Czynniki ryzyka 1/2015
Transkrypt
Czynniki ryzyka 1/2015
Index Copernicus: 3,63 Nr 1/15 (78) ISSN 1232-7808 MNiSW: 4 Cena: 15,00 zł KWARTALNIK POLSKIEGO TOWARZYSTWA BADAŃ NAD MIAŻDŻYCĄ prof. dr hab. n. farm. Marek Naruszewicz LIST OD REDAKTORA Szanowni Czytelnicy, w tym specjalnym numerze „Czynników Ryzyka” przedstawiamy szereg publikacji odnoszących się do zagadnień medycyny translacyjnej. Niestety jej rozwój w naszym kraju napotyka wiele przeszkód, związanych głównie ze zbyt konserwatywnym podejściem kadry kierowniczej do tego zagadnienia. Wymaga ona bowiem rezygnacji z utartych metod. Medycyna translacyjna – oparta na innowacjach zarówno w badaniach podstawowych, jak i klinicznych – wymaga szybkich czynności przenoszących je do praktyki. Są to często działania o wysokim ryzyku finansowym, gdyż nie zawsze przynoszą spodziewane efekty w postaci konkretnych wdrożeń. Istnieje więc pilna potrzeba zmian systemowych, które pozwolą potencjalnym inwestorom na odliczanie od podatku wydatków na badania w zakresie medycyny translacyjnej, co będzie z dużym pożytkiem dla zdrowia pacjentów i całej populacji. Z pozdrowieniami Marek Naruszewicz Małopolski Ośrodek Medycyny Translacyjnej Uniwersytet Jagielloński Collegium Medicum w Krakowie ul. Batorego 3, 31-135 Kraków www.momt.uj.edu.pl [email protected] 1 Redakcja al. Powstańców Wielkopolskich 72 70-111 Szczecin tel. (91) 466-15-09 tel./fax (91) 466-15-10 www.ptbnm.pl Redaktor naczelny prof. Marek Naruszewicz tel. (22) 572-09-86 e-mail: [email protected] Sekretarz redakcji mgr Kornel Chełstowski tel. (91) 466-14-99 e-mail: [email protected] Rada redakcyjna prof. Aldona Dembińska-Kieć prof. Zdzisława Kornacewicz-Jach prof. Grażyna Nowicka prof. Michael Aviram prof. Mirosław Dłużniewski prof. Edward Franek prof. Małgorzata Kozłowska-Wojciechowska prof. Peter Schwandt prof. Tomasz Guzik prof. Piotr Socha prof. Bogusław Okopień prof. Władysław Sinkiewicz Wydano na zlecenie PTBnM Wydawca: 02-207 Warszawa ul. Kukiełki 3a tel. (22) 862-36-63(64) Prezes zarządu Jagoda Kowalczyk Dyrektor zarządzający Andrzej Kowalczyk tel. kom. 510-056-045 e-mail: [email protected] Redaktor medyczny Andrzej Jabłoński e-mail: andrzej.jabłoń[email protected] PISMO POLSKIEGO TOWARZYSTWA BADAŃ NAD MIAŻDŻYCĄ SPIS TREŚCI Marek Naruszewicz List od redaktora ............................................................................................................ 1 Tomasz J. Guzik, Władysław Kosiniak-Kamysz, Marek Naruszewicz Medycyna translacyjna i stratyfikowana – rola centrów medycyny translacyjnej w tworzeniu nowych algorytmów oceny ryzyka ............................................................ 3 Tomasz J. Guzik, Adam Ignacak, Barbara Jasiewicz-Honkisz, Joanna Kędzierska-Jamróz, Grzegorz Osmenda, Tomasz Śliwa, Grzegorz Wilk Ocena wpływu hiperprolaktynemii na poziom białka C-reaktywnego i stężenie lipidów w surowicy krwi u kobiet ................................................................. 8 Grzegorz Osmenda, Grzegorz Wilk, Michał Nowak, Tomasz Śliwa, Tomasz Guzik Badania funkcji śródbłonka naczyniowego a nowe algorytmy stratyfikacji ryzyka sercowo-naczyniowego .................................................................................... 15 Joanna Sulicka-Grodzicka, Andrzej Surdacki Czynniki ryzyka chorób układu krążenia u młodych pacjentów po leczeniu choroby nowotworowej w dzieciństwie ....................................................................... 20 Karol Urbański, Dominik Skiba, Tomasz J. Guzik Patofizjologia ludzkich naczyń krwionośnych a badania na modelach zwierzęcych – klucz do skutecznej translacji w chorobach sercowo-naczyniowych ...................... 28 Wioletta Olejarz, Dorota Bryk, Danuta Zapolska-Downar Znaczenie czynnika jądrowego κB w patogenezie miażdżycy: potencjalny cel terapeutyczny w leczeniu chorób sercowo-naczyniowych .................................... 35 Krzysztof Bryniarski, Barbara Jasiewicz-Honkisz, Agata Schramm, Ida Marchewka, Iwona Gawlik, Tomasz Śliwa, Krzysztof Żmudka, Tomasz J. Guzik Wpływ zanieczyszczeń powietrza na ryzyko sercowo-naczyniowe oraz na rozwój chorób alergicznych ............................................................................ 46 Biuro reklamy Dagmara Melanowicz e-mail: [email protected] Joanna Maciąg, Marta Cześnikiewicz-Guzik Stany zapalne w obrębie jamy ustnej a choroby sercowo-naczyniowe ..................... 55 Kierownik produktu Marcin Kuźma tel. kom. 508-272-655 e-mail: [email protected] Anita Gadacz Badania kliniczne niekomercyjne – aspekty prawne a przyszłość skutecznej translacji ...................................................................................................................... 60 Opracowanie graficzne i skład Katarzyna Gadamska-Rewucka Medical Education Redakcja nie ponosi odpowiedzialności za treść reklam i ogłoszeń. Nakład: 5000 szt. Wersją pierwotną jest wersja drukowana. 22 Małopolski Ośrodek Medycyny Translacyjnej Uniwersytet Jagielloński Collegium Medicum w Krakowie ul. Batorego 3, 31-135 Kraków www.momt.uj.edu.pl [email protected] prof. dr hab. n. med. Tomasz J. Guzik, dr n. med. Władysław Kosiniak-Kamysz, prof. dr hab. n. farm. Marek Naruszewicz MEDYCYNA TRANSLACYJNA I STRATYFIKOWANA – ROLA CENTRÓW MEDYCYNY TRANSLACYJNEJ W TWORZENIU NOWYCH ALGORYTMÓW OCENY RYZYKA TRANSLATIONAL AND STRATIFIED MEDICINE – ROLE OF TRANSLATIONAL MEDICINE CENTRES IN CREATION OF NEW RISK STRATIFICATION ALGORTHMS IN MEDICINE Streszczenie Abstract Medycyna translacyjna ma za zadanie doprowadzić do skutecznego wykorzystania wiedzy powstałej w wyniku badań podstawowych w celu uzyskania korzyści klinicznych. Jej misja nie kończy się jednak w momencie wprowadzenia odkryć naukowych do praktyki klinicznej. Rolą medycyny translacyjnej, zgodnie z misją społeczną nauki, jest także wprowadzenie tych odkryć do wytycznych leczenia chorób, w perspektywie zaś – ich skuteczne udostępnienie społeczeństwom w ramach odpowiedniej refundacji. Chociaż taka droga każdego odkrycia wydawałaby się oczywista, ostatnie lata wyraźnie wskazują na istotne problemy w tym zakresie. Wymagają one systemowego podejścia, aby usprawnić proces „ukliniczniania” wyników badań naukowych. Do kluczowych aspektów związanych bezpośrednio ze skutecznym wprowadzaniem odkryć do praktyki należy niewątpliwie możliwość stratyfikacji leczenia. Ma to szczególne znaczenie w odniesieniu do terapii, które wymagają znacznych nakładów finansowych, gdyż w tym kontekście zasadniczą sprawą jest odkrycie biomarkerów pozwalających przewidywać skuteczność leczenia. To właśnie takich algorytmów, umożliwiających lekarzom lepsze przewidywanie losów pacjenta i skuteczności terapii, potrzebuje obecnie medycyna. Jest to szczególnie ważne w przypadku schorzeń powszechnych i związanych z dużą śmiertelnością, takich jak choroby układu sercowo-naczyniowego. Słowa kluczowe: medycyna translacyjna, ryzyko sercowo-naczyniowe, miażdżyca, technologie, medycyna stratyfikowana Translational medicine is intended to ensure the effective clinical use of knowledge resulting from basic studies for the benefit of patients. However, translational medicine does not end when basic discovery is brought into the clinic, but extends further to the incorporation of the findings into clinical guidelines and finally to introduction of the effective health system policies. Although such road seems relatively obvious for every important scientific discovery, last few years clearly indicate that there are significant problems in this process, which require a systematic approach to the process of translation in medicine. One of the key aspects that are directly linked to the effective introduction of discoveries into practice is undoubtedly the ability to stratify patients to the appropriate effective treatments. This is important in relation to expensive treatments where it is crucial to the discover biomarkers allowing to predict the effectiveness of therapy. Such algorithms, which will allow doctors better predict the fate of the patient and the efficacy of the therapy are currently urgently needed. This is especially important in relation to common diseases with significant mortality such as disorders of the cardiovascular system. Key words: translational medicine, cardiovascular risk, atherosclerosis, technologies, stratified medicine Małopolski Ośrodek Medycyny Translacyjnej Uniwersytet Jagielloński Collegium Medicum w Krakowie ul. Batorego 3, 31-135 Kraków www.momt.uj.edu.pl [email protected] 3 Wstęp Zadaniem medycyny translacyjnej jest doprowadzenie do skutecznego wykorzystania wiedzy uzyskanej w wyniku badań podstawowych w celu uzyskania korzyści klinicznych [1]. Obejmuje ona zatem szeroki zakres badań, poczynając od procesu zrozumienia fizjologicznego znaczenia zjawisk molekularnych (za pomocą modeli zwierzęcych), poprzez potwierdzenie znaczenia tych zjawisk w tkankach i narządach człowieka, przeprowadzenie badań przedklinicznych i klinicznych [2]. Jednakże misja medycyny translacyjnej nie kończy się w momencie przeniesienia uzyskanej wiedzy do praktyki klinicznej. Jej rolą, zgodną z misją społeczną nauki, jest także wprowadzenie odkryć naukowych do wytycznych leczenia chorób, w perspektywie zaś – ich skuteczne udostępnienie społeczeństwom w ramach odpowiedniej refundacji. Chociaż taka droga każdego odkrycia naukowego wydawałaby się oczywista, ostatnie lata wyraźnie wskazują na istotne problemy w tym zakresie. Wymagają one systemowego podejścia, aby usprawnić proces „ukliniczniania” wyników badań naukowych. Do kluczowych aspektów związanych bezpośrednio ze skutecznym wprowadzaniem odkryć do praktyki należy niewątpliwie możliwość stratyfikacji leczenia. Jest to szczególnie istotne w odniesieniu do terapii, które pociągają za sobą znaczne koszty finansowe. W takim kontekście kluczowe znaczenie ma bowiem odkrycie biomarkerów pozwalających przewidywać skuteczność leczenia [3]. To właśnie takich algorytmów, które umożliwiłyby lekarzom lepsze przewidywanie losów pacjenta i skuteczności terapii, potrzebuje obecnie medycyna [3]. Jest to ważne zwłaszcza w przypadku schorzeń występujących powszechnie, związanych ze znaczną śmiertelnością, takich jak choroby układu sercowo-naczyniowego. Chociaż nauki przyrodniczo-medyczne rozwijają się intensywnie, transfer innowacyjnych technologii w medycynie przebiega znacznie słabiej niż w naukach technicznych. Pomimo tworzenia centrów transferu technologii na bazie uniwersytetów nauki medyczne wykorzystują takie ośrodki w dużo mniejszym zakresie niż inne dziedziny wiedzy, pozostawiając niemal cały ciężar translacji w gestii przemysłu farmaceutycznego. Liczne różnice zarówno w celach badawczych, jak i ekonomicznych pomiędzy ośrodkami akademickimi a przemysłem medycznym prowadzą do powstania problemów w translacji odkryć medycznych, wymagających pilnego rozwiązania. Skuteczny transfer technologii medycznych jest 4 więc znacznie trudniejszy niż w przypadku nauk technicznych i ekonomicznych, które na każdym etapie procesu odkrywczego współpracują z przemysłem. Jest to problem globalny, na który przed kilkoma laty zwróciły uwagę agendy rządowe krajów wysoko rozwiniętych. Istnieje bowiem poszerzająca się przepaść pomiędzy wydatkami na badania biomedyczne a ich praktycznym zastosowaniem. Ta przepaść pokazuje, że nie wystarczy tylko zwiększać finansowania badań naukowych, lecz konieczna jest także właściwa organizacja transferu stworzonych dzięki nim nowych technologii do przemysłu i praktyki klinicznej. W Stanach Zjednoczonych, Niemczech i Chinach utworzono w wyniku długotrwałych dyskusji i analiz centra medycyny translacyjnej, czyli nowej gałęzi medycyny zajmującej się przenoszeniem (translacją) odkryć naukowych do praktyki medycznej po to, aby umożliwiły one osiągnięcie pożądanych efektów medycznych, a na ostatnim etapie – również społecznych. Ośrodki medycyny translacyjnej – kolejna biurokratyczna instytucja czy warunek skutecznej translacji? Jak wykazały doświadczenia międzynarodowe, tworzenie centrów medycyny translacyjnej i związanego z nimi systemu transferu technologii medycznych prowadzi do skutecznego wykorzystania wiedzy naukowej, podstawowej, w celu uzyskania korzyści klinicznych oraz społecznych. Potrzeba usystematyzowania tego procesu wynika z faktu, że zwiększającej się niemal eksponencjalnie ilości publikowanych danych naukowych nie towarzyszy zadowalający rozwój możliwości diagnostycznych i terapeutycznych w praktyce klinicznej [3]. Co więcej, zaobserwowano nieustannie powiększającą się przepaść pomiędzy nakładami finansowymi na badania naukowe a ich skutecznością, analizowaną jako liczba rejestracji nowych leków. Problem ten jest szczególnie istotny w Polsce, gdzie pomimo ogromnego potencjału intelektualnego i skoncentrowania interakcji przemysłu biotechnologicznego (na przykład w ramach Małopolskiego Centrum Transferu Technologii) skuteczność dotychczas funkcjonujących rozwiązań nie jest zadowalająca. Co istotne, transfer technologii w innych dziedzinach wiedzy, takich jak nauki techniczne czy ekonomiczne, jest w Polsce znacznie skuteczniejszy i owocuje wprowadzaniem innowacji do przemysłu. Małopolski Ośrodek Medycyny Translacyjnej Uniwersytet Jagielloński Collegium Medicum w Krakowie ul. Batorego 3, 31-135 Kraków www.momt.uj.edu.pl [email protected] Przyczyny nieskuteczności translacji w medycynie Przyczyn tego zjawiska upatruje się w kilku faktach. Po pierwsze, pomiędzy odkryciem nowego zjawiska czy mechanizmu a jego praktycznym wykorzystaniem w leczeniu chorych występuje wiele problemów [4]. Jednym z pierwszych jest fakt, że mechanizmy odkrywa się w badaniach modelowych, które stanowią znacznie uproszczone układy, podczas gdy w organizmie człowieka mamy do czynienia z wieloczynnikowością większości zjawisk i patogenezy większości schorzeń [5]. Prowadzi to do braku spójności pomiędzy badaniami podstawowymi (zwanymi często przedklinicznymi) a praktycznym zastosowaniem odkryć (tabela 1) [3]. Różnice te prowadzą do sytuacji, w których odkrycia dotyczące mechanizmów obserwowanych w hodowli komórkowej lub modelach zwierzęcych nie okazują się równie skuteczne u ludzi. Wynika to ze złożonej patofizjologii chorób człowieka, podczas gdy istota modeli doświadczalnych umożliwia badanie tylko jednego z mechanizmów schorzeń [6, 7]. Takie redukcjonistyczne podejście, kluczowe z punktu widzenia mechanizmów chorób, obraca się przeciw badaczom, utrudniając przewidywanie, czy leczenie, które jest skuteczne u zwierząt, będzie skuteczne również u ludzi [8]. Przykładem takiej obserwacji może być brak skuteczności klinicznej witamin przeciwutleniających w zapobieganiu schorzeniom układu sercowo-naczyniowego. Badania miażdżycy w modelach zwierzęcych (myszy pozbawione genów ApoE i LDL-R) wykazywały imponującą zdolność m.in. witaminy E do zapobiegania rozwojowi blaszek miażdżycowych. Wzbudziło to ogromny en- tuzjazm, którego nie potwierdziły jednak żadne z dużych, wieloośrodkowych badań klinicznych, a ostatnio publikowane metaanalizy wskazują na znaczną szkodliwość witamin przeciwutleniających stosowanych w wysokich dawkach u człowieka [8, 9]. Podstawową przeszkodą w szybkim wprowadzaniu do praktyki klinicznej wyników odkryć naukowych jest jednak przede wszystkim niewystarczająca komunikacja między naukowcami zajmującymi się badaniami podstawowymi, przemysłem biotechnologicznym a lekarzami i organizacjami społecznymi i medycznymi [6, 10–12]. Do niedawna forum komunikacji pomiędzy tymi grupami było minimalne. Tymczasem rozwiązaniem większości problemów transferu innowacyjnych technologii medycznych do praktyki jest kooperacja wszystkich wymienionych grup na każdym etapie procesu. Ośrodki medycyny translacyjnej – podstawowe zasady interakcji z otoczeniem naukowym i klinicznym Z powyższych rozważań jasno wynika, że tworzenie centrów medycyny translacyjnej jest potrzebne i uzasadnione. Warto wzorować się w tym zakresie na najlepszych ośrodkach akademickich świata, takich jak uniwersytety w Oksfordzie, Cambridge, Szanghaju czy Uniwersytet Harvarda. Ośrodki medycyny translacyjnej stanowiłyby płaszczyznę komunikacji pomiędzy przemysłem, naukowcami zajmującymi się badaniami podstawowymi, klinicystami, jak również lekarzami rodzinnymi [5, 13–15]. Dopiero tak szerokie podej- Tabela 1. Zakres badań translacyjnych wymagający koordynacji pomiędzy badaniami podstawowymi i klinicznymi, a nie prowadzenia ich równolegle, niezależnie od siebie [8]. Badania podstawowe Badania kliniczne Faza 1. •badania podstawowe identyfikujące nowe biomarkery lub cele terapeutyczne •rozwój nowych metod modyfikacji zjawisk biologicznych •określenie ich celowości, skuteczności w modelach komórkowych i zwierzęcych •zastosowanie odkryć podstawowych w tworzeniu hipotez klinicznych •badanie bezpieczeństwa i wstępne określenie skuteczności •identyfikacja biomarkerów klinicznych w określaniu bezpieczeństwa i skuteczności (cel medycyny translacyjnej szczególnie ważny dla przemysłu farmaceutycznego) Faza 2. •dalsze precyzowanie celów terapeutycznych na podstawie wyników obserwacji fazy 1. •badania w modelach hodowli tkankowych człowieka (np. badania molekularne izolowanych naczyń krwionośnych) •określenie, czy obserwacje z fazy 1. wykazują skuteczność, gdy są zastosowane w praktyce klinicznej (aplikacja nowych technologii w środowisku klinicznym, patient driven environment) •dostarczanie informacji o potrzebach terapeutycznych i skuteczności do tworzenia wytycznych leczenia oraz diagnostyki chorób Faza 3. •wykorzystanie wytycznych leczenia i prewencji w stabilnych systemach ochrony zdrowia, np. przez towarzystwa naukowe przygotowujące wytyczne oraz agendy rządowe finansujące leczenie – lub przemysł farmaceutyczny Małopolski Ośrodek Medycyny Translacyjnej Uniwersytet Jagielloński Collegium Medicum w Krakowie ul. Batorego 3, 31-135 Kraków www.momt.uj.edu.pl [email protected] 5 Rycina 1. Schemat ogólny funkcjonowania i interakcji Małopolskiego Ośrodka Medycyny Translacyjnej w kontekście środowiska naukowego i