Rola neutrofila w astmie.indd

I M M U N O L O G I A
Rola neutrofila
w astmie – nowe
perspektywy terapeutyczne
The role of neutrophil in asthma – new therapeutic perspectives
S U M M A R Y
The role of neutrophil in allergic inflammatory reaction development in asthma in comparison with mechanisms
leading to eosinophilia is discussed. Based on the available literature detailed pro-neutrophilic mechanisms
causing mucosal and BAL neutrophilia in patients with asthma are presented. Authors focus mainly on interleukin
8 and metaloproteinases including B-galatinase. In the last part authors present the necessity, due to a low
corticosteroids effectiveness, to selectively block activity and/or influx of neutrophils into allergic inflammatory sites.
At this point data from completed as well as ongoing clinical and preclinical trials are presented.
...............................
Dr hab. med.
prof. nadzw.
Andrzej M. Fal,
Lek. med.
Marek Rabski
Katedra i Klinika Chorób
Wewnętrznych i Alergologii
AM we Wrocławiu
Kierownik:
Prof. dr hab. n. med.
Bernard Panaszek
Artykuł przedstawia rolę neutrofila w rozwoju reakcji zapalenia alergicznego w astmie w zestawieniu z mechanizmami generującymi eozynofilię. Na podstawie bieżącego piśmiennictwa dyskutowane są szczegółowe mechanizmy prowadzące do wzrostu neutrofilii w błonie śluzowej i płynie
popłuczyn oskrzelowo pęcherzykowych u pacjentów chorych na astmę. Szczególną uwagę
poświęcono interleukinie 8 oraz metaloproteinazom, w tym gelatynazie B. W dalszej części autorzy
analizują, wynikającą z niewielkiej skuteczności glikokortykosteroidów, konieczność wybiórczego
hamowania napływu i/lub aktywności neutrofilów z uwzględnieniem zakończonych oraz trwających
badań przedklinicznych i klinicznych.
A
stma oskrzelowa jest definiowana jako przewlekła choroba zapalna dróg oddechowych, w której
biorą udział komórki zapalne i uwalniane przez nie
substancje1. Lepsze poznanie mechanizmów alergii sprawiło, że astma powszechnie kojarzy się z IgE zależną reakcją
na alergen, w wyniku której limfocyty Th2 (CD4+), poprzez
produkowane interleukiny promują powstanie przewlekłego,
eozynofilowego zapalenia w drogach oddechowych. Jego
konsekwencją jest nadreaktywność oskrzeli i przynajmniej
częściowo odwracalna obturacja. W ostatnich latach pojawiło się coraz więcej argumentów za tym, że w procesie tym
mogą brać również udział mechanizmy zapalne o innym
torze rozwoju. Analiza badań populacyjnych wykazała, że
zaledwie połowa przypadków astmy oskrzelowej współwystępuje z atopią2,3. Zastosowanie przeciwciał neutralizujących IgE było tylko częściowo skuteczne w leczeniu astmy4,5,6, co również przemawia za zaangażowaniem innych
mechanizmów zapalnych.
Początkowo analizę składu komórkowego i profilu
cytokin wykonywano jedynie w popłuczynach pęcherzykowo-oskrzelikowych (BALF). Powodowało to jednak, że
w większości badań brali udział pacjenci młodzi, z łagodną
lub umiarkowaną postacią astmy oskrzelowej. Opracowanie
i standaryzacja metody indukcji plwociny dostarczyło łatwej
i stosunkowo bezpiecznej metody umożliwiającej analizę
zarówno chorych z ciężką postacią astmy, jak i chorych
w zaostrzeniu. Zaobserwowano, że u części pacjentów
z objawami astmy w drogach oddechowych występuje
Słowa kluczowe:
neutrophil, astma,
interleukina 8,
metaloproteinaza 9,
leczenie
Key words: neutrophil,
asthma, interlekin 8,
metaloproteinase 9
2/2006 ALERGIA
37
I M M U N O L O G I A
no neutrofilów jak i eozynofilów, nazywając ten podtyp
astmą mieszaną granulocytarną (mixed granulocytic
asthma). W ostatniej grupie, astmy pangranulocytarnej, znaleźli się chorzy z prawidłową ilością neutrofilów
i eozynofilów w plwocinie.
Przedstawione powyżej badania świadczą o istotnej roli
neutrofilów w ciężkiej postaci astmy oraz w trakcie zaostrzeń
jej lżejszych postaci, nie tłumaczą natomiast podstaw patofizjologicznych. Również rola neutrofilów w patogenezie stabilnej postaci astmy, w powstawaniu objawów i nadreaktywności oskrzeli nie jest jasna. W hipotetycznym mechanizmie
astmy nieeozynofilowej dochodzi do stymulowanego przez
IL-8 nacieku neutrofilowego, a następująca w konsekwencji
aktywacja neutrofilów w znacznym stopniu przyczynia się
do rozwoju nadreaktywności oskrzeli17.
zwiększony odsetek granulocytów obojętnochłonnych bez
obecności typowego nacieku granulocytów kwasochłonnych7,8. Opisywane przypadki określono jako astmę nieeozynofilową (NEA). NEA występuje u pacjentów z każdym
stopniem ciężkości choroby, od astmy przewlekłej łagodnej
do ciężkiej trudnej.
Wzrost odsetka neutrofilów w drogach oddechowych
zaobserwowano po raz pierwszy w astmie nocnej 9. Inne
badania potwierdziły obecność nacieków neutrofilowych
w ścianach oskrzeli pacjentów zmarłych z powodu zaostrzenia astmy10. Badanie popłuczyn oskrzelowych i indukowanej plwociny pacjentów z astmą łagodną i ciężką wykazało
znamienny wzrost ilości neutrofilów u pacjentów z ciężką
postacią choroby11,12,13, często wymagających doustnych
kortykosteroidów11,14 i tych, u których częściej dochodziło
do intubacji11.
