of diverticulosis: classical concepts and
mucosal changes in diverticula. J
Clin Gastroenterol. 2006;40:S12631.
23. Ferzoco LB, Raptopoulos V, Silen
W. Acute diverticulitis. N Engl J
Med. 1998;338:1521-6.
24. Hollink N, Dzabic M, Wolmer N, Boström L, Rahbar A. High prevalence
of an active human cytomegalovirus infection in patients with colonic diverticulitis. J Clin Virol.
2007;40:116-9.
1381