badawczo-rozwojowego regionu. Małopolski przemysł biotechnologiczny (CIT; UJ) Wytypowane do przetestowania przedsiębiorstwa: Duże, zorganizowane: SelVita Małe spin off PAN: AviFen Agendy rządowe: • Ministerstwo Zdrowia • Ministerstwo Nauki • Ministerstwo Pracy i Polityki Społecznej towarzystwa medyczne i naukowe Małopolski Ośrodek Medycyny Translacyjnej: • Laboratorium podstawowych technologii • Ośrodek diagnostyczno-terapeutyczny • Centrum biostatystyczno-informatyczne Ośrodki kliniczne: • szpitale specjalistyczne • szpital kliniczny • NZOZ-y przemysł farmaceutyczny indywidualni badacze instytucji akademickich Krakowa praktyki podstawowej opieki zdrowotnej CIT – Centra Innowacyjności i Transferu Technologii, UJ – Uniwersytet Jagielloński, PAN – Polska Akademia Nauk, NZOZ – Niepubliczny Zakład Opieki Zdrowotnej. ście do zagadnienia umożliwi uzyskanie korzyści klinicznych i społecznych z nowych technologii medycznych. Ośrodek tego typu utworzono przed kilku laty w ramach projektu „SPIN – Model Transferu Innowacji w Małopolsce”, w odpowiedzi na potrzeby translacji w tym regionie. Schemat podstawowych zadań oraz podstawy stworzenia i funkcjonowania Małopolskiego Ośrodka Medycyny Translacyjnej przedstawiono na rycinie 1. Szczególnie istotna jest nie tylko wielorzędowa struktura ośrodka obejmująca zarówno zadania administracyjne, jak i badawcze, lecz ważne są również jego skuteczne interakcje ze środowiskiem badawczo-rozwojowym w regionie, w Polsce i na świecie. Tak skonstruowany ośrodek translacji medycznej dzięki sieci interakcji może stanowić kluczowy element tworzenia nowych algorytmów stratyfikacji ryzyka, w tym ryzyka sercowo-naczyniowego. Nowe algorytmy stratyfikacji ryzyka sercowo-naczyniowego – czy są potrzebne? Istnieje wiele algorytmów pozwalających w miarę dokładnie, w oparciu o podstawowe klasyczne czynniki ryzyka sercowo-naczyniowego, określić prognozę oraz ryzyko 5-letnie, 10-letnie, czy też dotyczące całego życia (lifetime risk esti- 6 mation). Przykładami takich skal są SCORE (Systematic Coronary Risk Evaluation, skala opracowana pod patronatem Europejskiego Towarzystwa Kardiologicznego) czy Framingham. Zaobserwowano jednak, że o ile większość skal jest zgodna w odniesieniu do ryzyka sercowo-naczyniowego u chorych z małym ryzykiem, o tyle u chorych ze średnio wysokim i z bardzo wysokim ryzykiem różnice między skalami są znaczne. Może to wynikać z faktu, iż skale te obejmują niemal wyłącznie klasyczne, od lat znane czynniki ryzyka chorób sercowo-naczyniowych, pomijając znaczenie najnowszych czynników wynikających z badań genomowych i molekularnych. W świetle obserwacji wskazujących, że współistniejący stan zapalny potęguje niekorzystne oddziaływanie klasycznych czynników ryzyka, kluczowe jest zidentyfikowanie zagrożonych pacjentów. Zasadnicze znaczenie ma również wprowadzenie działań ograniczających ryzyko sercowo-naczyniowe związane ze współistniejącymi stanami zapalnymi i dysfunkcją śródbłonka naczyniowego, która poprzedza rozwój miażdżycy [16, 17]. Przykładem są nie tylko schorzenia reumatyczne, lecz także m.in. zapalne schorzenia alergiczne, dotąd całkowicie niedoceniane w kontekście ryzyka sercowo-naczyniowego. Jednocześnie kluczowe jest dostosowanie postępowania do indywidualnych cech organizmu pacjenta (personalized medicine Małopolski Ośrodek Medycyny Translacyjnej Uniwersytet Jagielloński Collegium Medicum w Krakowie ul. Batorego 3, 31-135 Kraków www.momt.uj.edu.pl [email protected] approach), a więc zidentyfikowanie chorych szczególnie zagrożonych i wdrożenie u nich intensywnego postępowania. Dlatego nowe algorytmy ryzyka muszą obejmować wieloczynnikowość i szerszy niż obecnie zakres nowych czynników molekularnych w predykcji ryzyka sercowo-naczyniowego. Podziękowania Praca współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego – projekt SPIN – Modele Transferu Innowacji w Małopolsce oraz z funduszy na naukę Narodowego Centrum Nauki. Adres do korespondencji: prof. dr hab. n. med. Tomasz J. Guzik Małopolski Ośrodek Medycyny Translacyjnej; Katedra i Klinika Chorób Wewnętrznych i Medycyny Wsi, 31-121 Kraków, ul. Skarbowa 1 tel.: (12) 633-00-03, faks: (12) 631-04-40 e-mail: [email protected] Piśmiennictwo 1. Cerami A.: A surprising journey in translational medicine. Mol. Med. 2014, 20 (Suppl. 1): S2-6. 2. Ho R.J., Chien J.: Trends in translational medicine and drug targeting and delivery: New insights on an old concept-targeted drug delivery with antibody-drug conjugates for cancers. J. Pharm. Sci. 2014, 103: 71-77. 3. Howells D.W., Sena E.S., Macleod M.R.: Bringing rigour to translational medicine. Nat. Rev. Neurol. 2014, 10: 37-43. 4. Huang A., He T.C.: Moving molecular and translational medicine forward. Genes Dis. 2014, 1: 1-3. 5. Johnson S.C.: Translational medicine. A target for pharmacological intervention in an untreatable human disease. Science 2014, 346: 1192. 6. Konigshoff M.: The new back to basics section: emerging concepts in basic and translational medicine. Eur. Respir. J. 2014, 44: 297-298. 7. Kurpinski K., Johnson T., Kumar S. et al.: Mastering translational medicine: Interdisciplinary education for a new generation. Sci. Transl. Med. 2014, 6: 218fs212. 8. Guzik T.: Medycyna translacyjna – czyli z laboratorium do łóżka chorego… i z powrotem. Kosmos 2010, 59: 257-262. 9. Ritskes-Hoitinga M., Leenaars M., Avey M. et al.: Systematic reviews of preclinical animal studies can make significant contributions to health care and more transparent translational medicine. Cochrane Database Syst. Rev. 2014, 3: ED000078. 10. Montero-Melendez T., Perretti M.: Connections in pharmacology: Innovation serving translational medicine. Drug Discov. Today 2014, 19: 820-823. 11. Shi L., Lopez Villar E., Chen C.: Translational medicine as a new clinical tool and application which improves metabolic diseases: Perspectives from 2012 Sino-American symposium on clinical and translational medicine. Clin. Transl. Med. 2014, 3: 2. 12. Wang Z.G.: Adherence to standardization and integrity in translational medicine research. Chin. J. Traumatol. 2014, 17: 311-312. 13. Cyranoski D.: China opens translational medicine centre in Shanghai. Nature 2014, 514: 547. 14. Douglas C.M., Scheltens P.: Rethinking biobanking and translational medicine in the Netherlands: How the research process stands to matter for patient care. Eur. J. Hum. Genet. 2014 [doi: 10.1038/ejhg.2014.186]. 15. Sulakhe D., Balasubramanian S., Xie B. et al.: High-throughput translational medicine: Challenges and solutions. Adv. Exp. Med. Biol. 2014, 799: 39-67. 16. Rubinshtein R., Kuvin J.T., Soffler M. et al.: Assessment of endothelial function by non-invasive peripheral arterial tonometry predicts late cardiovascular adverse events. Eur. Heart J. 2010, 31: 1142-1148. 17. Matusik P., Guzik B., Weber C. et al.: Do we know enough about the immune pathogenesis of acute coronary syndromes to improve clinical practice? Thromb. Haemost. 2012, 108: 443-456. Małopolski Ośrodek Medycyny Translacyjnej Uniwersytet Jagielloński Collegium Medicum w Krakowie ul. Batorego 3, 31-135 Kraków www.momt.uj.edu.pl [email protected] 7 dr n. med. Adam Ignacak*, lek. Joanna Kędzierska-Jamróz*, dr n. med. Tomasz Śliwa, dr n. med. Grzegorz Osmenda, dr n. med. Barbara Jasiewicz-Honkisz, dr n. med. Grzegorz Wilk, prof. dr hab. n. med. Tomasz Guzik OCENA WPŁYWU HIPERPROLAKTYNEMII NA POZIOM BIAŁKA C-REAKTYWNEGO I STĘŻENIE LIPIDÓW W SUROWICY KRWI U KOBIET RELATIONSHIPS BETWEEN HYPERPROLACTINEMIA AND C-REACTIVE PROTEIN LEVELS AND LIPID LEVELS IN YOUNG WOMEN Streszczenie Abstract Hiperprolaktynemia jest stanem mogącym predysponować do rozwoju chorób układu sercowo-naczyniowego. Podejrzewa się udział tego hormonu w patogenezie miażdżycy, nadciśnienia tętniczego i reakcji zapalnej ściany tętnic. Celem pracy było uzyskanie odpowiedzi na pytania, czy hiperprolaktynemia u kobiet jest związana z lipidowymi czynnikami ryzyka chorób układu sercowo-naczyniowego i poziomem markera stanu zapalnego, białka C-reaktywnego. Przebadano 27 kobiet z podniesionym poziomem prolaktyny (powyżej 25 ng/ml) w wieku od 17 do 59 lat (średnio 31 lat). Grupa kontrolna składała się z 32 kobiet z prawidłowym poziomem prolaktyny (od 5 mg/ml do 25 ng/ml) w wieku od 21 do 62 lat (średnio 33 lata). W badanej grupie kobiet nie stwierdzono wpływu hiperprolaktynemii na poziom markera stanu zapalnego, białka C-reaktywnego (p = 0,11), ani na występowanie hiperlipidemii. W grupie kobiet z hiperprolaktynemią stwierdzono dodatnią korelację między poziomem prolaktyny a stężeniami cholesterolu całkowitego (r = 0,1926), cholesterolu LDL (r = 0,1821) i triglicerydów (r = 0,2865) oraz ujemną korelację między poziomem prolaktyny a stężeniem cholesterolu HDL w osoczu krwi (r = -0,1890). Podniesiony poziom prolaktyny może wpływać na stężenie lipoprotein osocza i proces aterogenezy. Słowa kluczowe: prolaktyna, białko C-reaktywne, cholesterol Hyperprolectinemia may be a predisposing condition for development of a cardiovascular diseases. It may play role in a pathogenesis of atherosclerosis, arterial hypertension and inflammatory process of arterial wall. The aim of the study was to get answer for question – is hyperprolactinemia associated with a lipid risk factors of cardiovascular diseases and a level of C-reactive protein in women? The group of 27 women with elevated prolactin serum level (above 25 ng/ ml) aged 17–59 years (mean 31 years old) were investigated. The control group was consisted of 32 women with proper level of prolactin (5–25 ng/ ml) aged 21–62 years (mean 33 years old). There was no evidence of influence of hyperprolactinemia on the level of C-reactive protein as inflammatory marker in investigated hyperprolactinemic women (p = 0.11) and the occurrence of the hyperlipidemia. In the group of the hyperprolactinemic women the positive correlations between prolactin levels and concentration of total cholesterol (r = 0.1926), LDL cholesterol (r = 0.1821) and triglicerydes (r = 0.2865) were observed. Negative correlation between prolactin level and HDL cholesterol in blood serum was noted (r = -0.1980). Elevated level of prolactin may influence on mutual proportion of the serum lipid fractions and atherogenesis. Key words: prolactin, C-reactive protein, cholesterol * Autorzy o równym wkładzie pracy wymienieni w porządku alfabetycznym. 8 Małopolski Ośrodek Medycyny Translacyjnej Uniwersytet Jagielloński Collegium Medicum w Krakowie ul. Batorego 3, 31-135 Kraków www.momt.uj.edu.pl [email protected] Wstęp Prolaktyna (PRL) to hormon polipeptydowy, zbudowany ze 198 aminokwasów o masie cząsteczkowej 23 kDa. Jest on wydzielany przez laktotrofy przedniego płata przysadki mózgowej oraz przez komórki innych tkanek obwodowych (m.in. limfocyty, fibroblasty i adipocyty). Poza podstawową aktywnością związaną z inicjowaniem i utrzymywaniem laktacji, PRL jako cytokina odgrywa rolę czynnika wzrostowego, regulatora odporności, neuroprzekaźnika, regulatora metabolizmu i homeostazy. Różnorodność działań prolaktyny tłumaczy się wieloma molekularnymi wariantami PRL, dużą liczbą tkanek produkujących prolaktynę oraz różnorodnością receptorów PRL [1]. Ostatnio pojawia się coraz więcej doniesień na temat prawdopodobnego wpływu prolaktyny na układ krążenia, a szczególnie na rolę w patogenezie miażdżycy naczyń. Obecnie wiadomo, że receptory prolaktyny występują w blaszkach miażdżycowych tętnic wieńcowych u ludzi [2]. Obserwowano związek hiperprolaktynemii z nadciśnieniem tętniczym oraz potwierdzono przeciwnadciśnieniowe działanie agonisty receptora D2, bromokryptyny [3]. Opisywano także niekorzystny wpływ hiperprolaktynemii w patogenezie nadciśnienia w ciąży, w której poziom prolaktyny może być markerem oceny nasilenia stanu przedrzucawkowego i wystąpienia powikłań nadciśnieniowych u kobiet ciężarnych [4]. Udowodniono rolę PRL w patogenezie kardiomiopatii poporodowej; farmakologiczne hamowanie wydzielania prolaktyny stanowi skuteczną metodę leczenia tego stanu chorobowego [5]. W innych pracach badawczych potwierdzono współistnienie podwyższonego poziomu prolaktyny w ostrych zespołach wieńcowych [6] oraz w udarze niedokrwiennym mózgu [7]. Wysoki poziom prolaktyny prowadzi do hipogonadyzmu hipogonadotropowego z następowym niskim poziomem estrogenów u kobiet [8]. Niski poziom estradiolu jest uznanym czynnikiem przyczyniającym się do rozwoju miażdżycy i nadciśnienia tętniczego [9]. Celem pracy było uzyskanie odpowiedzi na pytania, czy hiperprolaktynemia u kobiet jest związana z lipidowymi czynnikami ryzyka chorób układu sercowo-naczyniowego i poziomem markera stanu zapalnego, białka C-reaktywnego. Materiał i metodyka Prolaktynę oznaczano metodą immunochemiluminescencji (Architect). Cholesterol całkowity, cholesterol LDL i triglicerydy oznaczano metodą enzymatyczną (Olympus 680), cholesterol HDL metodą bezpośrednią immunologiczną po- prawioną (AB-Wako) (Olympus). Oznaczenie poziomu białka C-reaktywnego w osoczu wykonano metodą immunoturbimetryczną (Olympus). Do przeprowadzenia analizy statystycznej posłużono się następującymi testami: Shapiro-Wilka (w celu testowania normalności rozkładu), t-Studenta (w celu porównywania średnich dla zmiennych niezależnych i zmiennych zależnych), U. Manna-Whitneya (test nieparametryczny) oraz Levene’a (w celu oceny jednorodności wariancji). W celu zbadania powiązania poszczególnych cech wyznaczono współczynnik korelacji r. Za granicę istotności statystycznej przyjęto poziom p = 0,05. Badania przeprowadzono u 27 kobiet z podniesionym poziomem prolaktyny w osoczu krwi (grupa badana) przez minimum 30 dni nieprzyjmujących leków obniżających poziom tego hormonu (osoby przed leczeniem hiperprolaktynemii i pacjentki po odstawieniu powyższych leków). Grupę kontrolną stanowiły 32 kobiety z prawidłowym poziomem prolaktyny. Wyniki Przebadano 27 kobiet z podniesionym poziomem prolaktyny (powyżej 25 ng/ml, średnio 32,5 ng/ml) w wieku od 17 do 59 lat (średnio 31 lat). Grupa kontrolna składała się z kobiet z prawidłowym poziomem prolaktyny (5 mg/ml do 25 ng/ml, średnio16 ng/ml), w wieku od 21 do 62 lat (średnio 33 lata). Poziomy białka C-reaktywnego nie wykazywały istotnych statystycznie różnic (p = 0,11 z testu U. Manna-Whitneya). Nie stwierdzono znamiennej statystycznie różnicy w obu grupach w zakresie poziomów: cholesterolu całkowitego (p = 0,58; średni poziom cholesterolu całkowitego w grupie badanej 5,38 mmol/l ± 1,08 vs 5,23 mmol/l ± 0,97 w grupie kontrolnej), cholesterolu HDL (p = 0,86; 1,6 mmol/l ± 0,34 vs 1,59 mmol/l ± 0,4), cholesterolu LDL (p = 0,82; średni poziom LDL w grupie badanej 3,2 mmol/l ± 0,82 vs 3,1 mmol/l ± 0,86 w grupie kontrolnej) i triglicerydów (p = 0,69; średni poziom triglicerydów w grupie badanej 1,2 mmol/l ± 0,69 vs 1,18 mmol/l ± 0,72 w grupie kontrolnej). W grupie kobiet z hiperprolaktynemią analizowano korelację między stężeniem prolaktyny a stężeniem białka C-reaktywnego i składowych lipidogramu. Nie stwierdzono żadnej korelacji między poziomem białka C-reaktywnego a stężeniem prolaktyny (r = 0,0533), natomiast zauważono dodatnią korelację między poziomem prolaktyny a stężeniem cholesterolu całkowitego (r = 0,1926; ryc. 1A). Małopolski Ośrodek Medycyny Translacyjnej Uniwersytet Jagielloński Collegium Medicum w Krakowie ul. Batorego 3, 31-135 Kraków www.momt.uj.edu.pl [email protected] 9 Podobnie dodatnia korelacja dotyczyła poziomu prolaktyny i cholesterolu LDL (r = 0,1821; ryc. 1C) oraz stężenia w osoczu prolaktyny i triglicerydów (r = 0,2865; ryc. 1D). Rycina 1. Zależność między stężeniem prolaktyny (PRL) w osoczu a poziomem cholesterolu całkowitego (A), HDL (B), LDL (C) i triglicerydów (D). A. 350 300 PRL [ng/ml] 250 200 150 100 50 0 3,5 4,0 4,5 5,5 6,0 6,5 7,0 7,5 8,0 2,0 2,2 2,4 2,6 cholesterol całkowity [mmol/l] r = 0,1926; p = 0,3359 B. 5,0 350 300 PRL [ng/ml] 250 200 150 100 50 0 0,8 1,0 r = -0,1890; p = 0,3451 10 1,2 1,4 1,6 1,8 HDL [mmol/l] Małopolski Ośrodek Medycyny Translacyjnej Uniwersytet Jagielloński Collegium Medicum w Krakowie ul. Batorego 3, 31-135 Kraków www.momt.uj.edu.pl [email protected] C. 350 300 PRL [ng/ml] 250 200 150 100 50 0 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 5,0 5,5 6,0 LDL [mmol/l] r = 0,1821; p = 0,3634 D. 4,5 350 300 PRL [ng/ml] 250 200 150 100 50 0 0,2 0,4 r = 0,2865; p = 0,1474 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 2,2 2,4 2,6 2,8 3,0 TRIGL [mmol/l] Równocześnie występowała ujemna korelacja między poziomem prolaktyny a stężeniem cholesterolu HDL (r = -0,1890; ryc. 1B). Dyskusja W badanej populacji kobiet ze stwierdzoną hiperprolaktynemią średni poziom białka C-reaktywnego mieścił się w granicach normy i nie różnił Małopolski Ośrodek Medycyny Translacyjnej Uniwersytet Jagielloński Collegium Medicum w Krakowie ul. Batorego 3, 31-135 Kraków www.momt.uj.edu.pl [email protected] 11 się od grupy kontrolnej. Można wysunąć wniosek, że hiperprolaktynemii nie towarzyszy gotowość do rozwijania reakcji zapalnych, w tym zapalenia błony wewnętrznej naczyń. W pracy Reuwer i wsp. udowodniono obecność receptorów prolaktyny w zmienionych miażdżycowo naczyniach wieńcowych u ludzi, jednocześnie jednak stwierdzono brak związku podwyższonego poziomu prolaktyny i białka C-reaktywnego. Wysunięto hipotezę, że prolaktyna niewątpliwie uczestniczy w procesie miażdżycy naczyń, ale nie wiąże się to z indukowaniem stanu zapalnego, którego wskaźnikiem jest białko C-reaktywne. Być może mechanizm ten jest związany z wydzielaniem parakrynnym prolaktyny lub stan zapalny obecny w blaszce miażdżycowej indukuje powstawanie receptorów prolaktyny [2]. Z kolei szereg innych publikacji potwierdza przeciwną tezę, że hiperprolaktynemia ma bezpośredni związek z dysfunkcją śródbłonka przez indukowanie reakcji zapalnej, pobudzenie proliferacji komórek jednojądrzastych i nasilenie namnażania się komórek mięśni gładkich naczyń krwionośnych, co stwierdzono in vivo [10–13]. W innych pracach dotyczących chorych z otyłością i współistniejącą hiperprolaktynemią stwierdzono podniesione poziomy białka C-re- Tabela 1. Charakterystyka statystyczna grupy badanej. Średnia p cholesterol całkowity [mmol/l] 5,37814815 0,58 cholesterol HDL 1,60444444 0,86 cholesterol LDL 3,22814815 0,82 triglicerydy 1,21296296 0,69 CRP 1,23030303 0,11 Tabela 2. Charakterystyka grupy badanej (czynniki ryzyka miażdżycy). Wyjściowa charakterystyka badanej populacji wiek 17–59 (śr. 31 lat) BMI > 25 kg/m2 11,1% LDL-C > 3 mmol/l 33,3% hipercholesterolemia > 5,2 mmol/l 44,4% choroby układu krążenia 0% cukrzyca 0% palenie tytoniu 7,4% Rycina 2. Zależność między stężeniem prolaktyny (PRL) w osoczu a CRP u pacjentek z hiperprolaktynemią. 