Jatakanon i wsp. zauważyli związek pomiędzy
zwiększeniem nacieku neutrofilowego i nasileniem
ciężkości choroby15. Inny zespół wykazał ujemną korelację pomiędzy stopniem nacieczenia neutrofilowego
i odwracalnością obturacji14.
Narażenie na czynniki środowiskowe takie jak endotoksyny, ozon, mikrozanieczyszczenia powietrza czy
infekcje wirusowe aktywuje mechanizmy wrodzonej
odpowiedzi immunologicznej, w których ważną rolę pełnią Toll-like receptors (TLR) i cząsteczka powierzchniowa CD1418. TLR są zdolne do rozpoznawania szeregu
bodźców chemicznych które mogą wyzwalać odpowiedź
pozapalną z udziałem aktywacji NFκB i produkcji chemokin charakterystycznych dla astmy nieeozynofilowej19,20.
Również w trakcie zaostrzeń astmy, niezależnie od stopnia jej ciężkości, obserwuje się wzrost odsetka neutrofilów
idącego jednak często w parze ze wzrostem odsetka eozynofilów. Analiza indukowanej plwociny chorych z zaostrzeniem astmy wykazała większy odsetek granulocytów obojętnochłonnych w porównaniu z grupą chorych z astmą
stabilną16. Równolegle stwierdzono podwyższone stężenie
elastazy - markera aktywności eozynofilów i IL-8 - czynnika
chemotaktycznego dla tych granulocytów.
W badaniu przeprowadzonym przez Simpsona i wsp.
u 93 astmatyków rozróżniono 4 podtypy astmy w oparciu
o odsetek granulocytów obojętno- i kwasochłonnych w indukowanej plwocinie.
W badaniu Simpson i wsp. analizowano stężenie enzymów proteolitycznych – elastazy neutrofilowej (NE), mieloperoksydazy (MP) oraz IL-8 w plwocinie pacjentów z różnymi
fenotypami astmy24. U pacjentów z dominującymi naciekami neutrofilowymi obserwowano blisko siedmiokrotnie wyższą aktywność NE. Wykazano istotną pozytywną korelację
pomiędzy stężeniem IL-8, ilością neutrofilów i aktywnością
enzymów proteolitycznych24. Można sądzić, że naciek neutrofilowy zależny od IL-8 oraz, w konsekwencji, uwalnianie
enzymów proteolitycznych neutrofilów jest istotnym mechanizmem w rozwoju NEA.
Pacjenci z dominującym neutrofilowym typem zapalenia w drogach oddechowych, wydają się być mniej podatni na leczenie wziewnymi glikokortykosteroidami (wGKS),
co może być spowodowane hamującym wpływem GKS
na apoptozę granulocytów obojętnochłonnych, a także brakiem wpływu GKS na uwalnianie cytokin stymulujących produkcję neutrofilów w szpiku14,25,26. W badaniu Greena i wsp.
wyróżniono podgrupę pacjentów ze zwiększoną ilością
granulocytów obojętnochłonnych w plwocinie i prawidłową
Pacjenci, u których neutrofile w plwocinie stanowiły
ponad 61% wszystkich komórek (n=19) zostali zakwalifikowani do grupy astmy neutrofilowej, natomiast
pacjenci z odsetkiem eozynofilów ponad 1.01% (n=38)
do grupy astmy eozynofilowej. U niewielkiej liczby
pacjentów (n=7) stwierdzono zwiększoną ilość zarów38
ALERGIA 2/2006
Najprawdopodobniej równolegle w rozwoju astmy
uczestniczą oba mechanizmy: aktywacji wrodzonej odpowiedzi immunologicznej oraz mechanizm swoistej reakcji
na alergen, prowadząc do mieszanego nacieku eozynofilowo-neutrofilowego, który obserwowano w niektórych przypadkach ciężkiej astmy21.
Tłumaczyłoby to zdolność ozonu i dwutlenku azotu
do nasilania objawów astmy indukowanej alergenami22,
a proporcje tych dwóch procesów wynikają z lokalnej
i ustrojowej immunomodulacji23.
I M M U N O L O G I A
ilością eozynofilów. Pacjenci z izolowaną neutrofilią wykazywali, po dwumiesięcznym leczeniu budezonidem, znacząco
mniejszą poprawę stanu klinicznego ocenianą na podstawie
wzrokowej analogowej skali samooceny, pomiarów FEV1
i nadreaktywności oskrzeli27.
Udział neutrofilów w procesie zapalnym
Granulocyty obojętnochłonne, spełniają bardzo
ważną rolę w odpowiedzi immunologicznej organizmu,
szczególnie w zakresie odpowiedzi nieswoistej - wrodzonej odpowiedzi immunologicznej. Mechanizmy nieswoiste są mało precyzyjne, ale za to reagują szybko
i dzięki temu stanowią pierwszą linię obrony organizmu.
Neutrofile nie mają zdolności samodzielnego, precyzyjnego rozpoznawania antygenów, mogą za to eliminować
mikroorganizmy opłaszczone przez przeciwciała, uzupełniając mechanizmy odpowiedzi nabytej. Posiadają również receptory umożliwiające samodzielne rozpoznawanie
drobnoustrojów (m.in. dla składowych dopełniacza – CR1
i CR3). Oprócz właściwości żernych, szczególnie istotną właściwością granulocytów obojętnochłonnych jest możliwość
wydzielania toksycznych substancji i enzymów trawiących,
oraz zdolność do produkcji cytokin pozapalnych i czynników
chemotaktycznych (IL-8, LTB4, PAF).
