Jak dochodzi do bakteryjnego zakażenia nerek – drogi i mechanizmy

Bakteryjne zakażenie nerek, znane również jako ostre odmiedniczkowe zapalenie nerek, stanowi poważne schorzenie wynikające z inwazji bakteryjnej miąższu nerkowego. Patogeneza tego zakażenia jest złożonym procesem, który w większości przypadków rozpoczyna się od wstępującej drogi zakażenia pochodzącej z dolnych dróg moczowych1.

Drogi rozprzestrzeniania się zakażenia

Bakterie mogą dotrzeć do nerek dwoma głównymi drogami: przez rozprzestrzenianie hematogenne (krwiopochodne) lub przez wstępującą infekcję z dolnych dróg moczowych. Rozprzestrzenianie hematogenne jest rzadkie i zwykle występuje u pacjentów osłabionych, z obniżoną odpornością lub z niedrożnością moczowodów1. W tym przypadku bakterie dostają się do nerek przez krwiobieg w wyniku bakteriemii2.

Większość pacjentów rozwija ostre odmiedniczkowe zapalenie nerek przez wstępującą infekcję. Po skażeniu okolicy okołocewkowej patogenem pochodzącym z odbytnicy, bakterie najpierw przyczepiają się do komórek nabłonka błony śluzowej cewki moczowej i ostatecznie przemieszczają się do pęcherza moczowego. Stamtąd bakterie muszą pokonać naturalne mechanizmy obronne gospodarza i namnażać się wystarczająco szybko, aby umożliwić progresję w górę moczowodu do nerek1.

Ważne: Wstępująca droga zakażenia jest najczęstszym mechanizmem rozwoju bakteryjnego zakażenia nerek. Proces ten rozpoczyna się od kolonizacji okolicy okołocewkowej przez bakterie z flory jelitowej, które następnie przemieszczają się przez cewkę moczową do pęcherza, a stamtąd do nerek przez moczowody.

Mechanizmy adhezji i kolonizacji

Adhezja stanowi kluczowe zdarzenie inicjujące każdy etap patogenezy zakażenia dróg moczowych. Zakażenie zwykle rozpoczyna się od skażenia okolicy okołocewkowej przez uropatogen zamieszkujący jelito, po którym następuje kolonizacja cewki moczowej i późniejsza migracja patogenu do pęcherza3.

Uropatogeny, takie jak uropatogenna Escherichia coli (UPEC), wykorzystują różnorodne adhezyny do rozpoznawania receptorów na nabłonku pęcherza moczowego i pośredniczenia w kolonizacji. Szczególnie istotne są pili typu 1, które łączą się z uroplakinami – głównymi składnikami białkowymi błony wierzchołkowej komórek parasola4. UPEC wykazuje zdolność do bezpośredniego wiązania się z nabłonkiem pęcherza, który składa się z komórek parasola4.

Po początkowym przyczepieniu bakterie produkują różne czynniki wirulencji, które umożliwiają im przetrwanie i rozprzestrzenianie się. Na przykład Proteus mirabilis produkuje pili typu MR/P (mannose-resistant Proteus-like), które są kluczowe dla tworzenia biofilmu i kolonizacji pęcherza oraz nerek4.

Czynniki wirulencji bakteryjnej Zobacz więcej: Czynniki wirulencji w bakteryjnym zakażeniu nerek

Uropatogenna E. coli posiada szeroki spektrum czynników wirulencji, ale jej zdolność do wywoływania zakażeń dróg moczowych jest fundamentalnie związana z umiejętnością produkowania adhezyn, które ułatwiają adhezję w różnych warunkach środowiskowych5. Główne czynniki wirulencji zaangażowane w adhezję do komórek gospodarza obejmują pili typu 1 i typu 2, pili P, adhezję Dr, pili S oraz pili F1C5.

Żaden pojedynczy czynnik wirulencji nie jest wystarczający ani konieczny do promowania patogenezy. Najwyraźniej koniecznych jest wiele czynników wirulencji do zapewnienia patogenezy, chociaż adhezyny odgrywają ważną rolę6. Bakterie produkują również toksyny, takie jak cytotoksyczny czynnik nekrotyzujący-1 i hemolizyna, oraz są odporne na komplement7.

Odpowiedź immunologiczna i proces zapalny Zobacz więcej: Odpowiedź immunologiczna w bakteryjnym zakażeniu nerek

Dowody sugerują, że patogeneza odmiedniczkowego zapalenia nerek przebiega dwuetapowo. Najpierw UPEC przyczepią się do nabłonka i wywołują odpowiedź zapalną obejmującą co najmniej 2 receptory: glikosfingolipid (GSL) i receptor Toll-like 4 (TLR4)6.