350 300 PRL [ng/ml] 250 200 150 100 50 0 -1 r = 0,1369; p = 0,4475 12 0 1 2 3 4 5 6 CRP [mg/l] Małopolski Ośrodek Medycyny Translacyjnej Uniwersytet Jagielloński Collegium Medicum w Krakowie ul. Batorego 3, 31-135 Kraków www.momt.uj.edu.pl [email protected] aktywnego, inne oznaczane markery aktywacji leukocytów jednojądrowych, takie jak: interleukina 6, TNF-α i rozpuszczalna ELAM-1, nie różniły się zaś od grupy kontrolnej [14]. W czasie terapii karbegoliną, lekiem stymulującym receptor D2 i obniżającym poziom prolaktyny, stwierdzono spadek poziomu białka C-reaktywnego i sELAM-1. Sugeruje to rolę prolaktyny w procesie zapalnym w ścianie naczyń [14]. Podobnie w grupie chorych z ostrym zawałem serca, a zwłaszcza z dodatkowo współistniejącą cukrzycą typu 2, stwierdzono dodatnią korelację między poziomem prolaktyny a stężeniem białka C-reaktywnego [15]. Z powyższych badań wynika, że prolaktyna może być dodatkowym czynnikiem prozapalnym u chorych z otyłością i cukrzycą typu 2. W badanej przez nas grupie nie było osób z otyłością i cukrzycą. W innym badaniu dotyczącym chorych z ostrym zawałem serca nie stwierdzono istotnych różnic w poziomie białka C-reaktywnego w porównaniu z grupą kontrolną. Występowała natomiast korelacja między poziomem prolaktyny a poziomem białka C-reaktywnego, co może sugerować, że PRL może odgrywać rolę w reakcji zapalnej u powyższych badanych [16]. W pracy dotyczącej kobiet przed menopauzą z hiperprolaktynemią poziom białka C-reaktywnego był istotnie wyższy niż w grupie kontrolnej oraz uległ normalizacji po leczeniu bromokryptyną [17]. W grupie przez nas badanej nie stwierdzono wyższych poziomów klasycznych lipidowych czynników ryzyka miażdżycy, a mianowicie: cholesterolu całkowitego, cholesterolu LDL i niższych poziomów cholesterolu HDL. Oznacza to, że hiperprolaktynemia raczej nie predysponuje do zaburzeń lipidowych. Pozostaje nadal sprawą otwartą, czy jest niezależnym czynnikiem rozwoju schorzeń układu sercowo-naczyniowego. W jednym z badań – dotyczącym osób z akromegalią – stwierdzono, że synteza i metabolizm lipidów i lipoprotein są regulowane przez szereg hormonów, w tym prolaktynę. Badacze sugerują, że prolaktyna ma nie tylko pośredni, ale także bezpośredni wpływ na metabolizm cholesterolu, natomiast mechanizmy stojące u podstaw tego zaburzenia nie zostały jeszcze wyjaśnione. W przytoczonym badaniu obserwowano wyższy poziom cholesterolu całkowitego, triglicerydów oraz LDL u pacjentek z hiperprolaktynemią niż w grupie chorych ze znormalizowanym poziomem PRL po leczeniu agonistą dopaminy [18]. W kolejnym badaniu Inancli i wsp. obserwowali wpływ kabergoliny na pacjentki z gruczolakiem przysadki. Nastąpił spadek poziomu prolaktyny oraz frakcji cholestero lu LDL po leczeniu [19]. Do podobnych wniosków doszli inni autorzy, którzy stwierdzili, że u pacjentek z hiperprolaktynemią po 6 miesiącach leczenia agonistą receptorów dopaminergicznych nastąpiła nie tylko normalizacja poziomu prolaktyny, ale również znaczny spadek stężenia cholesterolu LDL oraz triglicerydów [20]. Prawdopodobnie korzystne zmiany w profilu lipidowym u pacjentek z hiperprolaktynemią po leczeniu agonistą dopaminy mogą być związane z powrotem funkcji jajników i złagodzeniem niedoboru estrogenów [21]. Należy jednak podkreślić, że w przebiegu hiperprolaktynemii istnieje wiele zaburzeń wpływających negatywnie na profil lipidowy, trudny do ustalenia jest również bezpośredni wpływ PRL na lipidy osocza [22]. Istotnym faktem wynikającym z badania jest tendencja do wyższych poziomów cholesterolu całkowitego, cholesterolu LDL i triglicerydów wraz ze wzrostem poziomu prolaktyny w grupie kobiet z hiperprolaktynemią (korelacja dodatnia). Towarzyszy temu ujemna korelacja w zakresie poziomu cholesterolu HDL i stężenia prolaktyny. Powyższe korelacje u pacjentek z podwyższonym poziomem prolaktyny są analogiczne do zależności między ryzykiem choroby wieńcowej a spektrum lipidowym w odniesieniu do populacji ogólnej. Jak wynika z badania, hiperprolaktynemia nie jest stanem chorobowym predysponującym do rozwoju hiperlipidemii, może jednak wpływać na wzajemny stosunek poszczególnych elementów frakcji lipidów. Wnioski W badanej grupie kobiet nie stwierdzono wpływu hiperprolaktynemii na poziom markera stanu zapalnego, białka C-reaktywnego oraz występowanie hiperlipidemii. W grupie kobiet z hiperprolaktynemią stwierdzono dodatnią korelację między poziomem prolaktyny a stężeniami cholesterolu całkowitego, cholesterolu LDL i triglicerydów oraz ujemną korelację między poziomem prolaktyny a stężeniem cholesterolu HDL w osoczu krwi. Podniesiony poziom prolaktyny może wpływać na poziomy lipoprotein osocza i proces aterogenezy. Podziękowania Projekt został współfinansowany ze środków Narodowego Centrum Nauki przyznanych na podstawie decyzji nr 2011/03/B/NZ4/02454. Małopolski Ośrodek Medycyny Translacyjnej Uniwersytet Jagielloński Collegium Medicum w Krakowie ul. Batorego 3, 31-135 Kraków www.momt.uj.edu.pl [email protected] 13 Adres do korespondencji: prof. dr hab. n. med. Tomasz J. Guzik Małopolski Ośrodek Medycyny Translacyjnej; Katedra i Klinika Chorób Wewnętrznych i Medycyny Wsi, 31-121 Kraków, ul. Skarbowa 1 tel.: (12) 633-00-03, faks: (12) 631-04-40 e-mail: [email protected] Piśmiennictwo: 1. Ignacak A., Kasztelnik M., Śliwa T. et al.: Prolactin-not only lactotrophin. A „new” view of the „old” hormone. J. Physiol. Pharmacol. 2012, 63: 435-443. 2. Reuwer A.Q., Twickler M., Hutten B. et al.: Prolactin levels and the risk of future coronary artery disease in apparently. Circ. Cardiovasc. Gene 2009, 2: 389-395. 3. Stumple K.O., Kolloch R., Higuchi M. et al.: Hiperprolactinemia and antihipertensive effect of bromocriptine in essential hypertension. Lancet 1977, 30: 211-214. 4. Chen B.L., Zhang Z.H., Liu N.B. et al.: Prolactin in normal pregnancy and severe pregnancy-included hypertension. Hunan Yi Ke Da Xue Bao 2001, 26: 67-69. 5. Hilfiker-Kleiner D., Kaminski K., Podewski E. et al.: A cathepsin D-cleaved 16 kDa form of prolactin mediates postpartum cardiomyopathy. Cell 2007, 128: 589-600. 6. Raaz D., Wallaschofski H., Stumpf C. et al.: Increased prolactin in acute coronary syndromes as putative Co-activator of ADP-stimulated P-selectin expression. Horm. Metab. Res 2006, 38: 767-772. 7. Wallaschowski H., Lohmann T., Hild E. et al.: Enhanced platelet activation by prolactin in patients with ischemic stroke. Thromb. Haemost. 2006, 96: 38-44. 8. Page-Wilson G., Smith P.C., Welt C.K.: Prolactin suppresses GNRH but not TSH secretion. Horm. Res 2006, 65: 31-38. 9. Shchelkunova T.A., Morozov I.A., Rubtsov P.M. et al.: Changes in levels of gene expression in human aortal intima during atherogenesis. Biochemistry 2013, 78: 463-470. 10. Bresson J.L., Jeay S., Gagnerault M.C. et al.: Growth hormone (GH) and prolactin receptors in human peripheral blood mononuclear cells: relation with age and GH-binding protein. Endocrinology 1999, 140: 3203-3209. 11. Sun R., Li A.L., Wei H.M. et al.: Expression of prolactin receptor and response to prolactin stimulation of human NK cell lines. Cell Res 2004, 14: 67-73. 12. Sauro M.D., Buckley A.R., Russell D.H. et al.: Prolactin stimulation of protein kinase C activity in rat aortic smooth muscle. Life Sci 1989, 44: 1787-1792. 13. Aziz M.M., Ishihara S., Rumi M.A. et al.: Prolactin induces MFG-E8 production in macrophages via transcription factor C/EBP beta-dependent pathway. Apoptosis 2008, 13: 609-620. 14. Serri O., Li L., Mamputu J.C. et al.: The influences of hyperprolactinemia and obesity on cardiovascular risk markers: effects of cabergoline therapy. Clin. Endocrinol. (Oxf) 2006, 64: 366-370. 15. Elgayar E., Abu-Shady M., Zaki I. et al.: Study of serum prolactin and cardiovascular risk in patients with type 2 diabetes mellitus. Endocrine Abstr. 2011, 25: 157. 16. Reuwer A.Q., van Zaane B., van Wissen M. et al.: Prolactin is involved in the systemic inflammatory response in myocardial infarction. Horm. Metab. Res 2011, 43: 62-65. 17. Yavuz D., Deyneli O., Akpinar I. et al.: Endothelial function, insulin sensitivity and inflammatory markers in hyperprolactinemic pre-menopausal women. Eur. J. Endocrinol. 2003, 149: 187-193. 18. Medić-Stojanoska M., Pletikosić I.: Disturbances of lipid and lipoprotein metabolism in hyperprolactinemia and acromegaly. Med. Pregl. 2009, 62: 91-94. 19. Inancli S.S., Usluogullari A., Ustu Y. et al.: Effect of cabergoline on insulin sensitivity, inflammation and carotid intima media thickness in patients with prolactinoma. Endocrine 2013, 44: 193-199. 20. dos Santos Silva C.M., Barbosa F.R., Lima G.A. et al.: BMI and metabolic profile in patients with prolactinoma before and after treatment with dopamine agonist. Obesity (Silver Spring) 2011, 19: 800-805. 21. Fahy U., Hopton M.I., Hartog M. et al.: The lipoprotein profile of women with hyperprolactinaemic amenorrhoea. Hum. Reprod. 1999, 14: 285-287. 22. Heshmati H.M., Turpin G., de Gennes J.L.: Chronic hyperprolactinemia and plasma lipids in women. Klin. Wochenschr. 1987, 65: 516-519. 14 Małopolski Ośrodek Medycyny Translacyjnej Uniwersytet Jagielloński Collegium Medicum w Krakowie ul. Batorego 3, 31-135 Kraków www.momt.uj.edu.pl [email protected] dr n. med. Grzegorz Osmenda, lek. Grzegorz Wilk, lek. Michał Nowak, dr n. med. Tomasz Śliwa, prof. dr hab. n. med. Tomasz Guzik BADANIA FUNKCJI ŚRÓDBŁONKA NACZYNIOWEGO A NOWE ALGORYTMY STRATYFIKACJI RYZYKA SERCOWO-NACZYNIOWEGO ENDOTHELIAL FUNCTION ASSESSMENTS AND NOVEL ALGORITHMS OF CARDIOVASCULAR RISK STRATIFICATION Streszczenie Mianem dysfunkcji śródbłonka naczyniowego określamy zaburzenie równowagi pomiędzy czynnikami ochronnymi a stresem oksydacyjnym. Charakteryzuje się ono ograniczoną biodostępnością tlenku azotu, a także upośledzoną czynnością rozkurczową naczynia i jest ważnym czynnikiem ryzyka rozwoju miażdżycy oraz incydentów sercowo-naczyniowych. Obecnie najczęściej stosowanymi w badaniach naukowych metodami nieinwazyjnej oceny funkcji śródbłonka są: pomiar rozkurczu naczyń pod wpływem zwiększonego przepływu krwi (FMD, flow-mediated dilatation), obwodowa tonometria tętnicza wykorzystująca zjawisko reaktywnej hiperemii (RH-PAT, reactive hyperemia-peripheral artery tonometry; Endo-PAT) oraz tonometria aplanacyjna analizująca falę ciśnienia obwodowego i centralnego (PWA, pulse wave analysis), a także pomiar prędkości propagacji fali tętna (PWV, pulse wave velocity). Badanie FMD pomimo wysokich wymagań technicznych (doświadczenie ultrasonografisty, powtarzalność między laboratoriami) wykazuje znaczenie prognostyczne wystąpienia miażdżycy i jest szeroko stosowane w badaniach klinicznych. RH-PAT to metoda mniej czuła niż FMD. Na odpowiedź mikronaczyniową na hiperemię podczas badania mogą mieć wpływ czynniki niezależne od śródbłonka, co wymaga dalszych badań. Do pełnej oceny ryzyka miażdżycy i określenia stopnia uszkodzenia narządowego w nadciśnieniu tętniczym stosowane są badania PWA i PWV. W najnowszych doniesieniach podkreśla się istotne znaczenie tych badań w określeniu wartości predykcyjnej choroby wieńcowej i udaru mózgu. Wydaje się, że każde z powyższych badań ma swoje ograniczenia i do całościowej oceny ryzyka sercowo-naczyniowego powinny być rozpatrywane łącznie. Słowa kluczowe: dysfunkcja śródbłonka, miażdżyca, ryzyko sercowo-naczyniowe, FMD, IMT, RH-PAT, PWA, PWV Abstract Endothelial dysfunction is defined as an imbalance between protective factors and oxidative stress. The vessel wall those we characterize them as reduced nitric oxide bioavailability, impaired vascular relaxation. Endothelial dysfunctions is an important risk factor for atherosclerosis and cardiovascular events. Currently, methods most commonly used in research for non-invasive assessment of endothelial function include: assessment of vasodilatation as a result of increased blood flow (FMD, flow-mediated dilatation), peripheral arterial tonometry using a reactive hyperemia (RH-PAT, reactive hyperemia-peripheral artery tonometers; Endo-PAT) and applanation tonometry which analyze central and peripheral pulse wave (PWA, pulse wave analysis), as well as measurement of pulse wave velocity (PWV). The flow-mediated dilatation test, despite the high technical requirements (researchers experience, reproducibility between different laboratories), shows prognostic significance in atherosclerosis and is widely used in clinical practice. RH-PAT is less sensitive than FMD. During test, there are some endothelial independent of factors, that may lead to microvascular reaction related to hyper anemic, which requires further investigation. For a complete assessment of atherosclerosis risk and degree of organ damage in hypertension, PWA and PWV can be recommended. The latest reports show the importance of these tests to predict onset of stroke and coronary heart disease. It seems that each of the above studies has its Małopolski Ośrodek Medycyny Translacyjnej Uniwersytet Jagielloński Collegium Medicum w Krakowie ul. Batorego 3, 31-135 Kraków www.momt.uj.edu.pl [email protected] 15 16 limitations and the overall assessment of cardiovascular risk should include several independent methods together. Key words: endothelial dysfunction, atherosclerosis, cardiovascular risk, FMD, IMT, RH-PAT, PWA, PWV Śródbłonek naczyniowy jest pojedynczą warstwą komórek wyściełającą ścianę naczynia krwionośnego i odgrywającą kluczową rolę w utrzymaniu jego prawidłowej funkcji. Zdrowy śródbłonek wywiera szereg efektów naczynioprotekcyjnych: działa przeciwzapalnie i naczyniorozkurczająco, hamuje aktywację i agregację płytek krwi, a także proliferację i migrację mięśniówki gładkiej [1]. Za wymienione działania śródbłonka odpowiada uwalniany przez niego tlenek azotu (NO), tworzony przez śródbłonkową syntazę tlenku azotu (eNOS). W związku z powyższym dostępność biologiczna NO jest uznawana za ważny wykładnik funkcji śródbłonka. Dysfunkcję śródbłonka obserwuje się już we wczesnych etapach miażdżycy, przed pojawieniem się zmian morfologicznych w tętnicach [2]. W sytuacji zaburzenia równowagi pomiędzy czynnikami ochronnymi a stresem oksydacyjnym stwierdzamy upośledzoną czynność rozkurczową naczynia, określaną mianem dysfunkcji śródbłonka naczyniowego [3]. Wykazano, że nieprawidłowe funkcjonowanie śródbłonka jest czynnikiem prognostycznym rozwoju zdarzeń sercowo-naczyniowych. Stwierdzono upośledzoną czynność endotelium w procesie starzenia, przy zwiększonym stężeniu lipoprotein o niskiej gęstości (LDL, low-density lipoproteins), nadciśnieniu tętniczym, paleniu tytoniu, cukrzycy, ostrych zespołach wieńcowych oraz chorobach autoimmunologicznych (reumatoidalne zapalenie stawów, toczeń rumieniowaty układowy) [4]. W toku badań nad śródbłonkiem naczyniowym rozwinęły się zarówno metody inwazyjne, jak i nieinwazyjne umożliwiające ocenę jego funkcjonowania. Do pierwszej grupy zaliczamy ilościową angiografię z próbami prowokacyjnymi, wewnątrzwieńcową echokardiografię dopplerowską oraz żylną pletyzmografię okluzyjną tętnicy ramiennej. Badania te wymagają pracowni hemodynamicznej, są inwazyjne, kosztowne i obarczone wysokim ryzykiem powikłań, co uniemożliwia zastosowanie ich na szeroką skalę w dużych populacjach pacjentów. Funkcję śródbłonka można także określić ex vivo na wyizolowanych krążkach naczyniowych, dodając acetylocholinę i oceniając rozkurcz naczynia [5]. W związku z tym pojawiły się mniej inwazyjne i tańsze techniki obrazujące ocenę funkcji endotelium. Spośród nich najczęściej stosowaną metodą jest obrazowanie tętnicy ramiennej w badaniu ultrasonograficznym, umożliwiające pomiar wielkości jej rozkurczu w zależności od wzrostu przepływu krwi (FMD). Innymi, nieinwazyjnymi technikami oceny funkcji śródbłonka są: tonometria tętnic obwodowych w warunkach reaktywnego przekrwienia (RH-PAT) oraz tonometria aplanacyjna, analizująca falę ciśnienia obwodowego i centralnego (PWA), a także pomiar prędkości propagacji fali tętna (PWV). Kolejnymi narzędziami stosowanymi w badaniach śródbłonka są pozytonowa tomografia emisyjna (PET, positron emission tomography) i rezonans magnetyczny (MR, magnetic resonance) serca. Do oceny stopnia zaawansowania miażdżycy służy pomiar grubości kompleksu intima–media tętnicy szyjnej (IMT, intima–media thickness). Markerami biochemicznymi dysfunkcji śródbłonka są: endotelina 1, cząsteczki adhezyjne – selektyna E (CD62E) i selektyna P (CD62P), cząsteczki przylegania międzykomórkowego (ICAM-1), naczyniowe cząsteczki przylegania (VCAM-1) oraz interleukina 6 (IL-6), czynnik martwicy guza (TNF-α), metaloproteinazy i białko C-reaktywne (CRP). W ostatnim czasie pojawia się również coraz więcej doniesień dotyczących wpływu mikroRNA na patofizjologię komórek śródbłonka [6]. Funkcję śródbłonka naczyniowego oceniamy przez pomiar FMD, który polega na określeniu zmiany średnicy naczynia tętniczego w wyniku przywrócenia w nim przepływu krwi (w trakcie reaktywnej hiperemii), po poprzedzającym okresie 5-minutowego zatrzymania przepływu krwi w tym naczyniu [7–9]. Badanie FMD wykonuje się zgodnie z protokołem Celermajera [10]. Zgodnie z literaturą w badaniu przyjęto, że 7–10% rozszerzalności naczynia zależnej od funkcji śródbłonka stanowi normę dla ludzi zdrowych [11, 12]. Aby Małopolski Ośrodek Medycyny Translacyjnej Uniwersytet Jagielloński Collegium Medicum w Krakowie ul. Batorego 3, 31-135 Kraków www.momt.uj.edu.pl [email protected] wykluczyć