Pod wpływem czynników chemotaktycznych neutrofile
migrują z krwiobiegu do miejsca inicjowanej odpowiedzi
immunologicznej. Proces transmigracji przez śródbłonek
i ścianę naczynia wspomagany jest częściowo (podobnie
jak w przypadku eozynofilów) przez cząsteczki adhezyjne,
z tym, że w przypadku neutrofilów dominującym oddziaływaniem jest CD11b/CD18 (Mac-1) - ICAM-128,29.
Granulocyty obojętnochłonne pozostają pod wpływem
szczególnie dużej liczby czynników chemotaktycznych, produkowanych przez szeroki panel komórek; należą do nich
uwalniane przez makrofagi: IL-1, TNF-α, TGF-β, a przede
wszystkim IL-8; uwalniane przez bakterie formylowane peptydy (np. fMLP); uwalniane przez różne komórki (w tym również neutrofile): LTB4, PAF; odszczepiane w trakcie aktywacji
dopełniacza fragmenty C5a i C3a. Spośród wymienionych
najefektywniejszymi chemoatraktantami są C5a, fMLP i LTB4,
z kolei fMLP i IL-8 wykazują nie tylko działanie chemotaktyczne, ale również aktywujące.
Aktywowane neutrofile wykazują właściwości żerne oraz
syntetyzują wiele białek zdolnych do zabicia mikroorganizmów. Białka te są gromadzone w ziarnistościach azurofilnych (pierwotnych) i w ziarnach swoistych (wtórnych). Ziarna
te zlewają się z fagolizosomami umożliwiając zabijani fagocytowanych mikroogragnizmów. Błonowy metabolizm oddechowy prowadzi do wytworzenia i uwolnienia reaktywnych
i toksycznych związków tlenowych. Do najaktywniejszych
należy tlen singletowy oraz rodnik hydroksylowy. W reakcji
katalizowanej przez mieloperoksydazę (MPO), która jest
jednocześnie markerem aktywności prozapalnej neutrofila,
powstaje kwas podchlorawy jeden z najsilniejszych czynników utleniających występujących w organizmie. MPO jest
gromadzona w ziarnistościach azurofilnych neutrofila razem
z innymi białkami odpowiedzialnymi za beztlenowe mechanizmy toksyczne, m.in.: lizozymem, elastazą, BPI (bactericidal/
permeability increasing factor), defensynami i katepsynami.
Czynniki chemotaktyczne neutrofilów, np. IL-8, powodujące
ich aktywację stymulują jednocześnie do uwalniania mediatorów, szczególnie metaloproteinazy z tych ziarnistości 30.
W drugiej grupie – ziarnistościach swoistych magazynowana jest kolagenaza, gelatynaza (MMP-9), β2-mikroglobulina,
lizozym i laktoferyna.
Neutrofile uwalniają niektóre z tych substancji do przestrzeni zewnątrzkomórkowej umożliwiając niszczenie niesfagocytowanych patogenów. Proces ten może jednak jednocześnie prowadzić do uszkadzania własnych komórek.
Wpływ na remodeling dróg oddechowych
Remodeling, czyli przebudowa ściany dróg oddechowych polega na postępującym przeroście i rozplemie
elementów ściany. Macierz pozakomórkowa (extracellular
matrix – ECM) składa się kolagenu – głownie typu IV, proteoglikanów, elastny, lamininy, fibronektyny i innych glikoprotein31,32. Pogrubienie błony podstawnej widziane w mikroskopie optycznym odpowiada zwiększonej depozycji kolagenu
w obszarze pod błoną.
Uważa się, że uszkodzenie ECM bezpośrednio
poprzedza włóknienie doprowadzające do remodelingu
dróg oddechowych33.
MMP-9
Głównymi enzymami odpowiedzialnymi za degradację macierzy zewnątrzkomórkowej są metaloproteinazy
należące do rodziny zależnych od cynku enzymów proteolitycznych.
Spośród znanych obecnie 23 rodzajów metaloproteinaz,
MMP-9 (gelatynaza B) jest jedną z najlepiej poznanych i najbardziej charakterystycznych dla astmy oskrzelowej. MMP-9
nie jest wytwarzana przez komórki zwykle rezydujące w zdrowej tkance płucnej.
Natomiast w przypadku aktywnego zapalenia, np.
zaostrzenia astmy, może być wydzielana przez szereg komórek uczestniczących w procesie zapalnym, m.in komórki
nabłonka oskrzeli, neutrofile, komórki tuczne, eozynofile
i makrofagi. Jej produkcja, sekrecja i okres aktywności jest
ściśle regulowana na poziomie transkrypcji genu, aktywacji
formy latentnej enzymu oraz dezaktywacji poprzez specyficzne endogenne inhibitory34,35. Z kolei transkrypcja genu
MMP-9 jest modulowana przez cytokiny prozapalne36. TNF-α
i IL-1 zwiększają transkrypcję genu gelatynazy B poprzez
interakcję z czynnikami transkrypcyjnymi, przede wszystkim
NFκB, oraz p38 MAP i ERK37. Jak większość metaloproteinaz, MMP-9 jest wydzielana w formie zymogenu i do aktywacji wymaga odszczepienia fragmentu peptydowego
blokującego dostęp do miejsca katalitycznego enzymu.
Może tego dokonać inna metaloproteinaza (np. MMP-3)38.
