Rola neutrofila w astmie.indd
Transkrypt
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