występowanie u chorych zaburzeń komórek mięśni gładkich naczyń, określana jest także średnica naczynia po podjęzykowym podaniu nitrogliceryny (NMD, nitroglycerin-mediated dilatation). W wytycznych Europejskiego Towarzystwa Kardiologicznego podkreślono znaczenie oceny funkcji śródbłonka metodami nieinwazyjnymi, w tym FMD [13]. Z dostępnej literatury wynika, że obniżone wartości FMD cechują się 71-procentową czułością i 81-procentową swoistością w przewidywaniu wystąpienia choroby niedokrwiennej serca [14]. Liczne prace ukazują związek FMD z wieloma czynnikami ryzyka chorób sercowo-naczyniowych. Zaobserwowano zależność pomiędzy obniżonym FMD a hipercholesterolemią, paleniem tytoniu, cukrzycą typu 2 oraz obciążeniem rodzinnym chorobami sercowo-naczyniowymi [7, 15–17]. Badania kliniczne wykazały wyraźne związki dysfunkcji śródbłonka naczyniowego z zaawansowaniem miażdżycy. Mniejszy procent rozkurczu tętnicy ramiennej w pomiarach FMD koreluje ze wzrostem grubości kompleksu intima–media tętnic szyjnych, który jest najczęściej stosowanym obrazowym wykładnikiem miażdżycy [9]. W 2014 r. w badaniu wykonanym na 80 pacjentach, u których przeprowadzono pomiar FMD i RH-PAT, a następnie koronarografię, wykazano, że wynik powyższych nieinwazyjnych badań był istotnie niższy u pacjentów z wielonaczyniową chorobą wieńcową [18]. Zaobserwowano także poprawę funkcji śródbłonka i wartości procentowej FMD przy stosowaniu statyn [19]. Pomiar funkcji śródbłonka metodą tonometrii tętnic obwodowych w warunkach reaktywnego przekrwienia wykonywany jest za pomocą urządzenia Endo-PAT 2000 (Itamar Medical, Israel). Nieinwazyjny system Endo-PAT 2000 zawiera przyrząd pomiarowy wraz z czujnikami wykorzystującymi technologię pletyzmograficzną, które służą do pomiaru wielkości i dynamiki zmian napięcia tętniczego w obwodowych łożyskach naczyniowych. Pomiar jest automatycznie analizowany poprzez dołączony do urządzenia program, a wynik w postaci wskaźnika reaktywnego przekrwienia (LnRHI, natural logarithm of reactive hyperemia index) stanowi rezultat pomiaru. Każde badanie jest przeprowadzone ściśle według algorytmu dostarczonego przez producenta urządzenia oraz w zgodności z dostępną literaturą [13, 20–22]. Metoda RH-PAT stanowi przedmiot rosnącej liczby badań naukowych, w których uznaje się ją za dobry wskaźnik czynności śródbłonka i ryzyka chorób sercowo-naczyniowych. W publikacji Bonettiego i wsp. analiza przeprowadzona na grupie 94 osób wykazała, że badanie RH-PAT cechuje się około 80-procentową czułością i podobną swoistością przewidywania dysfunkcji śródbłonka naczyniowego naczyń wieńcowych w porównaniu z badaniami angiograficznymi tych naczyń [23]. Toggweiler i wsp. zbadali powyższą metodą 341 pacjentów z bólem w klatce piersiowej i stwierdzili 33-procentową częstość dysfunkcji śródbłonka u pacjentów bez choroby wieńcowej, 46-procentową – wśród pacjentów ze stabilną chorobą wieńcową i 58-procentową – wśród chorych z ostrą chorobą wieńcową [24]. Metoda RH-PAT znajduje zastosowanie również w badaniach prospektywnych (follow-up). Na podstawie wykorzystania omawianej techniki badawczej w 7-letniej obserwacji wykazano związek między dysfunkcją śródbłonka a ryzykiem wystąpienia zdarzeń sercowo-naczyniowych. Zaobserwowano, że niski wskaźnik reaktywnego przekrwienia (LnRHI) jest niezależnym markerem występowania niepożądanych zdarzeń sercowo-naczyniowych [25]. W dostępnej literaturze występują badania oceniające korelację zaburzenia funkcji śródbłonka mierzonej za pomocą metody RH-PAT z poszczególnymi czynnikami ryzyka rozwoju miażdżycy [24, 26–28]. W pierwszym kwartale 2015 r. ukazała się praca, w której stwierdzono istotną zależność pomiędzy nieprawidłową masą ciała a wskaźnikiem LnRHI w badaniu RH-PAT [29]. Do nieinwazyjnych technik oceny zaburzeń funkcji naczyń krwionośnych zaliczamy także analizę fali ciśnienia obwodowego i centralnego (PWA) oraz pomiar prędkości propagacji fali tętna (PWV) z zastosowaniem tonometrii aplanacyjnej. Pomiary ciśnienia tętna, rozumianego jako różnica pomiędzy ciśnieniem skurczowym a rozkurczowym, a także prędkości fali tętna są istotnymi wskaźnikami sztywności ściany naczyń tętniczych. Badanie polega na rejestracji fali tętna na tętnicy promieniowej, szyjnej i udowej z równoczesną analizą matematyczną otrzymanych danych. Wskaźnik prędkości fali tętna (PWV) po raz pierwszy został opisany w równaniu Moënsa-Kortewega [30]. Wartość wskaźnika PWV wiąże się bezpośrednio z nadmierną sztywnością ściany naczynia i jest czynnikiem modyfikowalnym, związanym z gospodarką sodu w organizmie, na którą wpływ mają: dieta, diuretyki czy preparaty blokujące układ renina–angiotensyna [31]. Zgodnie z wytycznymi leczenia nadciśnienia tętniczego opublikowanymi przez Europejskie Towarzystwo Kardiologiczne i Europejskie Towarzystwo Nadciśnienia Tętniczego w 2013 r. wskaźnik PWV > 10 m/s jest uznawany za czynnik asymptomatycznego uszkodzenia narządowego [32]. Małopolski Ośrodek Medycyny Translacyjnej Uniwersytet Jagielloński Collegium Medicum w Krakowie ul. Batorego 3, 31-135 Kraków www.momt.uj.edu.pl [email protected] 17 Dimitriadis i wsp. w 2012 r., opisując wyniki 6-letniego badania obserwacyjnego, wykazali, że u pacjentów z nadciśnieniem tętniczym PWV jest silnym, niezależnym czynnikiem prognostycznym incydentów sercowo-naczyniowych. Po przeanalizowaniu grupy 1128 pacjentów zaobserwowano znamienną statystycznie korelację pomiędzy wyjściowo wysokim poziomem PWV a wystąpieniem udaru mózgu [33]. W badaniu wykonanym na grupie 155 osób z potwierdzoną chorobą niedokrwienną serca wykazano, że ocena PWV jest istotnym nieinwazyjnym predyktorem nasilenia choroby wieńcowej [34]. Kolejnym wskaźnikiem wykorzystywanym do oceny sztywności naczyń i tym samym funkcji śródbłonka jest augmentation index (AIx) [35]; jego wartość służy do oceny stopnia zaawansowania miażdżycy. Wykazano związek pomiędzy wskaźnikiem AIx a skalą SYNTAX, stosowaną do inwazyjnej oceny zaawansowania zmian w naczyniach wieńcowych [36]. Badaniem oceniającym stopień zaawansowania miażdżycy w tętnicach jest metoda ultrasonograficznego pomiaru grubości kompleksu błony wewnętrznej i środkowej (IMT). Pomiar wykonuje się zgodnie z powszechnie przyjętym standardem, tj. co mniej więcej 1 cm, rozpoczynając 2 cm poniżej opuszek tętnic szyjnych wspólnych, z pominięciem obszarów widocznych blaszek miażdżycowych [37–39]. Za normę dla IMT uznawana jest wartość < 0,9 mm. Jeżeli grubość kompleksu jest ≥ 0,9 mm, interpretuje się ją jako nieprawidłową [40]. IMT tętnic szyjnych silnie koreluje z zaawansowaniem zmian miażdżycowych w tętnicach wieńcowych, co wykazali Enderle i Schroeder [41]. Zaobserwowano także, iż u pacjentów z cukrzycą zwiększona grubość kompleksu IMT i wyraźnie obniżona wartość FMD wskazują na wysokie ryzyko przyszłych incydentów sercowo-naczyniowych, a ponadto stwierdzono, że nieprawidłowe wartości obu wskaźników korelują z wywiadem rodzinnym przedwczesnych zawałów serca [42]. Nieinwazyjne metody oceny funkcji śródbłonka mają znaczenie diagnostyczne, prognostyczne i terapeutyczne w leczeniu chorób układu krążenia. Dysfunkcja śródbłonka pozwala ocenić ryzyko zdarzeń sercowo-naczyniowych i zidentyfikować osoby obarczone największym ryzykiem. Jednak obecnie żadna z przedstawionych metod nie jest rutynowo stosowana w pracy lekarza praktyka. Na podstawie dotychczasowych danych medycznych wyraża się pogląd, że wartość prognostyczna dysfunkcji śródbłonka w ocenie całkowitego ryzyka sercowo-naczyniowego wymaga dalszych badań. Podziękowania Projekt został współfinansowany ze środków Narodowego Centrum Nauki przyznanych na podstawie decyzji numer 2011/03/B/NZ4/02454 oraz środków UE w ramach projektu „SPIN – Model Transferu Innowacji w Małopolsce”. Adres do korespondencji: prof. dr hab. n. med. Tomasz Guzik Małopolski Ośrodek Medycyny Translacyjnej, Katedra i Klinika Chorób Wewnętrznych i Medycyny Wsi, Collegium Medicum Uniwersytetu Jagiellońskiego 31-121 Kraków, ul. Skarbowa 1 tel.: (12) 633-00-03, faks: (12) 631-04-40 e-mail: [email protected] Piśmiennictwo 1. Arnal J.F., Dinh-Xuan A.T., Pueyo M. et al.: Endothelium-derived nitric oxide and vascular physiology and pathology. Cell. Mol. Life Sci. 1999, 55: 1078-1087. 2. Abrams J.: Role of endothelial dysfunction in coronary artery disease. Am. J. Cardiol. 1997, 79: 2-9. 3. Schramm A., Matusik P., Osmenda G. et al.: Targeting NADPH oxidases in vascular pharmacology. Vascular Pharmacology 2012, 56: 216-231. 4. Matusik P., Guzik B., Weber C. et al.: Do we know enough about the immune pathogenesis of acute coronary syndromes to improve clinical practice? Thrombosis and Haemostasis 2012, 108: 443-456. 5. Guzik T.J., Sadowski J., Guzik B. et al.: Coronary artery superoxide production and nox isoform expression in human coronary artery disease. Arteriosclerosis, Thrombosis, And Vascular Biology 2006, 26: 333-339. 6. Staszel T., Zapala B., Polus A. et al.: Role of microRNAs in endothelial cell pathophysiology. Polskie Archiwum Medycyny Wewnętrznej 2011, 121: 361-366. 7. Celermajer D.S., Sorensen K.E., Bull C. et al.: Endothelium-dependent dilation in the systemic arteries of asymptomatic subjects relates to coronary risk factors and their interaction. J. Am. Coll. Cardiol. 1994, 24: 1468-1474. 8. Anderson T.J., Uehata A., Gerhard M.D. et al.: Close relation of endothelial function in the human coronary and peripheral circulations. J. Am. Coll. Cardiol. 1995, 26: 1235-1241. 9. Hashimoto M., Eto M., Akishita M. 18 Małopolski Ośrodek Medycyny Translacyjnej Uniwersytet Jagielloński Collegium Medicum w Krakowie ul. Batorego 3, 31-135 Kraków www.momt.uj.edu.pl [email protected] et al.: Correlation between flow-mediated vasodilatation of the brachial artery and intima-media thickness in the carotid artery in men. Arterioscler. Thromb. Vasc. Biol. 1999, 19: 2795-2800. 10. Corretti M.C., Anderson T.J., Benjamin E.J. et al.: Guidelines for the ultrasound assessment of endothelial-dependent flow-mediated vasodilation of the brachial artery: a report of the International Brachial Artery Reactivity Task Force. J. Am. Coll. Cardiol. 2002, 39: 257-265. 11. Faulx M.D., Wright A.T., Hoit B.D.: Detection of endothelial dysfunction with brachial artery ultrasound scanning. Am. Heart J. 2003, 145: 943-951. 12. Kuvin J.T., Patel A.R., Karas R.H.: Need for standardization of noninvasive assessment of vascular endothelial function. Am. Heart J. 2001, 141: 327-328. 13. Lekakis J., Abraham P., Balbarini A. et al.: Methods for evaluating endothelial function: a position statement from the European Society of Cardiology Working Group on Peripheral Circulation. Eur. J. Cardiovasc. Prev. Rehabil. 2011, 18: 775-789. 14. Schroeder S., Enderle M.D., Ossen R. et al.: Noninvasive determination of endothelium-mediated vasodilation as a screening test for coronary artery disease: pilot study to assess the predictive value in comparison with angina pectoris, exercise electrocardiography, and myocardial perfusion imaging. Am. Heart J. 1999, 138: 731-739. 15. Gokce N., Keaney J.F., Jr., Hunter L.M. et al.: Risk stratification for postoperative cardiovascular events via noninvasive assessment of endothelial function: a prospective study. Circulation 2002, 105: 1567-1572. 16. Ifrim S., Vasilescu R.: Early detection of atherosclerosis in type 2 diabetic patients by endothelial dysfunction and intima-media thickness. Rom. J. Intern. Med. 2004, 42: 343-354. 17. Clarkson P., Celermajer D.S., Donald A.E. et al.: Impaired vascular reactivity in insulin-dependent diabetes mellitus is related to disease duration and low density lipoprotein cholesterol levels. J. Am. Coll. Cardiol. 1996, 28: 573-579. 18. Woo J.S., Jang W.S., Kim H.S. et al.: Comparison of peripheral arterial tonometry and flow-mediated vasodilation for assessment of the severity and complexity of coronary artery disease. Coronary Artery Disease 2014, 25: 421-426. 19. Altun I., Oz F., Arkaya S.C. et al.: Effect of statins on endothelial function in patients with acute coronary syndrome: a prospective study using adhesion molecules and flow-mediated dilatation. Journal of Clinical Medicine Research 2014, 6: 354-361. 20. Moerland M., Kales A.J., Schrier L. et al.: Evaluation of the EndoPAT as a tool to assess endothelial function. Int. J. Vasc. Med. 2012, 2012: 904141. 21. Ayer J.G., Harmer J.A., Steinbeck K. et al.: Postprandial vascular reactivity in obese and normal weight young adults. Obesity (Silver Spring) 2010, 18: 945-951. 22. Dhindsa M., Sommerlad S.M., DeVan A.E. et al.: Interrelationships among noninvasive measures of postischemic macro- and microvascular reactivity. J. Appl. Physiol. 2008, 105: 427-432. 23. Bonetti P.O., Pumper G.M., Higano S.T. et al.: Noninvasive identification of patients with early coronary atherosclerosis by assessment of digital reactive hyperemia. J. Am. Coll. Cardiol. 2004, 44: 2137-2141. 24. Toggweiler S., Schoenenberger A., Urbanek N. et al.: The prevalence of endothelial dysfunction in patients with and without coronary artery disease. Clin. Cardiol. 2010, 33: 746-752. 25. Rubinshtein R., Kuvin J.T., Soffler M. et al.: Assessment of endothelial function by non-invasive peripheral arterial tonometry predicts late cardiovascular adverse events. Eur. Heart J. 2010, 31: 1142-1148. 26. Bonetti P.O., Lardi E., Geissmann C. et al.: Effect of brief secondhand smoke exposure on endothelial function and circulating markers of inflammation. Atherosclerosis 2011, 215: 218-222. 27. Kuvin J.T., Patel A.R., Sliney K.A. et al.: Assessment of peripheral vascular endothelial function with finger arterial pulse wave amplitude. Am. Heart J. 2003, 146: 168-174. 28. Hamburg N.M., Keyes M.J., Larson M.G. et al.: Cross-sectional relations of digital vascular function to cardiovascular risk factors in the Framingham Heart Study. Circulation 2008, 117: 2467-2474. 29. Pareyn A., Allegaert K., Verhamme P. et al.: Impaired endothelial function in adolescents with overweight or obesity measured by peripheral artery tonometry. Pediatric Diabetes 2015, 16: 98-103. 30. Arrebola-Moreno A.L., Laclaustra M., Kaski J.C.: Noninvasive assessment of endothelial function in clinical practice. Revista Espanola de Cardiologia 2012, 65: 80-90. 31. Mitchell G.F., Hwang S.J., Vasan R.S. et al.: Arterial stiffness and cardiovascular events: the Framingham Heart Study. Circulation 2010, 121: 505-511. 32. Mancia G., Fagard R., Narkiewicz K. et al.: 2013 ESH/ESC Guidelines for the management of arterial hypertension: the Task Force for the management of arterial hypertension of the European Society of Hypertension (ESH) and of the European Society of Cardiology (ESC). Journal of Hypertension 2013, 31: 1281-1357. 33. Dimitriadis K., Tsioufis C., Kasiakogias A. et al.: Abstract 15300: Pulse Wave velocity as a predictor of stroke but not coronary artery disease in essential hypertension: data from a Greek 6-year follow-up study. Circulation 2012, 126: A15300. 34. Munoz-Tsorrero J.F., Tardio-Fernandez M., Valverde-Valverde J.M. et al.: Pulse wave velocity in four extremities for assessing cardiovascular risk using a new device. Journal of Clinical Hypertension 2014, 16: 378-384. 35. Stoner L., Young J.M., Fryer S.: Assessments of arterial stiffness and endothelial function using pulse wave analysis. International Journal of Vascular Medicine 2012, 2012: 903107. 36. Tanindi A., Erkan A.F., Alhan A. et al.: Central pulse pressure amplification is associated with more extensive and severe coronary artery disease. Scandinavian Cardiovascular Journal 2014, 48: 167-175. 37. Pignoli P., Tremoli E., Poli A. et al.: Intimal plus medial thickness of the arterial wall: a direct measurement with ultrasound imaging. Circulation 1986, 74: 1399-1406. 38. Bots M.L., Hoes A.W., Koudstaal P.J. et al.: Common carotid intima-media thickness and risk of stroke and myocardial infarction: the Rotterdam Study. Circulation 1997, 96: 1432-1437. 39. Mukherjee D., Yadav J.S.: Carotid artery intimal-medial thickness: indicator of atherosclerotic burden and response to risk factor modification. Am. Heart. J. 2002, 144: 753-759. 40. Mancini G.B., Dahlof B., Diez J.: Surrogate markers for cardiovascular disease: structural markers. Circulation 2004, 109: IV22-30. 41. Enderle M.D., Schroeder S., Ossen R. et al.: Comparison of peripheral endothelial dysfunction and intimal media thickness in patients with suspected coronary artery disease. Heart 1998, 80: 349-354. 