Zauważono również, że połączenie nieaktywnego proenzymu MMP-9 z kolagenem IV może uaktywnić proteolityczne
właściwości enzymu na drodze innego, nie do końca wyjaśnionego mechanizmu39. Ta ostatnia obserwacja jest szcze2/2006 ALERGIA
39
I M M U N O L O G I A
gólnie istotna dla rozwoju remodelingu, biorąc pod uwagę
zwiększającą się zawartość kolagenu w ECM w trakcie tego
procesu. Aktywność wydzielonego i aktywowanego enzymu
jest regulowana poprzez endogenne inhibitory, do których
należą α-2-makroglobulina oraz tkankowe inhibitory metaloproteinaz (TIMP’s), a także trombospondyna-140 i tkankowy
czynnik hamujacy proteazy 2 (TFPI-2)41. Α-2-makroglobulina
wiąże MMP-9 na zasadzie „pułapki molekularnej” z wykorzystaniem specyficznego receptora, nieodwracalnie usuwając
metaloproteinazę z krążenia42. Spośród odkrytych czterech
rodzajów TIMP które wykazują powinowactwo do MMP-9,
TIMP-1 jest głównym czynnikiem endogennym specyficznie hamującym aktywność gelatynazy B, poprzez wiązanie
zarówno aktywnych jak i latentnych form metaloproteinazy43.
W badaniu Matsumoto i wsp stwierdzono dodatnią korela-
cję pomiędzy wzrostem stężenia TIMP-1, a grubością ściany
oskrzeli, oraz ujemną korelację stosunku stężenia MMP-9/
TIMP-1 z przyrostem grubości ściany dróg oddechowych
i nieodwracalną obturacją44. Prawdopodobnym mechanizmem sugerowanym przez autorów może być wpływ podwyższonego stężenia tkankowego inhibitora metaloproteinaz-1 na przyrost ilości ECM w ścianie dróg oddechowych.
Vignola i wsp.45 stwierdzili proporcjonalny związek pomiedzy stosunkiem stężeń MMP-9/TIMP-1 w plwocinie, a FEV1
u badanych pacjentów.
Neutrofile wykazują zwiększoną zdolność produkcji
i uwalniania MMP-9 w przebiegu zapalenia astmatycznego.
Zaobserwowano, że zwiększone stężenie MMP-9 w BALF
pacjentów po prowokacji antygenowej koreluje z napływem granulocytów obojętnochłonnych do dróg oddechowych46,47 i jest tylko w niewielkim stopniu hamowane przez
stosowanie doustnych GKS48. W cytowanym powyżej badaniu Matsumoto i wsp.44 stwierdzono pozytywną korelację
pomiędzy stężeniem MMP-9 oraz stężeniem TIMP-1, a ilością neutrofili w plwocinie badanych pacjentów. W badaniu
in vitro stymulowano izolowane neutrofile i eozynofile przy
pomocy formylo-methionylo-leucylo-fenylalaniny, podjednostki 5a dopełniacza oraz czynnika aktywującego płytki
(PAF). Wydzielanie MMP-9 przez komórki neutrofilowe było
znacznie większe niż przez komórki eozynofilowe 49.
40
ALERGIA 2/2006
Neutrofile uwalniają trzy podstawowe formy proenzymu
MMP-9: monomery o masie 92 kDa, homodimery, oraz kompleksy MMP-9 kowalentnie związanej z lipokaliną swoistą dla
gelatynazy50. Owen i wsp.51 wykazali ekspresję cząsteczek
MMP-9 na powierzchni aktywowanych ludzkich granulocytów
wielojądrzastych. Ta związana z błoną komórkową postać
metaloproteinazy była w znacznym stopniu odpowiedzialna
za rozkład kolagenu typu IV, gelatyny, elastyny i inhibitora α1-antyproteinazy oraz wykazywała oporność na inaktywację
przez TIMP. Interleukina-8 aktywując neutrofile pobudza je
do uwalniania MMP-9, z kolei MMP-9 modyfikuje cząsteczkę IL-8 (odszczepiając sześcioaminokwasowy peptyd).
Zmodyfikowana IL-8 wykazuje od 10 do 27 razy silniejsze
działanie aktywujące granulocyty obojętnochłonne52, co
w mechanizmie dodatniego sprzężenia zwrotnego zwiększa
wydzielanie MMP-9.
Elastaza neutrofilowa (NE)
Jest proteazą serynową, która może rozkładać szereg
białek wliczając w to elastynę zrębu płuc. Głównym inhibitorem NE jest α1-antytrypsyna (α1AT). Podwyższony poziom
(α1AT) jest obserwowany u pacjentów z astmą oskrzelową53
, i dodatnio koreluje z długością trwania choroby i funkcją
płuc, co wskazuje na istotną rolę zaburzenia równowagi
w układzie proteza/antyproteaza, w remodelingu dróg oddechowych54. Ponad to α1AT może podlegać proteolitycznej
inaktywacji do formy która jest zarówno silnym chemoatraktantem jak i aktywatorem dla granulocytów obojętnochłonnych nasilając ich degranulację i produkcję aktywnych
związków tlenowych55. Obecność w plwocinie niezwiązanej
postaci NE świadczy o zachwianiu równowagi proteaza/
antyproteaza, spowodowanym bądź przez niedostateczną
ilość inhibitora, bądź znaczny nadmiar enzymu. Stężenie NE
jest podwyższone w astmie i odwrotnie koreluje z natężoną
objętością wydechową pierwszosekundową (FEV1)53.
Potencjalne kierunki terapii antyneutrofilowej w astmie
Według obecnie uznawanych standardów, podstawą leczenia astmy oskrzelowej są GKS. Ich zastosowanie
zmniejsza zapalenie alergiczne w drogach oddechowych,
m.in. poprzez zmniejszenie ekspresji cząstek adhezyjnych,
syntezy mediatorów reakcji zapalnej oraz chemotaksji eozynofilów i skrócenie ich czasu przeżycia. Jednak w przypadku
NEA, odpowiedź na GKS jest znikoma, co można wiązać
z hamowaniem przez sterydy apoptozy neutrofilów i wspomnianym już brakiem ich wpływu na produkcję większości
cytokin proneutrofilowych, co jest działaniem sprzyjającym
ich gromadzeniu się i aktywacji. Z tego powodu, poszukuje
się nowych punktów uchwytu w terapii astmy uwzględniających rolę neutrofilów.
