Fibroos

Fibroos on patoloogiline seisund, mida iseloomustab liigne kiulise sidekoe kuhjumine elundis, mis viib elundi anomaalse paksenemise ja armistumiseni ning häirib normaalset funktsiooni. Fibroosi käivitab sageli krooniline põletik või vigastus, mis põhjustab koes elastsuse kadu ja kahjustatud piirkonna normaalse talitluse (sh verevarustuse) halvenemist. Samas võib fibroos olla tingitud ka teatud ravimite (sh antibiootikumid, vähivastased ravimid) kõrvaltoimetest või ka keskkonnamõjudest (nt asbesti sissehingamine).
Müofibroblastide roll fibroosis.
Fibroblastid on peamised rakud, mis toodavad ja hooldavad rakuvälist maatriksit (ingl k "extracellular matrix" ehk ECM), mis pakub kudedele struktuurset tuge. Koekahjustuse või põletiku korral fibroblastid aktiveeruvad ja diferentseeruvad müofibroblastideks – rakutüübiks, millel on nii fibroblastide kui ka silelihasrakkude omadused. Müofibroblastid mängivad haavade paranemisel keskset rolli, tõmmates haava kokku ja ladestades ECM komponente. Kroonilise vigastuse või põletiku korral viib aga fibroblastide ja müofibroblastide püsiv aktiveerumine liigse ECM ladestumiseni, mis põhjustab fibroosi. Müofibroblastid tuvastatakse tavaliselt α-silelihasaktiini (αSMA) ekspressiooni alusel – see on rakusisene valk, mis tüüpiliselt vastutab rakkude kokkutõmbumise eest ning mida leidub rohkesti just kollageeni tootvates rakkudes. Siiski pole selge, kas kõik αSMA-positiivsed rakud toodavad kollageeni või kas kõik kollageeni tootvad rakud on αSMA-positiivsed.
Erinevate loommudelite uuringute alusel on pakutud, et fibroosi käivitavad müofibroblastid võivad pärineda epiteelirakkudest, mis läbivad epiteel-mesenhüüm-üleminekut(EMT). Rakupopulatsiooni detailsemad geeniuuringud viitavad aga pigem sellele, et müofibroblastid kopsudes, neerudes ja maksas pärinevad peamiselt koes resideerIvatest (koeomastest) interstitsiaalsetest rakkudest (st fibroblastidest ja peritsüütidest).
Fibroosi tüüpilised paikmed.
Fibroos võib mõjutada organismis mitmeid elundeid, tingides tõsiseid haiguslikke seisundeid või süvendades algsest haigusest tingitud kahjustusi. Näiteks:
Eraldiseisva haigusena käsitletakse tsüstilist fibroosi – see on autosomaalne retsessiivne haigus, mis kahjustab peamiselt hingamis- ja seedesüsteemi epiteelkoe rakke. Haigus on tingitud mutatsioonidest geenis CFTR, mis kodeerib nn tsüstilise fibroosi transmembraanse juhtivuse regulaatorvalku. CFTR-i häirunud talitlusega kaasneb tihke lima peetumine hingamisteedes, mistõttu sagenevad ka hingamisteede nakkused; õhupuuduse ja kroonilise põletikuga kaasneb kopsude armistumine. Lisaks võib tsüstilise fibroosiga patsientidel esineda armistunud kude ka pankreases ja maksas, kuna muutub ka sapi konsistents.
Lisaks võib fibroos tekkida patoloogilise protsessina kudede kiirituse järel vähiravi käigus. Kiiritusravist indutseeritud fibroos on radioteraapia hiline tagajärg, mis on tingitud veresoonte hävimisest kiiritatava kolde ümbruses. Veresoonte hävimise tõttu tekib lokaalne hüpoksia, mis aitab kaasa fibroosi tekkele mitmetes paikmetes.
Fibroosi mudelid teadusuuringutes.
Fibroosi mehhanismide mõistmine ja uurimistööks sobivate mudelite olemasolu on hädavajalik efektiivsete ravimeetodite väljatöötamiseks. Ajalooliselt on fibroosi uuringuteks kasutatud loommudeleid, kuid tänapäeval on tähelepanu üha rohkem nihkumas "in vitro" mudelitele, mis pakuvad eetilisemaid ja kestlikumaid lahendusi ravimiarenduse eelkliinilisteks staadiumiteks.