42. Juonala M., Viikari J.S., Laitinen T. et al.: Interrelations between brachial endothelial function and carotid intima-media thickness in young adults: the cardiovascular risk in young Finns study. Circulation 2004, 110: 2918-2923. Małopolski Ośrodek Medycyny Translacyjnej Uniwersytet Jagielloński Collegium Medicum w Krakowie ul. Batorego 3, 31-135 Kraków www.momt.uj.edu.pl [email protected] 19 dr n. med. Joanna Sulicka-Grodzicka, prof. dr hab. n. med. Andrzej Surdacki CZYNNIKI RYZYKA CHORÓB UKŁADU KRĄŻENIA U MŁODYCH PACJENTÓW PO LECZENIU CHOROBY NOWOTWOROWEJ W DZIECIŃSTWIE CARDIOVASCULAR RISK FACTORS IN YOUNG CHILDHOOD CANCER SURVIVORS Streszczenie Abstract Postępy w onkologii pediatrycznej spowodowały znaczący wzrost liczby dorosłych, którzy w dzieciństwie byli leczeni z powodu choroby nowotworowej. Pięcioletnia przeżywalność u dzieci, które w latach 1996–2003 zachorowały na ostrą białaczkę limfoblastyczną, wynosi średnio 87% w porównaniu z 57% w latach 70. XX wieku. Liczbę dorosłych leczonych w dzieciństwie z powodu choroby nowotworowej szacuje się w Stanach Zjednoczonych na 420 000. Niekorzystne zdarzenia sercowo-naczyniowe związane ze stosowaniem antracyklin i radioterapii śródpiersia są główną przyczyną śmiertelności niezwiązanej z chorobami nowotworowymi w tej grupie pacjentów. Stwierdza się u nich także większą częstość występowania klasycznych czynników ryzyka sercowo-naczyniowego. Ryzyko zgonów z powodu chorób układu krążenia jest u nich kilkakrotnie wyższe w porównaniu z populacją ogólną w tym samym wieku, także w odległym czasie po zakończeniu terapii nowotworu. Prewencja powikłań wynikających z kardiotoksyczności leczenia u tych pacjentów jest konieczna w celu poprawy odległego rokowania. Słowa kluczowe: kardiotoksyczność, antracykliny, radioterapia, późne powikłania, czynniki ryzyka sercowo-naczyniowego Progress in the childhood cancer treatment has resulted in the significant number of adults who are cancer survivors. A 5-year survival rate for children treated for acute lymphoblastic leukemia between 1996–2003 increased to around 87% compared to 57% in the seventies of the twentieth century. The estimated number of childhood cancer survivors in the United States is 420 000. The leading cause of non-cancer mortality in adult patients treated for childhood malignancy are adverse cardiovascular events largely related to anthracycline and chest radiation exposure. Survivors have an increased frequency of traditional cardiovascular risk factors as well. The risk of cardiovascular death is several times higher with the reference to healthy population, even long term after finishing treatment. Prevention is required to improve longterm prognosis. Key words: cardiotoxicity, anthracyclines, radiotherapy, late effects, cardiovascular risk factors Wstęp nia ze strony układu sercowo-naczyniowego [1]. Wśród nowotworów związanych z najwyższym ryzykiem późnych powikłań znajdują się: nowotwory kości, ośrodkowego układu nerwowego, chłoniaki ziarnicze oraz ostre białaczki. Do powikłań późnych zaliczane są objawy, które pojawiły się lub utrzymują się po 5 latach od zakończenia Osoby wyleczone z choroby nowotworowej są narażone na zwiększone ryzyko późnych powikłań związanych z chorobą i ze stosowanym leczeniem onkologicznym. Należą do nich przede wszystkim inne nowotwory, zaburzenia endokrynologiczne i neurologiczne, ale także powikła- 20 Małopolski Ośrodek Medycyny Translacyjnej Uniwersytet Jagielloński Collegium Medicum w Krakowie ul. Batorego 3, 31-135 Kraków www.momt.uj.edu.pl [email protected] leczenia. Szacuje się, że u ponad 60% pacjentów wystąpi przynajmniej jedno późne powikłanie leczenia, a u ponad 40% pacjentów nawet po 30 latach od zakończenia leczenia mogą się pojawić ciężkie powikłania zagrażające życiu [2]. Wyższa śmiertelność w tej grupie chorych wynika najczęściej z nawrotu nowotworu i występowania wtórnych nowotworów. Należy podkreślić, że jedną z najczęstszych przyczyn śmierci niezwiązanej z nowotworami wśród osób dorosłych leczonych w dzieciństwie z powodu choroby nowotworowej są powikłania sercowo-naczyniowe [3]. Ryzyko zgonów związanych z chorobami układu krążenia jest ponad 8–10-krotnie większe w porównaniu z populacją ogólną w tym samym wieku, nawet po 25 latach od zakończenia terapii nowotworu [4, 5]. Najwięcej danych dotyczących powikłań u osób leczonych w dzieciństwie z powodu nowotworów pochodzi z Childhood Cancer Survivor Study (CCSS). Ten amerykański rejestr jest obserwacyjnym badaniem wieloośrodkowym prowadzonym w grupie ponad 14 000 osób, które przed 21. r.ż. w latach 1970–1986 były leczone z powodu choroby nowotworowej (m.in. nowotworów mózgu, białaczek, chłoniaków, guzów kości) i przeżyły co najmniej 5 lat od zakończenia terapii. W trakcie wieloletniej obserwacji częściej w porównaniu z rodzeństwem występowały u nich: niewydolność serca (HR 5,9; 95% CI: 3,4–9,6), zawał serca (HR 5,0; 95% CI: 2,3–10,4), choroby osierdzia (HR 6,3; 95% CI: 3,3–11,9) oraz wady zastawkowe (HR 4,8; 95% CI: 3,0–7,6) [6]. Częstość występowania ciężkich i zagrażających życiu zdarzeń u pacjentów poddanych leczeniu choroby nowotworowej w dzieciństwie jest istotnie większa niż u ich zdrowego rodzeństwa (53,5% vs 19,8%) do wieku 50 lat. Ryzyko jest większe u osób powyżej 35. r.ż. w porównaniu z pacjentami pomiędzy 20. a 34. r.ż. [7]. Najczęstsze powikłania terapii dotyczące układu sercowo-naczyniowego to: kardiomiopatia rozstrzeniowa i restrykcyjna, zapalenie osierdzia, niewydolność serca, wady zastawkowe, zaburzenia rytmu serca i przedwczesna choroba niedokrwienna serca. Powikłania spowodowane są najczęściej stosowaniem w leczeniu antracyklin oraz radioterapią okolicy szyi i śródpiersia. Powikłania sercowo-naczyniowe związane ze stosowanym leczeniem onkologicznym Antracykliny są wykorzystywane w wielu schematach chemioterapii nowotworów wieku dziecięcego. Niestety ich stosowanie wiąże się z kardiotoksycznością, która jest istotnym późnym powikłaniem u dorosłych leczonych w dzieciństwie. W metaanalizie badań porównujących chemioterapię z użyciem antracyklin z leczeniem bez ich zastosowania stwierdzono istotnie zwiększone ryzyko uszkodzenia mięśnia sercowego (OR 5,43; 95% CI: 2,34–12,62) [8]. Przewlekła kardiotoksyczność antracyklin związana jest przede wszystkim z występowaniem kardiomiopatii, manifestującej się początkowo jako asymptomatyczna dysfunkcja rozkurczowa lub skurczowa lewej komory, u dzieci występująca z częstością 18–57% [9, 10], która z czasem może ulec progresji do objawowej niewydolności serca. Niektórzy autorzy sugerują związek wystąpienia ostrego uszkodzenia mięśnia sercowego (do dwóch tygodni od zakończenia leczenia) z ryzykiem wystąpienia i z ciężkością późnej dysfunkcji lewej komory [11]. Ryzyko kardiotoksyczności zależy od kumulacyjnej dawki antracyklin, płci, wieku i czasu od zakończenia leczenia. Jest większe u młodszych dzieci i u kobiet [12], wzrasta wraz z upływem czasu od zakończenia leczenia oraz przy kumulacyjnej dawce antracyklin powyżej 250–300 mg/m2 [13, 14]. Jednak nawet małe dawki kumulacyjne antracyklin mogą prowadzić do subklinicznych zaburzeń struktury lewej komory. W grupie pacjentów, którzy otrzymali antracykliny w dawce < 100 mg/m2 zaobserwowano redukcję grubości tylnej ściany lewej komory [15], co może się przyczynić do wystąpienia u tych pacjentów niewydolności serca w odległym czasie od zakończenia leczenia. U 38% dzieci będących w obserwacji przez 10 i więcej lat stwierdzono pogorszenie parametrów echokardiograficznych w porównaniu z 18% w grupie będącej w obserwacji poniżej 10 lat [12]. Lipshultz i wsp. [16] w grupie 115 dzieci, które zakończyły leczenie ostrej białaczki limfoblastycznej (ALL, acute lymphoblastic leukemia) 1–15 lat wcześniej (mediana 6,5 roku), zaobserwowali wzrost końcowoskurczowego napięcia ściany lewej komory lub zaburzenia kurczliwości aż u 57% pacjentów. Kumulacyjna dawka antracyklin i wiek poniżej 4 lat w trakcie leczenia były w tym badaniu najsilniejszymi czynnikami predykcyjnymi wystąpienia powyższych zaburzeń. Podobne zależności zaobserwowali Sorensen i wsp. [17] w grupie 184 pacjentów po zakończeniu leczenia ALL i guza Wilmsa. Kardiotoksyczność dotyczy nawet do 20% osób 15–20 lat po zakończeniu leczenia choroby nowotworowej [10]. W opublikowanej niedawno analizie pacjentów z badania CCSS stwierdzono występowanie niewydolności serca u 2,8% osób przed 40. r.ż. z wywiadem choroby nowotworowej w dzieciństwie, w porównaniu z 0,3% w grupie kontrolnej zdrowego ro- Małopolski Ośrodek Medycyny Translacyjnej Uniwersytet Jagielloński Collegium Medicum w Krakowie ul. Batorego 3, 31-135 Kraków www.momt.uj.edu.pl [email protected] 21 dzeństwa. Na podstawie płci, wieku w momencie diagnozy, dawki kumulacyjnej antracyklin i dawki zastosowanej w radioterapii śródpiersia stworzony został model oceny ryzyka wystąpienia niewydolności serca przed 40. r.ż. (CCSS-CHF, Childhood Cancer Survivor Study – Congestive Heart Failure). Ryzyko oceniane jest jako niskie (0,5%), umiarkowane (2,4%) i wysokie (11,7%). W modelu tym nie zostały jednak uwzględnione klasyczne czynniki ryzyka sercowo-naczyniowego, co ogranicza jego zastosowanie jedynie do grupy młodych pacjentów, u których odgrywają one mniejszą rolę (< 30. r.ż.) [18]. Doniesienia z ostatnich lat wskazują na wpływ polimorfizmu genów (m.in. CBR3, NQO1) na podatność na wystąpienie kardiotoksyczności indukowanej antracyklinami [19], co może tłumaczyć różnice w częstości powikłań obserwowanych w różnych grupach chorych. Niekorzystne działanie antracyklin wynika z uszkodzenia miocytów prawdopodobnie poprzez zwiększoną produkcję wolnych rodników i zwiększenie stresu oksydacyjnego przy jednoczesnym zmniejszeniu poziomu endogennych enzymów antyoksydacyjnych, takich jak peroksydaza glutationowa, co prowadzi do apoptozy kardiomiocytów. Ponadto antracykliny wpływają bezpośrednio na metabolizm żelaza, co prowadzi do jego akumulacji w kardiomiocytach [20]. Deksrazoksan, wiążąc żelazo, wpływa hamująco na produkcję wolnych rodników i może zapobiegać uszkodzeniu mięśnia sercowego przez antracykliny [21]. Kardiotoksyczność spowodowana przez antracykliny jest nieodwracalna i zależna, jak wspomniano powyżej, od dawki kumulacyjnej. To tzw. kardiotoksyczność typu I, związana z produkcją wolnych rodników, która prowadzi do apoptozy miocytów. Obecnie uważa się, że w mechanizmie kardiotoksyczności doksorubicyny istotną rolę odgrywa także topoizomeraza 2 (Top2). Podjednostka Top2α ulega wysokiej ekspresji w komórkach o dużej aktywności proliferacyjnej, m.in. w komórkach nowotworowych. W mięśniu sercowym przeważa natomiast ekspresja podjednostki Top2β, która prawdopodobnie jest odpowiedzialna za kardiotoksyczność związaną z doksorubicyną [22]. Do innych leków kardiotoksycznych stosowanych w chemioterapii należą: antymetabolity (metotreksat, arabinozyd cytozyny), alkaloidy (winkrystyna), asparaginaza i leki alkilujące (cyklofosfamid). Leki te zdecydowanie rzadziej prowadzą do powikłań w układzie sercowo-naczyniowym, które, jeśli wystąpią, mają nagły przebieg. Cyklofosfamid może incydentalnie prowadzić do wystąpienia niewydolności serca i zapalenia mięśnia sercowego, zwykle w ciągu pierwszych dwóch 22 tygodni po leczeniu [23]. Do rzadkich powikłań leczenia arabinozydem cytozyny należy zapalenie osierdzia [24]. Istnieją pojedyncze doniesienia dotyczące wystąpienia zawału mięśnia sercowego i zaburzeń rytmu serca związanych ze stosowaniem metotreksatu [25] oraz winkrystyny [26] i asparaginazy [25], jednakże nie potwierdzono ich związku z późnymi powikłaniami kardiotoksycznymi. Kardiotoksyczność radioterapii wiąże się przede wszystkim z napromienianiem okolicy śródpiersia. Manifestuje się występowaniem zapalenia osierdzia, kardiomiopatii, wad zastawkowych, szczególnie dotyczących zastawki mitralnej i aortalnej, choroby niedokrwiennej serca i zaburzeń w układzie przewodzącym. Czynniki ryzyka wystąpienia powikłań to przede wszystkim: wyższa dawka promieniowania, dłuższy czas od radioterapii, płeć żeńska i młodszy wiek w trakcie ekspozycji. Swerdlow i wsp. stwierdzili zwiększony współczynnik śmiertelności u pacjentów poddanych chemioterapii z zastosowaniem antracyklin oraz nadprzeponowej radioterapii w porównaniu z populacją generalną (2,3; 95% CI: 0,9–4,8) [27]. Prawdopodobny mechanizm uszkodzenia naczyń przez promieniowanie jonizujące jest związany z tworzeniem wolnych rodników, prowadzącym do uszkodzenia śródbłonka i zapalenia sprzyjających miażdżycy. Wysokie dawki promieniowania stosowane w radioterapii okolicy szyi mogą z kolei prowadzić do przedwczesnej miażdżycy tętnic szyjnych i udarów mózgu. U pacjentów poddanych radioterapii ośrodkowego układu nerwowego w trakcie leczenia białaczki, w tym u ponad 4300 dzieci z ostrą białaczką limfoblastyczną, stwierdzono większe ryzyko wystąpienia udaru mózgu w porównaniu z ich zdrowym rodzeństwem (RR 5,9; 95% CI: 2,6–13,4). Ryzyko to było zależne od dawki promieniowania i wzrastało przy dawce powyżej 30 Gy [28]. U pacjentów poddanych napromienianiu ośrodkowego układu nerwowego stwierdzono mniejszą masę i mniejszy wymiar końcoworozkurczowy lewej komory, co prawdopodobnie związane jest m.in. z niskim poziomem hormonu wzrostu [29]. Kardiotoksyczność radioterapii prowadzi do zaburzeń funkcji lewej komory o typie restrykcji, a zaburzenia czynności rozkurczowej oraz towarzyszące zmniejszenie wymiarów komory mogą się przyczyniać do zmniejszenia napełniania lewej komory. Czynniki ryzyka kardiotoksyczności radioterapii oraz patomechanizm i konsekwencje kliniczne popromiennego uszkodzenia mięśnia sercowego (RIHD, radiation-induced heart disease) w leczeniu wybranych nowotworów u dzieci i dorosłych zostały podsumowane w tabelach 1 i 2. Małopolski Ośrodek Medycyny Translacyjnej Uniwersytet Jagielloński Collegium Medicum w Krakowie ul. Batorego 3, 31-135 Kraków www.momt.uj.edu.pl [email protected] Tabela 1. Patomechanizm i konsekwencje kliniczne popromiennego uszkodzenia serca. Uszkodzenie śródbłonka dużych tętnic wieńcowych Przyspieszony rozwój miażdżycy • objawy choroby wieńcowej po 10–20 latach • częściej bezbólowy przebieg zawału • częstsze powikłania miejscowe przy zabiegach rewaskularyzacji Uszkodzenie śródbłonka naczyń wieńcowych mniejszego kalibru Niedotlenienie mięśnia sercowego, włóknienie śródmiąższowe • dysfunkcja rozkurczowa i kardiomiopatia restrykcyjna (objawy po wielu latach), następnie postępujący spadek frakcji wyrzutowej • zaburzenia przewodnictwa AV wczesne (zwykle przemijające) i odległe (trwałe) Uszkodzenie osierdzia (najczęściej) i zastawek Zapalenie osierdzia • ostre zapalenie w trakcie radioterapii i do roku po jej ukończeniu, zwykle po 6–12 miesiącach; płyn z wysoką zawartością białka, czasem krwisty • w późniejszym okresie zaciskające zapalenie osierdzia (zwykle po 5–10 latach) Uszkodzenie zastawek • zwłóknienie płatków zastawek, najczęściej z niewielkim zaawansowaniem wady Tabela 2. Czynniki ryzyka kardiotoksyczności radioterapii. Dawka promieniowania Łączna dawka > 30–35 Gy Pojedyncza dawka > 2 Gy Napromieniana objętość serca Choroba Hodgkina – względne ryzyko zgonu z przyczyn krążeniowych: 2–7 Lewostronny rak piersi – względne ryzyko zgonu z przyczyn krążeniowych: 1,1–1,5 Towarzysząca kardiotoksyczna chemioterapia Antracykliny Trastuzumab Ekspozycja na promieniowanie w młodym wieku Długi czas od ekspozycji Stosowanie starszych technik napromieniania Klasyczne czynniki ryzyka sercowo-naczyniowego Potencjalne mechanizmy rozwoju miażdżycy Dysfunkcja śródbłonka – zależna w znacznej mierze od spadku biodostępności tlenku azotu, endogennego mediatora przeciwmiażdżycowego – prowadzi do aktywacji śródbłonka pod wpływem klasycznych czynników ryzyka sercowo-naczyniowego bądź innych czynników uszkadzających. Aktywacja śródbłonka przebiega m.in. ze wzrostem śródkomórkowej generacji reaktywnych form tlenu, zwiększoną ekspresją chemokin, cytokin, molekuł adhezyjnych oraz wzmożonymi interakcjami endotelium z krążącymi komórkami układu immunologicznego, monocytami i limfocytami [30, 31]. Mechanizm uszkadzającego działania antracyklin na śródbłonek nie jest wyjaśniony. W badaniach in vitro doksorubicyna powoduje uszkodzenie śródbłonka w mechanizmie nasilenia produkcji wolnych rodników i hamowania enzymów GAPDH i G6PDH, które prowadzą do spadku ATP i wzrostu przepuszczalności śródbłonka [32]. Uszkodzenie komórek śródbłonka w mechanizmie apoptozy po adriamycynie przebiega z aktywacją kaspazy, prawdopodobnie bez udziału Fas/FasL, zarówno w badaniach in vitro, jak i in vivo stwier- dzono zwiększoną ekspresję genów związanych z apoptozą [33]. W grupie 277 pacjentów (średnia wieku 28 lat) wyleczonych z choroby nowotworowej, w grupie leczonej radioterapią, po 18 latach od zakończenia leczenia stwierdzono zwiększoną grubość kompleksu intima–media (IMT, intima–media thickness) w porównaniu z ich zdrowym rodzeństwem, bez istotnych różnic w zakresie rozszerzalności tętnicy uwarunkowanej przepływem (FMD, flow-mediated dilatation) [34]. W innym badaniu u młodych osób z wywiadem ostrej białaczki limfoblastycznej po zakończeniu leczenia stwierdzono zaburzoną reaktywność tętnicy ramiennej w porównaniu z osobami zdrowymi (zarówno u osób poddanych samej chemioterapii, jak i chemio- i radioterapii, średnio 24,6 roku po zakończeniu leczenia [35]). Pacjenci badani 10 lat po wyleczeniu ostrej białaczki limfoblastycznej mieli w porównaniu z grupą kontrolną wyższy poziom asymetrycznej dwumetyloargininy (ADMA, asymmetric dimethylarginine) przy niezmienionej wartości FMD, co może odzwierciedlać bardzo wczesny etap zaburzeń dotyczących funkcji śródbłonka i prawdopodobnie w odległym czasie Małopolski Ośrodek Medycyny Translacyjnej Uniwersytet Jagielloński Collegium Medicum w Krakowie ul. Batorego 3, 31-135 Kraków www.momt.uj.edu.pl [email protected] 23 potencjalnie prowadzić do pełnego obrazu dysfunkcji śródbłonka [36]. ADMA jest markerem biochemicznym dysfunkcji śródbłonka [37]. Wykazano dodatnią korelację poziomu ADMA z grubością IMT [38, 39] oraz przeciwną zależność z FMD [40]. Stres oksydacyjny powoduje spadek aktywności dwumetyloaminohydrolazy dwumetyloargininy (DDAH, dimethylarginine dimethylaminohydrolase), enzymu odpowiedzialnego za degradację około 80% ADMA, i tym samym zwiększa poziom ADMA. ADMA prawdopodobnie ponadto hamuje mobilizację ze szpiku kostnego i aktywność komórek progenitorowych śródbłonka, biorących udział m.in. w tworzeniu nowych naczyń oraz w procesie naprawy śródbłonka. Mobilizacja komórek progenitorowych ze szpiku może być zaburzona przy zmniejszonej dostępności tlenku azotu towarzyszącej czynnikom ryzyka sercowo-naczyniowego [41]. ADMA jest niezależnym czynnikiem ryzyka niekorzystnych zdarzeń sercowo-naczyniowych [42]. Mocnych argumentów na rzecz tej tezy dostarczyły wyniki badań obejmujących duże grupy pacjentów z chorobą wieńcową: Ludwigshafen Risk and Cardiovascular Health Study (LURIC) (n = 3229) [43] oraz AtheroGene Study (n = 1874) [44]. Również analiza losów 3320 potomków osób uczestniczących w pierwotnym badaniu Framingham (w blisko 90% bez wykładników klinicznych choroby układu krążenia na tle miażdżycowym w warunkach wyjściowych) wykazała istotny związek wyższego stężenia ADMA z całkowitym ryzykiem zgonu podczas średnio 11-letniej obserwacji w grupie bez cukrzycy [45]. U pacjentów z wywiadem ostrej białaczki limfoblastycznej obserwowano także zwiększoną ekspresję cząsteczek adhezyjnych VCAM-1 (vascular cell adhesion molecule-1; naczyniowa cząsteczka adhezji komórkowej typu 1) i