Inhibitory interleukiny-8.
Opracowane przeciwciało anty-IL-8 miałoby zastosowanie również w terapii reumatoidalnego zapalenia stawów.
W opublikowanym doniesieniu na temat stosowania anty-IL-8 u pacjentów z POChP, trzymiesięczne leczenie powodowało istotną redukcję duszności bez wpływu na funkcję
płuc i tolerancję wysiłku56. Kluczowa rola IL-8 w mechani-
I M M U N O L O G I A
zmach odpowiedzi immunologicznej sprawia, że systemowe
zablokowanie tej cytokiny może się wiązać z potencjalnym
ryzykiem dla pacjenta. Aby w pełni ocenić przydatność tej
terapii oraz ocenić możliwe zagrożenia wymagane są dalsze
badania długoterminowe, których pomimo zachęcających
wyników wstępnych, dotychczas nie rozpoczęto.
Alternatywnym sposobem zmniejszenia efektów działania IL-8 jest blokowanie jej powierzchniowego receptora.
Opracowano cząstkę o takich parametrach57,58, pierwsze
doniesienia z badań na zwierzętach wydają się być obiecujące, jak na razie brak jest badań z udziałem ludzi.
Antagoniści leukotrienu B4
LTB4 jest silnym chemoatraktantem i aktywatorem
granulocytów obojętnochłonnych, zwiększa również ekspresję cząsteczek adhezyjnych CD11b/CD18 (Mac-1)59.
Zmniejszenie ilości LTB4 możliwe jest bądź poprzez zablokowanie 5-lipooksygenazy, bądź zablokowanie receptorów
dla LTB4 na powierzchni komórek. Zileuton jest inhibitorem
5-lipooksygenazy stosowanym w terapii astmy oskrzelowej,
dostępnym na rynku amerykańskim 60,61. Prowadzone są
także badania nad wybiórczymi antagonistami receptora
dla LTB462, 63. Po ostatnich doniesieniach uwaga badaczy
skupia się na zdolności inhibitorów 5-lipooksygenazy lub
inhibitorów białka aktywującego 5-lipooksygenazę (FLAP)
do ograniczania zapalenia neutrofilowego64.
Antagoniści selektyn
Selektyny pośredniczą w wiązaniu się, a następnie toczeniu wzdłuż ściany naczynia komórek neutrofilowych w trakcie
ich migracji do miejsca zapalenia. Badania na modelach
zwierzęcych zarówno z udziałem antagonisty selektyn, jak
i badania na myszach z zahamowaną ekspresją genu selektyn65 wykazały ich istotną rolę w powstawaniu nacieku komórek zapalnych66. Do badań klinicznych z udziałem chorych
na astmę i łuszczycę przeszła ostatnio mała cząsteczka
antagonisty „pan-selektynowego” (pan-selectin antagonist)
TBC 126967. Inhalacja TBC1269 zmniejszała fazę późną
reakcji alergicznej po prowokacji alergenowej u chorych
z astmą łagodną o blisko 50% w porównaniu z placebo64.
Agoniści receptora adezynowego A2a
Receptor A2a występuje na ludzkich granulocytach obojętnochłonnych i hamuje wiele funkcji komórki, np uwalnianie
reaktywnych związków tlenowych, elastazy oraz toksycznej
zawartości ziaren azurofilnych np MPO, a także zmniejsza
adhezję neutrofilów do śródbłonka naczyń68. Badane są
obecnie dwie cząsteczki o właściwościach agonisty receptora A2a69. Po obiecujących wynikach w badaniach na zwierzętach, pierwsze doniesienia po zastosowaniu u ludzi są
nieco rozczarowujące70.
Inhibitory elastazy i metaloproteinaz
Opracowano kilka specyficznych inhibitorów elastazy
z myślą o ich zastosowaniu, przede wszystkim w POChP,
mukowiscydozie i ostrym uszkodzeniu płuc. Większość
z nich wywołuje nasilone efekty uboczne, znacznie ograniczające możliwość ich stosowania, lub nie wykazuje zadowalających efektów klinicznych71. Swoisty inhibitor metalo-
proteinaz – marimastat – został opracowany przede wszystkim z myślą o zastosowaniu w onkologii, z uwagi na rolę
MMP-9 w tworzeniu nacieku nowotworowego i powstawaniu
przerzutów72. Po 3 tygodniach stosowania marimastatu
u pacjentów z astmą nie obserwowano istotnego zmniejszenia nadreaktywności oskrzeli po prowokacji antygenem, ani
wpływu na profil komórkowy plwociny, stężenie wydychanego NO czy FEV173.
Inhibitory TNF-α
Wykorzystuje się tu przeciwciała monoklonalne lub
rozpuszczalny receptor dla TNF-α, substancje te mają
zastosowanie w leczeniu chorób z kręgu schorzeń reumatologicznych74. TNF-α może wpływać na remodeling dróg
oddechowych zwiększając produkcję i sekrecję MMP936,37. Podwyższone stężenia TNF-α stwierdzono w plwocinie pacjentów z ciężką postacią astmy15. Z tego powodu
hamowanie aktywności TNF-α może być obiecującą metodą w leczeniu astmy oskrzelowej, należy jednak pamiętać
o znacznych kosztach leczenia, a także brać pod uwagę
doniesienia mówiące o nasilonych infekcjach oraz przypadkach rozwoju chłoniaka podczas terapii75,76.