Üks levinumaid loommudeleid on bleomütsiinist indutseeritud kopsufibroos hiirtel. Bleomütsiini kasutatakse lümfoomide ja mõningate teiste vähiliikide keemiaravis, kus on tähele pandud, et patsientidel tekib kõrvalnähuna kopsufibroos. Seepärast on asutud bleomütsiini manustama hiirtele, et kutsuda esile kopsukahjustus, mis viib fibroosini. Enamasti on bleomütsiinist indutseeritud kopsufibroos küll iseeneslikult mööduv 3-4 nädala skaalal, piirates mudeli rakendatavust pikemaaegseteks uuringuteks, mille eesmärgiks on avastada ained, mis fibroosi leevendaks või pidurdaks.
"In vitro" fibroosimudelid luuakse rakukultuuri tasemel, püüdes imiteerida fibroossete kudede keerulist mikrokeskkonda. Seejuures kaasatakse tegureid nagu hüpoksia ja tsütokiinid: näiteks transformeeriv kasvufaktor-beeta (TGF-β) on tuntud profibrootiline tsütokiin, mis stimuleerib fibroblastide diferentseerumist müofibroblastideks. Hiljutised "in vitro" fibroosimudelid kasutavad ka 3D rakukultuuri tehnikaid, kus rakkudel lastakse kasvada mitte kinnituva monokihina, vaid agregeerinud rakumassina, mis imiteerib paremini koe tihedust ja toitainete kättesaadavust. Lisaks teostatakse ka mitme rakutüübi (nt fibroblastid ja epiteelirakud või fibroblastid ja mastotsüüdid) kooskultiveerimist, võimaldades rakkudel vahetada omavahel kasvuks vajalikke faktoreid ja imiteerides koe kompleksset koostist. Täiuslikumates mudelites on kasutusel ka muid võtteid, mis võimaldavad suurendada "in vitro" mudeli füsioloogilist relevantsust: näiteks kopsufibroosi uuringutes on kasutatud mikrovedelikunduskiipe, mis jäljendavad hingamiselundkonna ehitust.
Fibroosi pöörduvus ja ravistrateegiad.
Ajalooliselt peeti fibroosi pöördumatuks protsessiks. Siiski on hiljutised uuringud näidanud, et teatud tingimustel võib fibroos peatuda (kui õnnestub pidurdada fibroblastide anomaalne aktiveerumine ja muundumine müofibroblastideks) või isegi tagasi pöörduda (kui õnnestub lagundada moodustunud armkude, näiteks teatud ensüümide maatriksi metalloproteinaaside abiga). Näiteks võib põletiku või vigastuse allika varajane eemaldamine viia armkoe taandarenguni maksas ja neerudes. Ravimiarenduses on ka terapeutilisi strateegiaid, mis sihivad fibroblastide ja müofibroblastide aktivatsiooni ja vohamist ning ECM tootmist mõjutavaid signaaliradu.
Seni on USA Toidu- ja Ravimiameti poolt heaks kiidetud kokku kolm ravimit, mis on kasutatavad fibroosi pidurdamiseks:
Sellele nimekirjale lisanduvad tsüstilise fibroosi vastased ravimid, nagu eleksakaftoor/tesakaftoor/ivakaftoor, mis toimivad muteerutud tsüstilise fibroosi transmembraanse juhtivuse regulaatorvalgu stabiliseerimise kaudu.
Kliinilistes uuringutes olevad ravimikandidaadid on suunatud ka teistele bioloogilistele sihtmärkidele:
Lisaks on kopsu- ja neerufibroosi kliinilistes uuringutes vaadeldud mitmeid A-tüüpi endoteliini retseptori (ETA) antagoniste (bosentan, macitentan, ambrisentan). Endoteliini retseptorite perekond koosneb neljast liikmest, mis kuuluvad samuti G-valguga seotud retseptorite hulka ja on seotud eeskätt rakusiseste kaltsiumiradadega. ETA vahendab veresoonte kokkutõmbumist ning on oluliseks sihtmärgiks ka kroonilise neeruhaiguse ning kõrgenenud arteriaalse vererõhu ravis. Fibroosi ravis ei ole ETA antagonistid seni edukaid tulemusi näidanud, mida on seostatud ka vastavate kliiniliste uuringute problemaatilise disainiga, näiteks patsientide valimi defineerimise ning ravimikandidaatide doseerimise osas.