E-selektyny oraz wyższy o około 50% odsetek monocytów pośrednich w porównaniu z grupą kontrolną. Ponadto odsetek monocytów pośrednich w grupie badanej korelował pozytywnie z czasem trwania leczenia, co potencjalnie może wskazywać na odległą toksyczność chemioterapii przejawiającą się obecnością przewlekłego stanu zapalnego o umiarkowanym nasileniu [46]. Monocyty pośrednie cechują się wyższą ekspresją integryny VLA-4 oraz β2-integryny niż monocyty klasyczne, co świadczy o ich wyższym stopniu zróżnicowania oraz dużej zdolności do migracji monocytów przez endotelium [47]. Rogacev i wsp. w analizie grupy ponad 560 osób bez objawowej choroby układu sercowo-naczyniowego stwierdzili, że łączna ilość monocytów klasycznych i pośrednich 24 korelowała z BMI, wiekiem, średnim ciśnieniem tętniczym oraz całkowitym poziomem cholesterolu [48]. Rola tradycyjnych czynników ryzyka sercowo-naczyniowego Niektóre leki i radioterapia stosowane w leczeniu nowotworów wieku dziecięcego związane są ze wzrostem ryzyka wystąpienia klasycznych czynników ryzyka chorób układu krążenia. Radioterapia, cisplatyna i cyklofosfamid związane są z nieco większym ryzykiem wystąpienia nadciśnienia tętniczego u pacjentów wyleczonych z choroby nowotworowej, jednak jedynie BMI ≥ 35 kg/m2 okazał się mieć istotny wpływ na wystąpienie nadciśnienia (OR 3,95; 95% CI: 1,7–9,1) [49]. Ryzyko wystąpienia cukrzycy jest zwiększone w grupie poddanej radioterapii (1,8 razy w porównaniu ze zdrowym rodzeństwem), niezależnie od wskaźnika masy ciała czy aktywności fizycznej [50]. Do czynników ryzyka wystąpienia zespołu metabolicznego u osób z wywiadem nowotworowym należą: płeć żeńska [51], napromienianie ośrodkowego układu nerwowego [51, 52] i leczenie glikokortykosteroidami. Uszkodzenie osi podwzgórzowo-przysadkowej wskutek radioterapii prowadzące do niedoboru hormonu wzrostu i w konsekwencji do zaburzeń metabolicznych jest najczęstszą przyczyną występowania otyłości centralnej, hiperinsulinemii czy zaburzeń lipidowych w tej grupie pacjentów [51, 52]. Niedobór hormonu wzrostu stwierdza się także, chociaż rzadziej, u osób po chemioterapii, bez ekspozycji ośrodkowego układu nerwowego na promieniowanie jonizujące [53]. U 60% pacjentów biorących udział we wspomnianym badaniu CCSS, którzy byli leczeni radioterapią z powodu ALL, stwierdzono przynajmniej dwie składowe zespołu metabolicznego w porównaniu z 20% osób, u których nie stosowano radioterapii ośrodkowego układu nerwowego [54]. W analizie uczestników badania CCSS stwierdzono wzrost ryzyka wystąpienia otyłości u pacjentów w porównaniu z ich zdrowym rodzeństwem (OR 2,6 dla kobiet i 1,9 dla mężczyzn) [51]. Withycombe i wsp. [55] w grupie 1638 dzieci leczonych z powodu ALL, w latach 1996–2002 zaobserwowali wzrost częstości występowania otyłości po zakończeniu leczenia w stosunku do początku terapii (odpowiednio 23% i 14%). Poza wymienionymi czynnikami ryzyka wystąpienia zespołu metabolicznego w tej grupie zwraca się uwagę na mniejszą aktywność fizyczną związaną z powikłaniami w zakresie układu ruchu i układu nerwowego [56]. Małopolski Ośrodek Medycyny Translacyjnej Uniwersytet Jagielloński Collegium Medicum w Krakowie ul. Batorego 3, 31-135 Kraków www.momt.uj.edu.pl [email protected] Zaobserwowano także, że większość (> 70%) pacjentów w amerykańskim badaniu St. Jude Lifetime Cohort Study nie stosowała się do zaleceń dietetycznych [57]. U osób z wywiadem choroby nowotworowej w dzieciństwie ryzyko chorób układu krążenia jest więc wyższe niż w populacji generalnej, ponieważ do ryzyka wystąpienia nadciśnienia, cukrzycy, otyłości, dyslipidemii związanego z predyspozycją genetyczną czy stylem życia dochodzi ryzyko związane z zastosowaną chemioterapią i radioterapią. W grupie ponad 10 000 uczestników badania CCSS (mediana wieku: 33,7 roku) po 25 latach od zakończenia leczenia stwierdzono przynajmniej dwa czynniki ryzyka u 10,3% pacjentów i u 7,9% rodzeństwa. W 50. r.ż. częstość nadciśnienia i dyslipidemii była istotnie wyższa u osób z wywiadem choroby nowotworowej (odpowiednio 40,2% vs 25,5% oraz 23% vs 13,6%). Obecność nadciśnienia u osób leczonych antracyklinami i radioterapią istotnie zwiększała ryzyko wystąpienia wszystkich ciężkich zdarzeń sercowo-naczyniowych, natomiast ryzyko wystąpienia poszczególnych zdarzeń wzrastało wraz ze wzrostem liczby poszczególnych klasycznych czynników ryzyka. Ryzyko wystąpienia niewydolności serca, choroby niedokrwiennej serca i wad zastawkowych u pacjentów poddanych radioterapii śródpiersia było największe u osób, u których jednym z czynników ryzyka było nadciśnienie tętnicze [58]. Lipshultz i wsp. stwierdzili, że nawet u pacjentów, u których nie stosowano w leczeniu antracyklin i radioterapii śródpiersia, występują częściej niż u ich zdrowego rodzeństwa niektóre tradycyjne czynniki ryzyka, takie jak: nadwaga i otyłość, hiperinsulinemia i dyslipidemia [59]. Podsumowanie Wczesna identyfikacja i leczenie nadciśnienia, cukrzycy, otyłości czy zaburzeń lipidowych u pacjentów z ryzykiem związanym ze stosowanym leczeniem onkologicznym w dzieciństwie mogą zmniejszyć u nich ryzyko przedwczesnych chorób układu krążenia. Badania przesiewowe w kierunku dysfunkcji mięśnia sercowego mogą się przyczynić do wykrycia zmian subklinicznych przed progresją do objawowej niewydolności serca. W ramach prewencji pierwotnej istotne znaczenie wydają się mieć redukcja dawki kumulacyjnej antracyklin [60] oraz stosowanie deksrazoksanu [61]. Wyniki ostatnio opublikowanej analizy badania CCSS w grupie chorych standardowego ryzyka leczonych zgodnie z aktualnymi schematami terapii ostrej białaczki limfoblastycznej wskazują na niską częstość odległych powikłań w ponad osiemnastoletniej obserwacji [62], co wskazuje na skuteczność prewencji pierwotnej mającej na celu ograniczenie kardiotoksyczności leczenia nowotworów. Podziękowania Praca została sfinansowana ze środków Narodowego Centrum Nauki (DEC-2012/-7/N/ NZ5/0080). Adres do korespondencji: dr n. med. Joanna Sulicka-Grodzicka Zakład Reumatologii i Balneologii, Uniwersytet Jagielloński, Collegium Medicum 31-531 Kraków, ul. Śniadeckich 16 e-mail: [email protected] Piśmiennictwo 1. Pui C.H., Cheng C., Leung W. et al.: Extended follow-up of long-term survivors of childhood acute lymphoblastic leukemia. N. Engl. J. Med. 2003, 349: 640-649. 2. Oeffinger K.C., Mertens A.C., Sklar C.A. et al.: Chronic health conditions in adult survivors of childhood cancer. N. Engl. J. Med. 2006, 355: 1572-1582. 3. Mertens A.C., Liu Q., Neglia J.P. et al.: Cause-specific late mortality among 5-year survivors of childhood cancer: the Childhood Cancer Survivor Study. J. Natl. Cancer Inst. 2008, 100: 1368-1379. 4. Moller T.R., Garwicz S., Barlow L. et al.: Decreasing late mortality among five-year survivors of cancer in childhood and adolescence: a population-based study in the Nordic countries. J. Clin. Oncol. 2001, 19: 3173-3181. 5. Mertens A.C., Yasui Y., Neglia J.P. et al.: Late mortality experience in five-year survivors of childhood and adolescent cancer: the Childhood Cancer Survivor Study. J. Clin. Oncol. 2001, 19: 3163-3172. 6. Mulrooney D.A., Yeazel M.W., Kawashima T. et al.: Cardiac outcomes in a cohort of adult survivors of childhood and adolescent cancer: retrospective analysis of the Childhood Cancer Survivor Study cohort. BMJ 2009, 339: b4606. 7. Armstrong G.T., Kawashima T., Leisenring W. et al.: Aging and risk of severe, disabling, life-threatening and fatal events in childhood cancer survivor study. J. Clin. Oncol. 2014, 32: 1218-1227. 8. Smith L.A., Cormelius V.R., Plummer C.J. et al.: Cardiotoxicity of anthracycline agents for the treatment of cancer: systematic review and meta-analysis of randomised controlled trials. Małopolski Ośrodek Medycyny Translacyjnej Uniwersytet Jagielloński Collegium Medicum w Krakowie ul. Batorego 3, 31-135 Kraków www.momt.uj.edu.pl [email protected] 25 BMC Cancer 2010, 10: 337. 9. van der Pal H.J., van Dalen E.C., Hauptmann M. et al.: Cardiac function in 5-year survivors of childhood cancer: a long-term follow-up study. Arch. Intern. Med. 2010, 170(14): 1247-1255. 10. Lipshultz S.E., Lipsitz S.R., Sallan S.E. et al.: Chronic progressive cardiac dysfunction years after doxorubicin therapy for childhood acute lymphoblastic leukemia. J. Clin. Oncol. 2005, 23(12): 2629-2636. 11. Cardinale D., Sandri M.T., Martinoni A. et al.: Left ventricular dysfunction predicted by early troponin I release after high-dose chemotherapy. J. Am. Coll. Cardiol. 2000, 36(2): 517-522. 12. Lipshultz S.E., Lipsitz S.R., Mone S. et al.: Female gender and higher drug dose as risk factors for late cardiotoxic effects of doxorubicin therapy for childhood cancer. N. Engl. J. Med. 1995, 332: 1738-1743. 13. Hudson M., Rai S.N., Nunez C. et al.: Noninvasive evaluation of late anthracyclines cardiac toxicity in childhood cancer survivors. J. Clin. Oncol. 2007, 25: 3635-3643. 14. van Dalen E.C., van der Pal H.J., Kok W.E. et al.: Clinical heart failure in a cohort of children treayed with anthracyclines: A long term follow-up study. Eur. J. Cancer 2006, 42: 3191-3198. 15. Leger K., Slone T., Lemler M. et al.: Subclinical cardiotoxicity in childhood cancer survivors exposed to very low dose anthracyclin therapy. Pediatr. Blood Cancer. 2015, 62: 123-127. 16. Lipshultz S.E., Colan S.D., Gelber R.D. et al.: Late effects of doxorubicin therapy for acute lymphoblastic leukemia in childhood. N. Engl. J. Med. 1991, 324: 808-815. 17. Sorensen K., Levitt G.A., Bull C. et al.: Late anthracycline cardiotoxicity after childhood cancer. Cancer 2003, 97(8): 1991-1998. 18. Chow E.J., Chen Y., Kremer L.C. et al.: Individual prediction of heart failure among childhood cancer survivors. J. Clin. Oncol. 2015, 33: 394-402. 19. Blanco J.G., Leisenring W.M., Gonzalez-Covarrubias V.M. et al.: Genetic polymorphisms in the carbonyl reductase 3 gene CBR3 and the NADPH: Quinone oxidoreductase 1 gene NQO1 in patients who developed anthracycline-related congestive heart failure after childhood cancer. Cancer 2008, 112: 2789-2795. 20. Cascales A., Sánchez-Vega B., Navarro N. et al.: Clinical and genetic determinants of anthracycline-induced cardiac iron accumulation. Int. J. Cardiol. 2012, 154: 282-286. 21. Seifert C.F., Nesser M.E., Thompson D.F.: Dexrazoxane in the prevention of doxorubicin-induced cardiotoxicity. Ann. Pharmacother. 1994, 28(9): 1063-1072. 22. Lyu Y.L., Kerrigan J.E., Lin C.P. et al.: Topoisomerase II beta mediated DNA double-strand breaks; implications in doxorubicin toxicity and prevention by dexrazoxane. Cancer Res. 2007, 67(18): 8839-8846. 23. Pai V.B., Nahata M.C.: Cardiotoxicity of chemiotherapeutic agents: incidence, treatment and prevention. Drug Safety 2000, 22(4): 263-302. 24. Hermans C., Straetmans N., Michaux J.L. et al.: Pericarditis induced by high-dose cytosine arabinoside chemotherapy. Ann. Hematol. 1997, 75(1-2): 55-57. 25. Perez-Verdia A., Angulo F., Hardwicke F.L. et al.: Acute cardiac toxicity associated with high-dose intravenous methotrexate therapy: case report and review of the literature. Pharmacotherapy 2005, 25(9): 1271-1276. 26. Cargill R.I., Boyter A.C., Lipworth B.J.: Reversible myocardial ischaemia following vincristine containing chemotherapy. Respir. Med. 1994, 88(9): 709-710. 27. Swerdlow A.J., Higgins C.D., Smith P. et al.: Myocardial infarction mortality risk after treatment for Hodgkin disease: a collaborative British cohort study. J. Natl. Cancer Inst. 2007, 99(3): 206-214. 28. Bowers D.C., Liu Y., Leisenring W. et al.: Late occurring stroke among long term survivors of childhood leukemia and brain tumors: a report from the Childhood Cancer Survivor Study. J. Clin. Oncol. 2006, 24: 5277-5282. 29. Landy D.C., Miller T.L., Lipsitz S.R. et al.: Cranial irradiation as an additional risk factor for anthracycline cardiotoxicity in childhood cancer survivors; an analysis from the cardiac risk factors in Childhood Cancer Survivors Study. Pediatr. Cardiol. 2013, 34: 826-834. 30. Hansson GK.: Inflammation, atherosclerosis, and coronary artery disease. N. Engl. J. Med. 2005, 352: 1685-1695. 31. Weber C., Noels H.: Atherosclerosis: current pathogenesis and therapeutic options. Nat. Med. 2011, 17(11): 1410-1422. 32. Wolf M.B., Baynes J.W.: The anti-cancer drug doxorubicin causes oxidant stress induced endothelial dysfunction. Biochim. Biophys. Acta 2006, 1760(2): 267-271. 33. Wu S., Ko Y.S., Teng M.S. et al.: Adriamycin induced cardiomyocyte and andothelial cell apoptosis: in vitro and in vivo studies. J. Moll. Cell Cardiol. 2002, 34: 1595-1607. 34. Brouwer C.A.J., Postma A., Hooimeijer L.H. et al.: Endothelial damage in long-term survivors of childhood cancer. J. Clin. Oncol. 2013, 31: 3906-3913. 35. Dengel D.R., Ness K.K., Glasser S.P. et al.: Endothelial function in young adult survivors of childhood acute lymphoblastic leukemia. J. Pediatr. Hematol. Oncol. 2008, 30: 20-25. 36. Sulicka J., Surdacki A., Strach M. et al.: Elevated asymmetric dimethylarginine in young adult survivors of childhood acute lymphoblastic leukemia: a preliminary report. Dis. Markers 2012, 33(2): 69-76. 37. Böger R.H.: The emerging role of asymmetric dimethylarginine as a novel cardiovascular risk factor. Cardiovasc. Res. 2003, 59(4): 824-833. 38. Miyazaki H., Matsuoka H., Cooke J.P. et al.: Endogenous nitric oxide synthase inhibitor: a novel marker of atherosclerosis. Circulation 1999, 99: 1141-1146. 39. Maas R., Xanthakis V., Polak J.F. et al.: Association of the endogenous nitric oxide synthase inhibitor ADMA with carotid artery intimal media thickness in the Framingham Heart Study offspring cohort. Stroke 2009, 40: 2715-2719. 40. Juonala M., Viikari J., Alfthan G. et al.: Brachial artery flow-mediated dilation and asymmetrical dimethylarginine in the Cardiovascular Risk in Young Finns study. Circulation 2007, 116: 1367-1373. 41. Aicher A., Heeschen C., Mildner-Rihm C. et al.: Essential role of endothelial nitric oxide synthase for mobilization of stem and progenitor cells. Nat. Med. 2003, 9: 1370-1376. 42. Böger R.H., Maas R., Schulze F. et al.: Asymmetric dimethylarginine (ADMA) as a prospective marker of cardiovascular disease and mortality: An update on patient populations with a wide range of cardiovascular risk. Pharmacol. Res. 2009; 60: 481-487. 43. Meinitzer A., Seelhorst U., Wellnitz B. et al.: Asymmetrical dimethylarginine independently predicts total and cardiovascular mortality in individuals with angiographic coronary artery disease (the Ludwigshafen Risk and Cardiovascular Health Study). Clin. Chem. 2007, 53: 273-283. 44. Schnabel R., Blankenberg S., Lubos E. et al.: Asymmetric dimethylarginine and the risk of cardiovascular events and death in patients with coronary artery disease: results from the AtheroGene Study. Circ. Res. 2005, 97: e53-e59. 45. Böger R.H., Sullivan L.M., Schwedhelm E. et al.: Plasma asymmetric dimethylarginine and incidence of cardiovascular disease and death in the community. Circulation 2009, 119: 1592-1600. 46. Sulicka J., Surdacki A., Mikołajczyk T. et al.: Elevated markers of inflammation and endothelial activation and increased counts of intermediate monocytes in adult survivors of childhood acute lymphoblastic leukemia. Immunobiology 2013; 218(5): 810-816. 47. Rothe G., Gabriel H., Kovacs E. et al.: Peripheral blood mononuclear phagocyte subpopulations as cellular markers in hypercholesterolemia. Arterioscler. Thromb. Vasc. Biol. 1996, 16: 1437-1447. 48. Rogacev K.S., Ulrich C., Blomer L. et al.: Monocyte heterogeneity in obesity and subclinical atherosclerosis. Eur. Heart J. 2010, 31(3): 369-376. 49. Cardous-Ubbink M.C., Geenen M.M., Schade K.J. et al.: Hypertension in long-term survivors of childhood cancer: a nested case-control study. Eur. J. Cancer 2010, 46: 782-790. 26 Małopolski Ośrodek Medycyny Translacyjnej Uniwersytet Jagielloński Collegium Medicum w Krakowie ul. Batorego 3, 31-135 Kraków www.momt.uj.edu.pl [email protected] 50. Meacham L.R., Sklar C.A., Li S. et al.: Diabetes mellitus in long-term survivors of childhood cancer: increased risk associated with radiation therapy – a report from the childhood cancer survivors study. Arch. Int. Med. 2009, 169: 1381-1388. 51. Oeffinger K.C., Mertens A.C., Sklar C.A. et al.: Obesity in adult survivors of childhood acute lymphoblastic leukemia: a report from Childhood Cancer Survivor Study. J. Clin. Oncol. 2003, 21(7): 1359-1365. 52. Talvensaari K.K., Lanning M., Tapanainen P., Knip M.: Long-term survivors of childhood cancer have an increased risk of manifesting metabolic syndrome. J. Clin. Endocrinol. Metab. 1996, 81: 3051-3055. 53. Rose S.R., Schreiber R.E., Kearney N.S. et al.: Hypothalamic dysfunction after chemotherapy. J. Pediatr. Endocrinol. Metab. 2004, 17(1): 55-66. 54. Gurney J.G., Ness K.K., Sibley S.D. et al.: Metabolic syndrome and growth hormone deficiency in adult survivors of childhood acute lymphoblastic leukemia. Cancer 2006, 107: 1303-1312. 55. Withycombe J.S., Post-White J.E., Meza J.L. et al.: Weight patterns in children with higher risk ALL: a report from the Children’s Oncology Group for CCG. Pediatr. Blood Cancer 2005, 45(7): 1249-1254. 56. Ness K.K., Baker K.S., Dengel D.R. et al.: Body composition, muscle strength deficits and mobility limitations in adult survivors of childhood acute lymphoblastic leukemia. Pediatr. Blood Cancer 2007, 49(7): 975-981. 57. Smith W.A., Chenghong L., Nottage K.A. et al.: Lifestyle and metabolic syndrome in adult survivors of childhood cancer. Cancer 2014, 120: 2742-2750. 58. Armstrong G.T., Oeffinger Y.C., Kawashima T. et al.: Modifiable risk factors and major cardiac events among adult survivors of childhood cancer. J. Clin. Oncol. 2013, 31: 3673-3680. 59. Lipshultz S.E., Landy D.C., Lopez-Mitnik G. et al.: Cardiovascular status of childhood cancer survivors exposed and unexposed to cardiotoxic therapy. J. Clin. Oncol. 2012, 30: 1429-1437. 60. Harake D., Franco V.I., Henkel J.M. et al.: Cardiotoxicity in childhood cancer survivors, strategies for prevention and management. Future Cardiol. 