Inhibitory fosfodiesterazy IV
W porównaniu z teofiliną, nieselektywnym blokerem fosfodiesterazy(PDE), nowe cząsteczki mają wzmożone działanie przeciwzapalne poprzez selektywne blokowanie PDEIV w komórkach zapalnych77,78. Obecnie dwie cząsteczki:
cilomilast i roflumilast znajdują się w fazie zaawansowanych
badań klinicznych wykazując skuteczność u pacjentów z astmą łagodną79,80. Z myślą o zmniejszeniu częstości występowania potencjalnych efektów niepożądanych, trwają obecnie
prace nad inhibitorem PDE-IV do stosowania wziewnego.81
Makrolidy
Antybiotyki makrolidowe, poza właściwościami przeciwbakteryjnymi wykazały w badaniach in vitro zdolność
do hamowania rekrutacji neutrofilów poprzez zmniejszenie
ekspresji cząsteczek adhezyjnych i wpływ na wydzielanie
niektórych cytokin prozapalnych m.in. TNF-α82. W kilku
badaniach klinicznych z zastosowaniem toleandomycyny,
klarytromycyny i roksytromycyny u astmatyków, stwierdzono
nieznaczne zmniejszenie nasilenia objawów, nie obserwowano jednak poprawy parametrów spirometrycznych funkcji
płuc83. Z uwagi na to, że większość badań przeprowadzano
u pacjentów z objawami infekcji chlamydiowej lub mykoplazmowej, nie jest do końca jasne, czy obserwowana poprawa
była wynikiem właściwości przeciwzapalnych czy działania
leku jako antybiotyku84.
Wiedza o roli granulocytów obojętnochłonnych w patofizjologii trudnej ciężkiej astmy, zaostrzeń choroby oraz udziale w procesach remodelingu dróg oddechowych pozwala
poszukiwać coraz nowszych metod leczenia. Spośród
przedstawionych powyżej, najbardziej zaawansowane klinicznie są badania z wykorzystaniem inhibitorów PDE-IV.
Jednakże dotychczas zebrane dane są wciąż niewystarczające aby w pełni określić przydatność nowych leków i ich
miejsce w farmakoterapii astmy.
Zdjęcia z archiwum

2/2006 ALERGIA
41
I M M U N O L O G I A
Piśmiennictwo
1 Global Initiative for Asthma (GINA). Globar strategy for asthma management and prevention. NHLBI/WHO Workshop Report. Washington DC: NIH, 1995
(updated 2002 and 2005) 2 Pearce N, Pekkanen J, Beasley R. How much asthma is really attributable to atopy? Thorax 2000; 55:268-72 3 Pearce N, Douwes J,
Beasley R. Is allergen exposure the major cause of asthma? Thorax 2000; 55:424-31 4 Fahy JV, Cockroft DW, Boulet LP, i wsp. Effect of aerolized anti-IgE antibody E25 on airway responsem to inhaled alergen In asthmatic subjects. Am J Respir Crit Care Med 1999; 160:1023-7 5 Milerom H, Fick RB Jr, Su JQ, i wsp.
Treatment of allergic asthma with monoclonal anti-IgE antibody. Rhumab-E25 Study Group. N Engl J Med 1999;341:1966-73 6 Salvi SS, Babu KS. Treatment
of allergic asthma with monoclonal anti-IgE antibody. N Engl J Med 2000;342:1292-3 7 Douwes J, Gibson P, Pekkanen J, i wsp. Non-eosinophilic asthma:
importance and possible mechanisms. Thorax 2002;57:643-8 8 O’Donnell RA, Frew AJ. Is there more than one inflammatory phenotype in asthma? Thorax
2002;57:566-8 9 Martin RJ, Cicutto LC, Smith HR, i wsp. Airways inflammation in nocturnal asthma. Am Rev Respir Dis 1991;143:351-7 10 Sur S, Rotty TB,
Kephart GM. Sudden –onset fatal asthma. A distinct entity with few eosinophils and relatively more neutrophils in the airway submucosa? Am Rev Respir Dis
1993;148:713-9 11 Wenzel SE, Schwarz LB, Largmack FL, i wsp. Evidence that severe asthma can be divided pathologically into two inflammatory subtypes
with distinct physiologic and clinical characteristics. Am J Respir Crit Care Med 1999;160:1001-8 12 Pavord ID, Brighling CE, Woltmann G, i wsp. Non-eosinophilic corticosteroid unresponsive asthma. Lancet 1999; 353:2213-14 13 Turner MO, Hussack P, Sears MR, i wsp. Exacerbations of asthma without sputum eosinophilia. Thorax 1995;50:1057-61 14 Wenzel SE, Szefler SJ, Leong DYM, i wsp. Bronchoscopic evaluation of severe asthma: persistent inflammation associated
with high dose corticosteroids. Am J Respir Crit Care Med 1997;156:737-743 15 Jatakanon A, Uasuf C, Maziak W, i wsp. Neutrophilic inflammation in severe
persistent asthma. Am J Respiro Crit Care Med. 1999;160:1532-9 16 Fahya J, Kimb KW, Liub J, i wsp. Prominent neutrophilic inflammation in sputum from
subjects with asthma exacerbation. J Allergy Clin Immunol 1995;95:843-52 17 Anticevich SZ, Hughes JM, Black JL, i wsp. Induction of hyperresponsiveness
in human airway tissue by neutrophils: mechanism of action. Clin Exp Allergy 1996;26:549-56 18 Reed CE, Milton DK. Endotoxin –stimulated innate immunity:
a contributing factor for asthma. J Allergy Clin Immunol 2001;108:157-66 19 Kurt-Jones EA, Popowa L, Kwint L, i wsp. Pattern recognition receptors TLR4 i CD14
mediate response to respiratory syncytial virus. Nature Immunol 2000;1:398-401 20 Kleeberger SR, Reddy SP, Hang LY, i wsp. Toll-like receptor 4 mediates
ozone-induced murine lung hyperpermeability via inducible nitric oxide synthase. Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol 2001;280:L326-33 21 Gibson PG, Norzilla
MZ, Fakes K, i wsp. Pattern of airway inflammation and its determinants in children with acute severe asthma. Pediatr Pulmonol 1999;28:261-70 22 Jenkins HS,