Następnie, w wyniku odpowiedzi zapalnej, uwalniane są chemokiny (np. interleukina-8 [IL-8], która jest chemotaktyczna dla neutrofilów) i przyczepiają się do receptora 1 aktywującego chemokiny neutrofilów (CXCR1), umożliwiając neutrofilom przekraczanie bariery nabłonkowej do moczu6.

Nerki zakażone E. coli rozwijają ostrą odpowiedź poprzez uwalnianie chemokin i innych czynników zapalnych. Oprócz lokalnej odpowiedzi zapalnej może to ostatecznie prowadzić do bliznowacenia miąższu nerkowego8. Modele zwierzęce pokazują odkładanie kolagenu w obszarach w pobliżu ropni nerkowych, co sugeruje, że tkanka łączna zastępuje funkcjonalną tkankę nerkową w celu powstrzymania rozprzestrzeniania się bakterii8.

Uwaga: Prawdopodobnie kombinacja zaburzonej bariery komórek nerkowych i zlokalizowanego stanu zapalnego, uwalniania cytokin, krzepnięcia i niedotlenienia przyczyniają się do bliznowacenia nerek. Cytokiny zapalne, toksyny bakteryjne i inne procesy reaktywne prowadzą do całkowitego zajęcia nerek i mogą prowadzić do sepsy i wstrząsu septycznego.

Powikłania i progresja zakażenia

Jeśli odpowiedź zapalna gospodarza nie zdoła wyeliminować wszystkich bakterii, zaczynają się one namnażać, produkując toksyny i enzymy, które promują ich przeżycie. Późniejsza kolonizacja nerek może ewoluować w bakteriemię, jeśli patogen przekroczy barierę nabłonka nerkowego9.

W skomplikowanych zakażeniach dróg moczowych infekcja przez uropatogeny następuje po kompromitacji pęcherza, co występuje przy cewnikowaniu. Uropatogeny, poprzez ekspresję białek wiążących fibrynogen, wiążą się z cewnikiem9. Bakterie namnażają się również w wyniku ochrony biofilmu, a jeśli infekcja pozostanie nieleczona, może postępować do odmiedniczkowego zapalenia nerek i bakteriemii10.

Przewlekłe odmiedniczkowe zapalenie nerek oznacza nawracające infekcje nerek i może prowadzić do bliznowacenia miąższu nerkowego oraz upośledzenia funkcji, szczególnie w przypadku niedrożności. W ciężkich przypadkach odmiedniczkowego zapalenia nerek może rozwinąć się ropień okołonerkowy (infekcja wokół nerki) i/lub ropomocz11.

Pytania i odpowiedzi

Jakie są główne drogi rozprzestrzeniania się bakteryjnego zakażenia nerek?

Bakterie mogą dotrzeć do nerek dwoma głównymi drogami: przez wstępującą infekcję z dolnych dróg moczowych (najczęściej) lub przez rozprzestrzenianie hematogenne przez krwiobieg (rzadziej).

Dlaczego adhezja bakterii jest tak ważna w patogenezie zakażenia nerek?

Adhezja to kluczowe zdarzenie inicjujące każdy etap patogenezy zakażenia dróg moczowych. Umożliwia bakteriom przyczepianie się do nabłonka i opieranie się wypłukiwaniu przez przepływ moczu.

Jakie są najważniejsze czynniki wirulencji bakterii powodujących zakażenie nerek?

Główne czynniki wirulencji to adhezyny (pili typu 1, pili P), toksyny (hemolizyna, cytotoksyczny czynnik nekrotyzujący), systemy pozyskiwania żelaza (siderofory) oraz mechanizmy ochronne przed układem odpornościowym.

Jak przebiega odpowiedź immunologiczna w bakteryjnym zakażeniu nerek?

Odpowiedź immunologiczna przebiega dwuetapowo: początkowo bakterie przyczepiają się do nabłonka i wywołują odpowiedź zapalną poprzez receptory TLR4, następnie uwalniane są chemokiny rekrutujące neutrofile do miejsca zakażenia.

Jakie mogą być długoterminowe konsekwencje bakteryjnego zakażenia nerek?

Długoterminowe konsekwencje mogą obejmować bliznowacenie miąższu nerkowego, upośledzenie funkcji nerek, przewlekłe odmiedniczkowe zapalenie nerek, a w ciężkich przypadkach – rozwój sepsy i niewydolności nerek.

Reklama
Reklama