2012, 8: 647-670. 61. Lipshultz S.E., Scully R.E., Lipsitz S.R. et al.: Assessment of dexrazoxone as a cardioprotectant in doxorubicin treated children with high risk acute lymphoblastic leukemia: long-term follow-up of a prospective, randomized, multicenter trial. Lancet Oncol. 2010, 11: 950-961. 62. Essig S., Li Q., Chen Y. et al.: Risk of late effects of treatment in children newly diagnosed with standard-risk acute lymphoblastic leukaemia: a report from the Childhood Cancer Survivor Study cohort. Lancet Oncol. 2014, 15: 841-851. Małopolski Ośrodek Medycyny Translacyjnej Uniwersytet Jagielloński Collegium Medicum w Krakowie ul. Batorego 3, 31-135 Kraków www.momt.uj.edu.pl [email protected] 27 lek. Karol Urbański, mgr Dominik Skiba, prof. dr hab. n. med. Tomasz J. Guzik PATOFIZJOLOGIA LUDZKICH NACZYŃ KRWIONOŚNYCH A BADANIA NA MODELACH ZWIERZĘCYCH – KLUCZ DO SKUTECZNEJ TRANSLACJI W CHOROBACH SERCOWO-NACZYNIOWYCH PATHOPHYSIOLOGY OF HUMAN BLOOD VESSELS AND ANIMAL MODELS OF DISEASE – KEY TO SUCCESSFUL TRANSLATION IN CARDIOVASCULAR MEDICINE Streszczenie Abstract Choroby naczyń krwionośnych, takie jak miażdżyca i nadciśnienie, stanowią główną przyczynę zgonów na świecie. Dlatego niezbędne są coraz dokładniejsze badania mające na celu zrozumienie zjawisk leżących u ich podstaw. Dysponujemy zarówno inwazyjnymi, jak i nieinwazyjnymi metodami badania naczyń u ludzi. Te pierwsze są dokładniejsze i pozwalają uzyskać znacznie więcej informacji, wiążą się jednak z pobraniem tkanek od pacjenta. Dlatego od dawna opracowywane są modele zwierzęce chorób. Badanie tkanek zwierzęcych jest akceptowalne pod względem etycznym, a eksperymenty są bardziej powtarzalne. Ponadto możliwe są pionierskie interwencje terapeutyczne przed ich zastosowaniem u ludzi, a przy użyciu krótko żyjących zwierząt wyniki nie wymagają długotrwałej obserwacji. Niestety modele zwierzęce mają też swoje wady. Przebieg chorób jest zazwyczaj nieco odmienny u ludzi. W związku z tym wyniki badań na zwierzętach zawsze trzeba traktować z pewną dozą ostrożności – najlepiej potwierdzając je w kilku modelach danej jednostki chorobowej. Należy także dążyć do potwierdzenia uzyskanych wyników u ludzi. Słowa kluczowe: funkcja śródbłonka, miażdżyca, nadciśnienie, modele zwierzęce Cardiovascular diseases, e.g. atherosclerosis and hypertension, are the leading cause of death worldwide. Therefore is highly desirable to develop new methods for better understand of mechanisms underlying their development. Nowadays at our disposal are invasive and noninvasive techniques of human vessels study. Invasive techniques are more accurate and can give us more information but surgery is necessary to collect a sample of tissue from a patient. Because of that animal models of diseases have been developed from ages. Studies made on animal tissues are more ethically accepted and experiments are more repetitive than on human tissue. Moreover, in animals it is possible to perform pioneering therapeutic interventions before repeating then in it on human subjected because of shorter life span of animals pathology develop much more rapidly. However it is vital to remember that there are key limitations to use of animal models related to differences in the developed of pathology between humans and animals. According to that, is important to consider animal studies with prudence. Good way to study disease would be to confirm results in a few different models of the same diseases and human tissue ultimately confirm this in clinical studies and trails. Key words: endothelial function, atherosclerosis, hypertension, animal models Wstęp ny materii między tkankami a krwią. Naczynia krwionośne są jego podstawowym elementem. W celu zachowania tych funkcji i przystosowania do zmieniających się warunków, jakim podlega Układ sercowo-naczyniowy jest odpowiedzialny za transport krwi oraz wymianę gazów, substancji odżywczych i produktów przemia- 28 Małopolski Ośrodek Medycyny Translacyjnej Uniwersytet Jagielloński Collegium Medicum w Krakowie ul. Batorego 3, 31-135 Kraków www.momt.uj.edu.pl [email protected] żywy organizm, czynność naczyń krwionośnych jest poddawana ścisłej regulacji. Pozwala to na utrzymanie optymalnego ciśnienia krwi i drożności naczyń, co jest niezbędne, aby dotarła ona do wszystkich tkanek ustroju. Nie należy również zapominać o znaczeniu naczyń dla funkcjonowania układu immunologicznego. Komórki odpornościowe krążące we krwi dzięki ekspresji cząsteczek adhezyjnych na komórkach śródbłonka aktywnie opuszczają układ krwionośny i wędrują do miejsca objętego stanem zapalnym. Choroby dotykające naczyń krwionośnych, takie jak: miażdżyca, nadciśnienie czy żylna choroba zakrzepowo-zatorowa, stanowią główną przyczynę zgonów na świecie [1]. Dlatego niezbędne są metody badawcze pozwalające na zrozumienie patofizjologii zjawisk leżących u ich podstaw. W tej pracy postaramy się przypomnieć podstawowe informacje dotyczące funkcjonowania naczyń krwionośnych. Przedstawimy również możliwości techniczne badania zjawisk w nich zachodzących ze szczególnym uwzględnieniem modeli zwierzęcych. Podział i budowa naczyń Naczynia krwionośne dzielą się na tętnice (odprowadzające krew z serca), żyły (doprowadzające krew do serca) i naczynia włosowate. Te ostatnie mają średnicę od 5 μm do 10 μm, całkowitą długość w organizmie ok. 100 000 km, a powierzchnię dochodzącą do 700 m2. Ich ścianę stanowią same komórki śródbłonka, co umożliwia im pełnienie funkcji polegającej na intensywnej wymianie gazów i substancji chemicznych między krwią i tkankami [2]. Prawie wszystkie naczynia krwionośne są zbudowane z kilku warstw. Począwszy od wewnątrz, są to: śródbłonek, warstwa mięśniowa i warstwa zewnętrzna. Śródbłonek stanowi pojedynczą warstwę komórek, która aż do lat 70. XX w. była postrzegana jedynie jako bariera pomiędzy krążącą krwią a ścianą naczynia [3]. Obecnie wiemy, że ta niewielka warstwa naczynia odgrywa kolosalną rolę w jego poprawnym funkcjonowaniu. Warstwę mięśniową (media) stanowią komórki mięśniowe gładkie odpowiedzialne za reakcje wazomotoryczne, regulujące światło naczyń i tym samym przepływ krwi do organów docelowych. Warstwa zewnętrzna (tzw. przydanka) zbudowana jest głównie z plecionki włókien kolagenowych. W ich bezpośrednim sąsiedztwie znajduje się tkanka tłuszczowa. Jeszcze do niedawna nie przypisywano jej znaczącej roli, poza funkcją podporową. Obecnie wiemy jednak, że tkanka tłuszczowa okołonaczyniowa jest źródłem wielu substancji, tzw. adipokin, które znacząco wpływają na funkcjonowanie naczyń [4]. W przydance mają swoje zakończenia również naczynioruchowe włókna nerwowe, które nie wchodzą na teren medii (neuromediator dociera tam poprzez dyfuzję). Patofizjologia naczyń krwionośnych We właściwym działaniu naczyń krwionośnych podstawową rolę odgrywa śródbłonek. Prawidłowo funkcjonujący wydziela substancje antyagregacyjne, regulujące napięcie mięśniówki czy angiogenezę, oraz składowe istoty międzykomórkowej, odpowiada również za wymianę substancji z tkankami. Wyraża się to poprzez wydzielanie m.in. takich substancji, jak: NO (tlenek azotu), PGI2 (prostacyklina), 13-HODE (kwas 13-hydroksyoktadekadienowy) i t-PA (tkankowy aktywator plazminogenu). Głównym graczem w wielu procesach zachodzących w naczyniu jest tlenek azotu (NO). Przede wszystkim ma działanie antyagregacyjne i rozszerzające naczynia krwionośne. NO, produkowany w śródbłonku przez eNOS (śródbłonkowa syntaza tlenku azotu), dyfunduje do mięśniówki gładkiej i tam aktywuje cyklazę guanylową. Jest to enzym katalizujący syntezę cyklicznego GMP (guanozynomonofosforan). Ten zaś aktywuje kaskadę procesów prowadzących do spadku poziomu wapnia w komórce i – co za tym idzie – do rozkurczu mięśniówki gładkiej. Działanie antyagregacyjne związane jest z bezpośrednim oddziaływaniem na płytki krwi. Poprzez ekspresję na swojej powierzchni różnych białek śródbłonek reguluje migrację leukocytów przez ścianę naczynia. W stanie prawidłowym występuje niewielka ekspresja białek takich jak ICAM-2. W stanach chorobowych, takich jak: miażdżyca, nadciśnienie czy cukrzyca, dochodzi do zaburzenia wielu z tych procesów. Stan taki określa się mianem dysfunkcji śródbłonka. Zmienia się profil wydzielanych substancji na proagregacyjny i sprzyjający wazokonstrykcji. Dochodzi do zmniejszenia ilości NO w naczyniu i produkcji TXA2 (tromboksan A2), PAF (czynnik aktywujący płytki), PAI-1 (inhibitor aktywatora plazminogenu). Na powierzchni śródbłonka pojawiają się białka adhezyjne, takie jak: P-selektyny, E-selektyny, ICAM-1, VCAM-1, LFA-1, co powoduje przechodzenie komórek układu odpornościowego do tkanek otaczających [5]. Ponadto strukturalne uszkodzenie warstwy komórek śródbłonka prowadzi do zetknięcia się krwi z głębszymi warstwami naczynia. Do odsłoniętych włókien kolagenowych przyłączają się krążące Małopolski Ośrodek Medycyny Translacyjnej Uniwersytet Jagielloński Collegium Medicum w Krakowie ul. Batorego 3, 31-135 Kraków www.momt.uj.edu.pl [email protected] 29 multimetry czynnika von Willebranda, a następnie płytki krwi. Rozpoczyna się płytkowa faza krzepnięcia krwi. Natomiast znajdujący się w przestrzeni podśródbłonkowej czynnik tkankowy (TF, tissue factor) poprzez łączenie się z czynnikiem VII kaskady krzepnięcia krwi aktywuje go i inicjuje osoczową fazę krzepnięcia. Sytuacja taka ma przykładowo miejsce w trakcie pęknięcia blaszki miażdżycowej i może prowadzić do ostrego zespołu wieńcowego. W związku z centralną rolą NO w wymienionych procesach metody badawcze próbujące określić stan naczyń krwionośnych są nakierowane na pomiar jego biodostępności. Nie jest ona równoznaczna z bezwzględną produkcją. Zmienione chorobowo naczynia są źródłem stresu oksydacyjnego i mogą produkować znaczne ilości wolnych rodników tlenowych, np. wysoce reaktywny anionorodnik ponadtlenkowy (O2-·) Reaguje on z NO, zanim ten zdąży wypełnić swoje zadania. Ponadto w tej reakcji powstaje bardzo toksyczny nadtlenoazotyn (ONOO-) [6]. Pomiarów funkcji naczyń w oparciu o biodostępność NO możemy dokonywać w różnoraki sposób. Większość z nich polega na określaniu zależnej od śródbłonka (czyli od NO) zdolności naczyń do rozkurczu w odpowiedzi na czynniki naczyniorozszerzające. Dostępnych jest kilka metod nieinwazyjnych, takich jak FMD (flow-mediated dilatation) i EndoPAT, które zostały opisane w innych pracach tego wydania „Czynników Ryzyka”. Najbardziej rozpowszechnioną metodą pomiaru funkcji śródbłonka w badaniach laboratoryjnych jest pomiar rozkurczu naczynia w odpowiedzi na acetylocholinę w łaźniach typu Organ Bath. Pobrane naczynie krwionośne po wypreparowaniu z tkanek otaczających jest cięte na mniej więcej 2–3-milimetrowe krążki. Następnie wiesza się je na dwóch drucikach i rozciąga do osiągnięcia od- powiedniego napięcia. Po ustabilizowaniu napięcia traktuje się je α-mimetykiem, zazwyczaj fenylefryną. Po osiągnięciu odpowiedniego przykurczu dodaje się acetylocholinę. Ta, działając na receptory M3 na komórkach śródbłonka, aktywuje eNOS i uwalniając NO, prowadzi do rozkurczu naczynia. Po wykonaniu pomiarów stopnia rozkurczu naczynia wnioskujemy o biodostępności NO. Z oczywistych względów pomiary inwazyjne są znacznie trudniejsze do przeprowadzenia. Wiążą się z koniecznością pobrania materiału od pacjenta. W badaniach nad miażdżycą możliwe jest pobranie podczas operacji pomostowania aortalno-wieńcowego nadmiarowego, niewykorzystywanego przez chirurga fragmentu tętnicy piersiowej wewnętrznej lub żyły odpiszczelowej [7], standardowo używanych do wykonania przęsła naczyniowego. W nielicznych pracach pomiary przeprowadzano na naczyniach wieńcowych pobranych ze zwłok [8–10]. U pacjentów z otyłością olbrzymią można uzyskać fragmenty naczyń z sieci większej w czasie operacji bariatrycznych [11]. Podczas badania chorób żylnych dobrym materiałem badawczym są naczynia żylakowe, usuwane ze względów terapeutycznych [12]. Pobrane ludzkie naczynie krwionośne jest bardzo cennym materiałem badawczym. Poza pomiarem funkcji śródbłonka może służyć oczywiście dowolnym pomiarom. Powszechnie stosuje się pomiary produkcji wolnych rodników, izoluje materiał genetyczny w celu określenia ekspresji genów, dokonuje pomiarów aktywności białek, stężeń substancji czy wreszcie barwień immunohistochemicznych. Zwierzęcy model miażdżycy Najczęstszą ze spotykanych chorób naczyń krwionośnych, zaraz obok nadciśnienia tętniczego, Rycina 1. Przykładowe pomiary napięcia krążków naczyniowych z upośledzoną (a) i prawidłową (b) funkcją śródbłonka. A. Phe 10-7 Phe 10-6 B. 30 Phe 10-6 Phe 3*10-6 Ach 10-9 Ach 10-8 Ach 3*10-8 Phe 6*10-6 Ach 10-7 Ach 10-6 Ach 10-5 Ach 10-9 Ach 10-8 Ach 3*10-8 Ach 10-7 Ach 3*10-7 Ach 10-6 Ach 3*10-6 Małopolski Ośrodek Medycyny Translacyjnej Uniwersytet Jagielloński Collegium Medicum w Krakowie ul. Batorego 3, 31-135 Kraków www.momt.uj.edu.pl [email protected] jest miażdżyca. To przewlekła choroba zapalna dużych i średnich tętnic, będąca główną przyczyną zawału serca, udaru mózgu czy choroby naczyń obwodowych. Blaszka miażdżycowa rozwija się przeważnie w tych tętnicach, w których występuje zaburzony przepływ krwi. U ludzi zmiany miażdżycowe stwierdza się najczęściej w tętnicach wieńcowych, tętnicach szyjnych i naczyniach obwodowych, takich jak tętnica biodrowa [13]. Z uwagi na specyfikę tej choroby oraz ograniczoną dostępność materiału ludzkiego do badań za życia pacjenta, naukowcy długo poszukiwali odpowiedniego modelu zwierzęcego, w którym rozwój miażdżycy byłby jak najbardziej zbliżony do tego, który jest obserwowany u ludzi. Chociaż miażdżyca jest chorobą wieloczynnikową, jednym z głównych czynników ryzyka zachorowania na nią jest hipercholesterolemia. Dlatego też pierwszy model zwierzęcy, który został wykorzystany do badania miażdżycy, opierał się na diecie bogatej w tłuszcz i cholesterol. Opracował go w 1908 r. rosyjski naukowiec Aleksander Ignatowski, żywiący króliki mlekiem i żółtkami jajek [14]. Od tego momentu zaczęto dość powszechnie stosować dietę wysokocholesterolową do wywołania miażdżycy u królików, myszy, szczurów, świnek morskich, chomików, ptaków, psów, świń i małp. Badania te przyczyniły się ogromnie do wzrostu wiedzy na temat patogenezy tej choroby. Jednak mimo licznych odkryć dokonanych dzięki tym modelom miały one wiele wad i ograniczeń. U królików zmiany patologiczne były bogatsze w tłuszcz i makrofagi, również poziom cholesterolu w ich krwi był dużo wyższy niż u ludzi. Zastosowanie wysokiej dawki cholesterolu było także hepatotoksyczne, co przyczyniało się do zwiększonej śmiertelności podczas eksperymentów. Ponadto u królików na diecie bogatej w cholesterol następował rozwój stanu zapalnego obejmujący cały organizm, czego u ludzi nie obserwujemy. Kolejną różnicą było to, że u człowieka większość krążącego we krwi cholesterolu transportują lipoproteiny niskiej gęstości (LDL, low-density lipoproteins), a u królików – lipoproteiny wysokiej gęstości (HDL, high-density lipoproteins) [15]. Translacja wyników badań chomików i gołębi na ludzi nie przyniosła potwierdzenia stawianych hipotez [16]. Z kolei myszy i szczury okazały się z natury odporne na rozwój miażdżycy. Aż 70% całego cholesterolu u myszy stanowi HDL, co może być spowodowane brakiem białka odpowiedzialnego za transport lipidów (białko CETP, cholesteryl ester transfer protein). Jednak zastosowanie diety zawierającej 15% tłuszczu i 1,25% cholesterolu oraz kwasu cholinowego (0,5%) przez kilka miesięcy może wywołać powstanie nieznacznej blaszki miażdżycowej u myszy dzikiego szczepu C57BL/6J. Przydatność tego modelu okazuje się jednak ograniczona, ponieważ dieta ta jest niefizjologiczna ze względu na wysoką zawartość cholesterolu. Ponadto powstała blaszka miażdżycowa składa się z depozytów komórek piankowych tworzących fatty streaks, ale nie dochodzi do kolejnych etapów rozwoju miażdżycy, którymi są kalcyfikacja i udział tkanki włóknistej w tworzeniu blaszki miażdżycowej [17]. Małpy i świnie wykazywały podobne objawy miażdżycy do tych obserwowanych u ludzi, ale powszechne użycie małp do badań miażdżycy wiąże się z etycznymi dylematami, natomiast zastosowanie świń – z wysokimi kosztami. Podsumowując, żaden z wymienionych modeli zwierzęcych nie nadawał się, aby uzyskać miano złotego standardu. W związku z tym nadal poszukiwano modelu zwierzęcego, który byłby łatwy i tani w utrzymaniu, a poza tym charakteryzował się przebiegiem choroby zbliżonym do tego, który występuje u człowieka [18]. Opracowano go w 1992 r. dzięki zastosowaniu nowej na owe czasy techniki inżynierii genetycznej. Zang i wsp. stworzyli genetycznie zmodyfikowaną mysz pozbawioną ekspresji genu ApoE (ApoE-/-), kodującego apolipoproteinę E, będącą składnikiem takich lipoprotein, jak: HDL, VLDL czy chylomikrony. Model ten rozwijał miażdżycę spontanicznie, bez konieczności stosowania diety bogatej w cholesterol. Co więcej, opisywane zmiany miażdżycowe były zbliżone do tych, jakie można zaobserwować w ludzkim organizmie. U myszy ApoE-/- wraz z wiekiem następuje progresja blaszki miażdżycowej – od początkowego tworzenia pasm tłuszczowych związanych z odkładaniem komórek piankowych, poprzez migrację komórek mięśniówki gładkiej, aż do zaawansowanych zmian patologicznych polegających na tworzeniu rdzenia nekrotycznego i włóknistej powłoki, którym często towarzyszą ogniska zwapnienia. Dzięki tak zbliżonej do ludzkiej patogenezy miażdżycy u myszy ApoE-/- model ten został nazwany złotym standardem i jest powszechnie stosowany w badaniu miażdżycy [19]. Na przestrzeni kolejnych lat pojawiło się wiele genetycznie zmodyfikowanych zwierząt mogących mieć zastosowanie w badaniu miażdżycy, tj. myszy pozbawione receptora LDLR (LDLR-/-), myszy ApoE/LDLR-/-, myszy db/db, myszy ob/ob, szczury posiadające ekspresję receptora CETP i wiele innych. Jednak mimo to model ApoE-/- jest stosowany najczęściej [18]. Do zbadania stopnia zaawansowania miażdżycy u myszy używa się kilku podstawowych ba- Małopolski Ośrodek Medycyny Translacyjnej Uniwersytet Jagielloński