Devalia JL, Mister RL, i wsp. The effect of exposure to ozone and nitrogen dioxide on the airway response of atopic asthmatics to inhaled allergen: doseand time-dependent effects. Am J Respir Crit Care Med 1999;160:33-9 23 Fal AM: ”Immunomodulacja w leczeniu astmy i alergii” Stand Med 2004; 6: 20-23 24
Simpson JL, Scott RJ, Boyle MJ, i wsp. Differential proteolytic enzyme activity in eosinophilic and neutrophilic asthma. Am J Respir Crit Care Med 2005;172:55965 25 Nguyen LT, Lim S, Oates T, i wsp. Increase in airway neutrophils after oral but not inhaled corticosteroid therapy in mild asthma. Resp Med 2005;99:2007 26 Meagher LC, Cousin JM, Seckl JR, i wsp. Opposing effects of glucocorticoids on the rate of apoptosis in neutrophilic and eosinophilic granulocytes. J
Immunol 1996;156:4422-8 27 Greek RH, Brightling CE, Woltmann G, i wsp. Analysis of induced sputum in adults with asthma: identification of subgroup with
isolated sputum neutrophilia and poor response to inhaled corticosteroids. Thorax 2005;57:875-9 28 McNulty CA, Symon FA, Wardlaw AJ. Characterization
of the integrin and activation steps mediating human eosinophil and neutrophil adhesion to chronically inflamed airway endothelium. Am J Respir Cell Mol Biol
1999;20:1251-9 29 Adams DH, Lloyd AR. Chemokines: leucocyte recruitment and activation cytokines. Lancet 1997;349:490-5 30 Masure S, Proost P, Van
Damme J, i wsp. Purification and identification of 91-kDa neutrophil gelatinase. Release by the activating peptide interleukin-8. Eur J Biochem 1991; 198:3918 31 Sanes JR. The basement membrane/basal lamina of skeletal muscle. J Biol Chem 2003;278:12601-4 32 Engbring JA, Kleinman HK. The basement
membrane matrix in malignancy. J Pathol 2003;200:465-70 33 Fukuda Y, Basset F, Ferrans VJ, i wsp. Significance of early intra-alveolar fibrotic lesions and integrin expression in lung biopsy specimens from patients with idiopathic pulmonary fibrosis. Hum Pathol 1995;26:53-61. 34 Shapiro SD, Senior RM, Matrix metalloproteinases: matrix degradation and more. Am J Respir Cell Mol Biol 1999;20:1100-2 35 Ohbayashi H, Shimokata K. Matrix metalloproteinase-9 and airway
remodeling in asthma. Curr Drug Targets Inflamm Allergy 2005;4:177-81 36 Van den Steen PE, Dubois B, Nelissen I, i wsp. Biochemistry and molecular biology
of gelatinase B or matrix metalloproteinase-9 (MMP-9). Crit Rev Biochem Mol Biol 2002;37: 375-536 37 Haegeman G. Inhibition of signal transduction pathways
involved in inflammation. Eur Respir J Suppl 2003;44:16s-19s 38 Goldberg GI, Strongin A, Collier IE, i wsp. Interaction of 92-kDa type IV collagenase with
the tissue inhibitor of metalloproteinases prevents dimerization, complex formation with interstitial collagenase, and activation of the proenzyme with stromelysin.
J Biol Chem 1992; 267:4583-91. 39 Bannikov GA, Karelina TV, Collier IE, i wsp. Substrate binding of gelatinase B induces its enzymatic activity in the presence
of intact propeptide. J Biol Chem 2002;277:16022-7 40 Taraboletti G, Morbidelli L, Donnini S, i wsp. The heparin binding 25 kDa fragment of thrombospondin-1
promotes angiogenesis and modulates gelatinase and TIMP-2 production in endothelial cells. FASEB J 2000;14:1674-6 41 Herman MP, Sukhova GK, Kisiel W,
i wsp. Tissue factor pathway inhibitor-2 is a novel inhibitor of matrix metalloproteinases with implications for atherosclerosis. J Clin Invest 2001;107:1117-26 42
Sottrup-Jensen L. Alpha-macroglobulins: structure, shape, and mechanism of proteinase complex formation. J Biol Chem 1989;264:11539-42 43 Olson MW,
Bernardo MM, Pietila M, i wsp. Characterization of the monomeric and dimeric forms of latent and active matrix metalloproteinase-9. Differential rates for activation by stromelysin 1. J Biol Chem 2000;275:2661-8 44 Matsumoto H, Niimi A, Takemura M, i wsp. Relationship of airway wall thickening to an imbalance
between matrix metalloproteinase-9 and its inhibitor in asthma. Thorax 2005;60:277-81 45 Vignola AM, Riccobono L, Mirabella A, i wsp. Sputum metalloproteinase-9/ tissue inhibitor of metalloproteinase-1 ratio correlates with airflow obstruction in asthma and chronic bronchitis. Am J Respir Crit Care Med 1998;158:1945–
–50 46 Kelly EA, Busse WW, Jarjour NN. Increased matrix metalloproteinase-9 in the airway after allergen challenge. Am J Respir Crit Care Med 2000;162:115761 47 Cataldo DD, Bettiol J, Noel A, i wsp. Matrix metalloproteinase-9, but not tissue inhibitor of matrix metalloproteinase-1, increases in the sputum from allergic
asthmatic patients after allergen challenge. Chest 2002;122:1553-9 48 Cundall M, Sun Y, Miranda C, i wsp. Neutrophil-derived matrix metalloproteinase-9 is increased in severe asthma and poorly inhibited by glucocorticoids. J Allergy Clin Immunol 2003;112:1064-71 49 Takafuji S, Ishida A, Miyakuni Y, i wsp. Matrix
metalloproteinase-9 release from human leukocytes. J Investig Allergol Clin Immunol 2003;13:50-5 50 Rudd PM, Mattu TS, Masure S, i wsp. Glycosylation
of natural human neutrophil gelatinase B and neutrophil gelatinase B-associated lipocalin. Biochemistry 1999;38:13937-50 51 Owen CA, Hu Z, Barrick B, i wsp.
Inducible expression of tissue inhibitor of metalloproteinases-resistant matrix metalloproteinase-9 on the cell surface of neutrophils. Am J Respir Cell Mol Biol
2003;29:283-94 52 Van den Steen PE, Proost P, Wuyts A, i wsp. Neutrophil gelatinase B potentiates interleukin-8 tenfold by aminoterminal processing, whereas
it degrades CTAP-III, PF-4, and GRO-alpha and leaves RANTES and MCP-2 intact. Blood 2000;96:2673-81 53 Vignola AM, Bonanno A, Mirabella A, i wsp.
Increased level of elastase and α1-antitrypsin in sputum of asthmatic patients. Am J Respir Crit Care Med 1998;157:505-11 54 Vignola AM, Bonanno A, Profita
M, i wsp. Effect of age and asthma duration upon elastase and α1-antitrypsin levels in adult asthmatics. Eur Respir J 2003;22:795-801 55 Janciauskiene S,
Zelvyte I, Jansson L, i wsp. Divergent effects of alpha1-antitrypsin on neutrophil activation in vitrol. Biochem Biophys Res Commun 2004;351:288-296 56 Mahler
DA, Huang S, Tabrizi M, i wsp. Efficacy and safety of a monoclonal antibody recognizing interleukin-8 in COPD: a pilot study. Chest 2004;126:926-34 57 White
JR, Lee JM, Young PR, i wsp. Identification of a potent, selective non-peptide CXCR2 antagonist that inhibits interleukin-8-induced neutrophil migration. J Biol
Chem 1998;273:10095-8 58 McColl SR, Clark-Lewis I. Inhibition of murine neutrophil recruitment in vivo by CXC chemokine receptor antagonists. J Immunol
1999;163:2829-35 59 Blake KM, Carrigan SO, Issekutz AC, i wsp. Neutrophils migrate across intestinal epithelium using beta2 integrin (CD11b/CD18)-independent mechanisms. Clin Exp Immunol 2004;136:262-8 60 Hendeles L, Marshik PL. Zileuton: a new therapy for asthma or just the first of a new class of drugs. Ann
Pharmacother 1996;30:873-5 61 Fischer AR, McFadden CA, Frantz R, i wsp. Effect of chronic 5-lipoxygenase inhibition on airway hyperresponsiveness in asthmatic subjects. Am J Respir Crit Care Med 1995;152:1203-7 62 Alten R, Gromnica-Ihle E, Pohl C, i wsp. Inhibition of leukotriene B4-induced CD11B/CD18
(Mac-1) expression by BIIL 284, a new long acting LTB4 receptor antagonist, in patients with rheumatoid arthritis. Ann Rheum Dis 2004;63:170-6 63 Evans DJ,
Barnes PJ, Spaethe SM, i wsp. Effect of a leukotriene B4 receptor antagonist, LY293111, on allergen induced responses in asthma. Thorax 1996;51:1178-84 64
Beeh KM, Beier J. Handle with care: targeting neutrophils in chronic obstructive pulmonary disease and severe asthma? Clin Exp Allergy 2006;36:142-57 65 De
Sanctis GT, Wolyniec WW, Green FH, i wsp. Reduction of allergic airway responses in P-selectin-deficient mice. J Appl Physiol 1997;83:681-7 66 Abraham WM,
Ahmed A, Sabater JR, i wsp. Selectin blockade prevents antigen-induced late bronchial responses and airway hyperresponsiveness in allergic sheep. Am J
Respir Crit Care Med 1999;159:1205-14 67 Kogan TP, Dupre B, Bui H, i wsp. Novel synthetic inhibitors of selectin-mediated cell adhesion: synthesis of 1,6-bis[3(3-carboxymethylphenyl)-4-(2-alpha-D-mannopyranosyloxy)phenyl]hexane (TBC1269). J Med Chem 1998;41:1099-111 68 Bouma MG, Jeunhomme TM, Boyle
DL, i wsp. Adenosine inhibits neutrophil degranulation in activated human whole blood: involvement of adenosine A2 and A3 receptors. J Immunol 1997;158:54008 69 Fozard JR, Ellis KM, Villela Dantas MF, i wsp. Effects of CGS 21680, a selective adenosine A2A receptor agonist, on allergic airways inflammation in the rat.
Eur J Pharmacol 2002;438:183-8 70 Luijk B, van den Berger M, Kerstjens HAM, i wsp. Effect of an inhaled adenosine A2A agonist on the allergen induced late
asthmatic response. Eur Respir J 2003;22:204-7 71 Tremblay GM, Janelle MF, Bourbonnais Y. Anti-inflammatory activity of neutrophil elastase inhibitors. Curr
Opin Investig Drugs 2003;4:556-65 72 Ray JM, Stetler-Stevenson WG. The role of matrix metalloproteases and their inhibitors in tumor invasion, metastasis
and angiogenesis. Eur Respir J 1994;7:2062-72 73 Bruce C, Thomas PS. The effect of marimastat, a metalloprotease inhibitor, on allergen-induced asthmatic
hyper-reactivity. Toxicol Appl Pharmacol 2005;205:126-32 74 Reimold AM. New indications for treatment of chronic inflammation by TNF-alpha blockade. Am J
Med Sci 2003;325:75-92
Ciąg dalszy piśmiennictwa na str. 52
42
ALERGIA 2/2006