Collegium Medicum w Krakowie ul. Batorego 3, 31-135 Kraków www.momt.uj.edu.pl [email protected] 31 dań. W celu ukazania powierzchni tętnic zajętych przez blaszkę miażdżycową stosuje się głównie barwienie aort barwnikiem wiążącym się z lipidami. W przypadku myszy miażdżyca rozwija się głównie w aorcie. Zobrazowanie blaszki miażdżycowej zalegającej w tym miejscu jest stosunkowo proste, gdyż polega na rozcięciu aorty podłużnie i zabarwieniu jej za pomocą Oil Red O. Powierzchnia blaszki miażdżycowej jest następnie obliczana jako procent w stosunku do powierzchni całej aorty. Drugą metodę obrazowania blaszki miażdżycowej stanowi analiza przekroju poprzecznego przez zatokę aorty. W przekroju tym oprócz analizy powierzchni zajętej przez blaszkę miażdżycową możemy dokonać pomiaru zawartości kolagenu, komórek mięśniówki gładkiej i makrofagów w blaszce. Jest to dość istotna informacja, gdyż na tej podstawie możemy określić stabilność blaszki. Badanie nadciśnienia tętniczego w modelu zwierzęcym Nadciśnienie tętnicze jest jednym z głównych czynników ryzyka chorób sercowo-naczyniowych. Według Seventh Report of the Joint National Committee on Prevention, Detection, Evaluation and Treatment of High Blood Pressure nadciśnienie tętnicze jest definiowane powyżej 140 mmHg (skurczowe) i powyżej 90 mmHg (rozkurczowe). To choroba wieloczynnikowa, na którą wpływają zarówno czynniki środowisko- we, jak i predyspozycje genetyczne. Dlatego też powstałe modele zwierzęce, mające za zadanie odzwierciedlić mechanizm rozwoju nadciśnienia u człowieka, są oparte na różnych etiologiach tej choroby. Podstawą części z nich są predyspozycje genetyczne, inne opierają się na roli systemu renina–angiotensyna–aldosteron (RAAS), natomiast jeszcze inne zwracają uwagę na rolę soli (NaCl) w rozwoju nadciśnienia tętniczego. Dlatego też doskonałym modelem byłby taki, który łączyłby wszystkie te elementy [20]. Obecnie zwierzętami najczęściej wykorzystywanymi do badania nadciśnienia tętniczego są szczury i myszy. Jeden z pierwszych zastosowanych modeli stanowiły szczury spontanicznie rozwijające nadciśnienie (SHR, spontaneously hypertensive rats). Zostały one wyselekcjonowane i były kojarzone wsobnie w celu uzyskania osobników charakteryzujących się możliwie najwyższym ciśnieniem tętniczym. Oprócz szczurów SHR istnieją również szczury SHRSP (stroke-prone spontaneously hypertensive rats), które wykazują dużą podatność na wystąpienie udaru mózgu i charakteryzują się wyższym ciśnieniem tętniczym niż SHR. Kolejnym modelem jest szczur wrażliwy na sól (DS, Dahl salt-sensitive rat). Model ten został wykształcony poprzez odpowiedni dobór zwierząt charakteryzujących się dużą wrażliwością na sól, dzięki czemu jej dodatek w diecie pozwala na indukcję nadciśnienia [21]. Oprócz genetycznych modeli nadciśnienia tętniczego często wykorzy- Rycina 2. Rozwój nadciśnienia u myszy pod wpływem angiotensyny II. 220 Ciśnienie tętnicze skurczowe [mmHg] 200 180 160 Kontrola Ang II 140 120 100 -5 -2 0 2 5 7 9 12 14 Liczba dni po wszczepieniu pompy dozującej angiotensynę II 32 Małopolski Ośrodek Medycyny Translacyjnej Uniwersytet Jagielloński Collegium Medicum w Krakowie ul. Batorego 3, 31-135 Kraków www.momt.uj.edu.pl [email protected] stuje się modele, w których wzrost ciśnienia indukowany jest poprzez częściowe zamknięcie tętnicy nerkowej. Tę metodę stosuje się w kilku wersjach, tj. 2K1C – dwie nerki, jeden klips na tętnicy nerkowej; 1K1C – jedna nerka jest usuwana, a na tętnicy pozostałej znajduje się klips; 2K2C – dwie nerki i dwa klipsy. Zastosowanie klipsu na tętnicy nerkowej ogranicza napływ krwi do nerki, co stymuluje nerkę do produkcji reniny i angiotensyny II, a przez to przyczynia się bezpośrednio do wzrostu ciśnienia w tętnicach [22]. Najczęściej stosowanym modelem jest jednak DOCA-salt (octan deoksykortykosteronu). W warunkach klinicznych model ten naśladuje sytuację nadmiaru aldosteronu w organizmie. Nadciśnienie w tym modelu jest indukowane poprzez jednostronną nefrektomię u zwierzęcia z jednoczesnym zaaplikowaniem soli DOCA wraz z podaniem 0,9-procentowego roztworu chlorku sodu w wodzie do picia. Jest to jednak model zależny od sodu. Innym modelem, również farmakologicznie indukowanym i dość powszechnie stosowanym, jest infuzja angiotensyny II myszy za pomocą minipompy. Przez 14 dni zwierzę otrzymuje w sposób ciągły odpowiednią dawkę angiotensyny, co przyczynia się do wzrostu ciśnienia tętniczego [23]. Poniżej opisano wzrost ciśnienia u myszy, którym wszyto minipompę dozującą angiotensynę II. Pomiaru ciśnienia tętniczego u myszy lub szczurów dokonuje się przeważnie za pomocą urządzenia z podgrzewaną platformą, na której umieszcza się je w specjalnych klatkach uniemożliwiających ucieczkę. Mankiet zakładany jest na ogon, gdzie przebiega tętnica ogonowa, następnie do mankietu tłoczone jest powietrze, a czujnik znajdujący się za mankietem wykrywa ciśnienie skurczowe i rozkurczowe. Jest to metoda, która wymaga przystosowania zwierząt do procedury, gdyż początkowo są one dość płochliwe i zestresowane, co negatywnie wpływa na odczyt pomiarów. Dokładniejszą metodą ciągłego pomiaru ciśnienia tętniczego u małych gryzoni, w tym myszy, jest telemetria. Polega ona na inwazyjnym wszczepieniu nadajnika zwierzęciu w celu odbierania sygnałów z czujnika umieszczonego w tętnicy. Nadajnik przekazuje sygnał drogą radiową do odbiornika, który przetwarza otrzymany sygnał na konkretne wartości. Urządzenie to pozwala na stałe monitorowanie akcji serca i ciśnienia tętniczego podczas normalnych procesów życiowych zwierzęcia [24]. Rzadziej stosowane są modele indukcji nadciśnienia poprzez czynniki stresogenne i niską temperaturę. W przypadku indukowania nadciśnienia tętniczego stresem zwierzęta poddawane są różnym bodźcom stresogennym, takim jak: głośne dźwięki, migające światło i zmiana klatek, w których przebywają. Ciekawy jest model, w którym zwierzęta (głównie szczury) narażone są przez 3 tygodnie na działanie niskiej temperatury (5°C). Zastosowanie tego modelu ma związek z epidemiologią – niektóre dane wskazują na to, że w rejonach o niskich temperaturach istnieje wzmożone ryzyko zachorowania na nadciśnienie tętnicze i pokrewne choroby sercowo-naczyniowe. Według innych źródeł dokonano obserwacji świadczących, że w zimie Europejczycy mieli wyższe ciśnienie tętnicze niż w lecie. W obu modelach w rozwoju nadciśnienia bierze udział głównie sympatyczny system nerwowy oraz system renina–angiotensyna [25]. Choć w efekcie wszystkie te modele prowadzą do rozwoju nadciśnienia tętniczego, to jego patogeneza w poszczególnych modelach jest różna. Niestety, jeden zwierzęcy model jest niewystarczający, by móc w pełni opisać i wyjaśnić mechanizm rozwoju nadciśnienia tętniczego. Podsumowanie zagadnienia modeli zwierzęcych i translacji badań z modelu zwierzęcego na człowieka Podsumowując, żaden z przedstawionych modeli zwierzęcych nie może dać nam pełnej odpowiedzi na pytania dotyczące mechanizmu rozwoju chorób naczyń. Jest to niemożliwe, gdyż wiele z tych chorób współistnieje ze sobą i są one wywołane licznymi czynnikami, często o nieznanej etiologii. Jednakże każdy z tych modeli odzwierciedla pewną część stanu patologicznego, który jest obserwowany w organizmie ludzkim, i – co najważniejsze – może być modyfikowany licznymi interwencjami lub przy użyciu środków farmakologicznych w celu leczenia. Zastosowanie modeli zwierzęcych w celu poznania mechanizmów powstawania chorób sercowo-naczyniowych jest niezbędne, ponieważ daje nam ogromne możliwości interwencji i modyfikacji stanów patologicznych, których nie można dokonać u ludzi. Należy jednak pamiętać, że nawet najdoskonalszy model, który potrafi idealnie oddać warunki występujące w ludzkim organizmie podczas choroby, nie jest z nim tożsamy, i to niezależnie od tego, że myszy czy szczury mają aż 99% genów wspólnych z człowiekiem. Dlatego też wszystkie badania wykonane na modelach zwierzęcych powinny zostać potwierdzone w miarę możliwości przez badania na tkankach ludzkich izolowanych od pacjentów. Obserwacje dokonane na tkankach ludzkich mogą zaś zostać przeniesione na model zwierzęcy w celu wykonania badań, które byłyby niemożliwe do przeprowadzenia na człowieku. Małopolski Ośrodek Medycyny Translacyjnej Uniwersytet Jagielloński Collegium Medicum w Krakowie ul. Batorego 3, 31-135 Kraków www.momt.uj.edu.pl [email protected] 33 Podziękowania Projekt został sfinansowany ze środków Narodowego Centrum Nauki przyznanych na podstawie decyzji numer 2011/03/B/NZ4/02454 oraz 2011/03/N/NZ4/03760. Karol Urbański realizuje Diamentowy Grant Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa Wyższego. Adres do korespondencji: prof. dr hab. n. med. Tomasz J. Guzik Małopolski Ośrodek Medycyny Translacyjnej; Katedra Chorób Wewnętrznych i Medycyny Wsi 31-121 Kraków, ul. Skarbowa 1 tel.: (12) 633-00-03, faks: (12) 631-04-40 e-mail: [email protected] Piśmiennictwo 1. Global status report on noncommunicable diseases. World Health Organization 2014. 2. Cichocki T., Litwin J.A., Mirecka J.: Kompendium histologii. WUJ, Kraków 2002: 181. 3. Félétou M.: Multiple Functions of the Endothelial Cells. The Endothelium. Morgan & Claypool Life Sciences, San Rafael (CA) 2011: 3-18. 4. Guzik T.J., Mangalat D., Korbut R.: Adipocytokines – novel link between inflammation and vascular function? J. Physiol. Pharmacol. 2006, 57(4): 505-528. 5. Janeway C.A.J., Travers P., Walport M.: Immunobiology: The Immune System in Health and Disease. 5th edition. Garland Science, New York 2001. 6. Gryglewski R.J., Palmer R.M., Moncada S.: Superoxide anion is involved in the breakdown of endothelium-derived vascular relaxing factor. Nature 1986 Apr 3-9, 320(6061): 454-456. 7. Guzik T.J., West N.E., Pillai R. et al.: Nitric oxide modulates superoxide release and peroxynitrite formation in human blood vessels. Hypertension 2002 Jun, 39(6): 1088-1094. 8. Karimi A., Navidbakhsh M., Shojaei A. et al.: Measurement of the uniaxial mechanical properties of healthy and atherosclerotic human coronary arteries. Mater. Sci. Eng. C. Mater. Biol. Appl. 2013 Jul, 33(5): 2550-2554. 9. Holzapfel G.A., Sommer G., Gasser C.T. et al.: Determination of layer-specific mechanical properties of human coronary arteries with nonatherosclerotic intimal thickening and related constitutive modeling. Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. 2005 Nov, 289(5): H2048-2058. 10. Ozolanta I., Tetere G., Purinya B. et al.: Changes in the mechanical properties, biochemical contents and wall structure of the human coronary arteries with age and sex. Med. Eng. Phys. 1998 Oct, 20(7): 523-533. 11. Farb M.G., Tiwari S., Karki S. et al.: Cyclooxygenase inhibition improves endothelial vasomotor dysfunction of visceral adipose arterioles in human obesity. Obesity (Silver Spring) 2014 Feb, 22(2): 349-355. 12. Guzik B., Chwała M., Matusik P. et al.: Mechanisms of increased vascular superoxide production in human varicose veins. Pol. Arch. Med. Wewn. 2011 Sep, 121(9): 279-286. 13. Getz G.S., Reardon C.A.: Animal models of atherosclerosis. Arteriosclerosis, Thrombosis, and Vascular Biology 2012 May, 32(5): 1104-1115. 14. Ignatowski A.C.: Influence of animal food on the organism of rabbits. S. Peterb. Izviest. Imp. Voyenno-Med. Akad. 1908: 154-173. 15. Fan J., Kitajima S., Watanabe T. et al.: Rabbit models for the study of human atherosclerosis: From pathophysiological mechanisms to translational medicine. Pharmacology & Therapeutics 2015 Feb, 146c: 104-119. 16. Kapourchali F.R., Surendiran G., Chen L. et al.: Animal models of atherosclerosis. World Journal of Clinical Cases 2014 May 16, 2(5): 126-132. 17. Xiangdong L., Yuanwu L., Hua Z. et al.: Animal models for the atherosclerosis research: a review. Protein & Cell 2011 Mar, 2(3): 189-201. 18. Jawien J., Nastalek P., Korbut R.: Mouse models of experimental atherosclerosis. Journal of Physiology and Pharmacology: an official journal of the Polish Physiological Society 2004 Sep, 55(3): 503-517. 19. Nakashima Y., Plump A.S., Raines E.W. et al.: ApoE-deficient mice develop lesions of all phases of atherosclerosis throughout the arterial tree. Arteriosclerosis and Thrombosis: a journal of vascular biology/American Heart Association 1994 Jan, 14(1): 133-140. 20. Delles C., McBride M.W., Graham D. et al.: Genetics of hypertension: from experimental animals to humans. Biochimica et Biophysica Acta. 2010 Dec, 1802(12): 1299-1308. 21. Herrera V.L.M., Ruiz-Opazo N.: Rat as a model system for hypertension drug discovery. Drug Discovery Today: Disease Models 2008, 5(3): 179-184. 22. Dornas W.C., Silva M.E.: Animal models for the study of arterial hypertension. Journal of Biosciences 2011, 36(4): 731-737. 23. Monassier L., Combe R., Fertak L.E.: Mouse models of hypertension. Drug Discovery Today: Disease Models 2006, 3(3): 273-281. 24. Kramer K., Remie R.: Measuring blood pressure in small laboratory animals. Methods in Molecular Medicine 2005, 108: 51-62. 25. Duelsner A., Bondke Persson A.: Animal models in cardiovascular research. Acta Physiologica (Oxford, England) 2013 May, 208(1): 1-5. 34 Małopolski Ośrodek Medycyny Translacyjnej Uniwersytet Jagielloński Collegium Medicum w Krakowie ul. Batorego 3, 31-135 Kraków www.momt.uj.edu.pl [email protected] dr Wioletta Olejarz, dr Dorota Bryk, prof. dr hab. Danuta Zapolska-Downar ZNACZENIE CZYNNIKA JĄDROWEGO κB W PATOGENEZIE MIAŻDŻYCY: POTENCJALNY CEL TERAPEUTYCZNY W LECZENIU CHORÓB SERCOWO-NACZYNIOWYCH SIGNIFICANCE OF NUCLEAR FACTOR κB IN ATHEROSCLEROSIS: A POTENTIAL THERAPEUTIC TARGET FOR CARDIOVASCULAR DISEASE Streszczenie Abstract Miażdżyca, która jest podłożem chorób sercowo-naczyniowych, wykazuje wiele podobieństw do przewlekłych chorób zapalnych. Do cech wspólnych zalicza się przechodzenie leukocytów z krwi do tkanek oraz syntezę cytokin, chemokin i metaloproteinaz. Czynnik jądrowy κB (NF-κB) jest czynnikiem transkrypcyjnym reprezentującym ważny system wewnątrzkomórkowej transdukcji sygnału, odgrywającym istotną rolę w patogenezie wielu chorób zapalnych, w tym miażdżycy. Aktywacja tego czynnika transkrypcyjnego jest zaangażowana w różne etapy powstawania miażdżycy, poczynając od tworzenia zmiany miażdżycowej, aż po jej destabilizację i pękanie. W przypadku miażdżycy występuje wiele czynników, które mogą stymulować aktywację NF-κB, włączając w to tradycyjne czynniki ryzyka miażdżycy, infekcje czy cytokiny. Szereg genów zaangażowanych w patogenezę miażdżycy jest regulowanych przez NF-κB. Badania eksperymentalne wskazują, że zahamowanie NF-κB może hamować także odpowiedź zapalną, zatem może się on stać atrakcyjnym celem dla środków farmakologicznych. Jak wynika z badań in vitro, wiele powszechnie stosowanych leków czy naturalnych produktów żywnościowych może hamować NF-κB. W artykule przedstawiono aktualny stan wiedzy na temat drogi sygnalizacyjnej, w której pośredniczy NF-κB, jego powiązań z zapaleniem i miażdżycą, przeprowadzono również dyskusję na temat jego potencjału jako celu terapeutycznego w leczeniu miażdżycy. Słowa kluczowe: miażdżyca, zapalenie, NF-κB Atherosclerosis, the background for many cardiovascular diseases, bears many similarities with chronic inflammatory diseases. Common features include extravasation of blood-derived leukocytes, as well as production of cytokines, chemokines and metalloproteinases. Nuclear factor κB (NF-κB) is a transcription factor that represents a crucial intracellular signal transduction system involved in several inflammatory disease, including atherosclerosis. Activation of this transcription factor has been established at different stage of atherosclerosis, beginning from plaque formation to its destabilization and rupture. In the context of atherosclerosis there are many stimuli which can activate NF-κB, including traditional risk factors, infectious agents or cytokines. Many inflammatory genes relevant to the pathogenesis of atherosclerosis are regulated by NF-κB. Experimental studies indicate that inhibition of NF-κB may reduce inflammatory response. Thus, this pathway may potentially become an attractive target for pharmaceutical agents. Some commonly prescribed drugs and natural dietary products can inhibit NF-κB activity, at least in vitro. In this manuscript we summarize current knowledge about NF-κB pathway, its association with inflammation and atherosclerosis and discuss its potential as therapeutic target for atherosclerosis. Key words: atherosclerosis, inflammation, NF-κB Małopolski Ośrodek Medycyny Translacyjnej Uniwersytet Jagielloński Collegium Medicum w Krakowie ul. Batorego 3, 31-135 Kraków www.momt.uj.edu.pl [email protected] 35 Wprowadzenie Miażdżyca jest przewlekłą chorobą zapalną średnich i dużych naczyń, głównie aorty i naczyń wieńcowych, która powstaje najczęściej w miejscach ich rozgałęzień i rozwidleń [1–3]. Proces zapalny to cecha charakterystyczna wszystkich etapów miażdżycy, od aktywacji śródbłonka do pękania płytki miażdżycowej. Na przebieg miażdżycy mają wpływ czynniki ryzyka, takie jak: zaburzenia w metabolizmie lipidów, nadciśnienie, cukrzyca, palenie papierosów, i czynniki genetyczne. W odpowiedzi na wiele czynników działających destrukcyjnie na ścianę naczynia dochodzi do dysfunkcji komórek śródbłonka, co umożliwia akumulację w błonie wewnętrznej mononuklearnych leukocytów i lipoprotein niskiej gęstości (LDL, low-density lipoproteins), które podlegają różnego rodzaju modyfikacjom, stając się cząsteczkami o silnych właściwościach proaterogennych. Znajdujące się w błonie wewnętrznej monocyty zostają przekształcone w makrofagi, które w sposób niekontrolowany wyłapują zmodyfikowane LDL, co prowadzi do powstania komórek piankowatych. Następuje pierwszy widoczny etap miażdżycy i powstaje tzw. plamka żółta, która początkowo składa się z makrofagów, limfocytów T i komórek piankowatych. W późniejszym okresie pod wpływem wydzielanych lokalnie czynników wzrostu dochodzi do proliferacji i migracji komórek mięśni gładkich w obręb błony wewnętrznej, gdzie zmieniają swój fenotyp z kurczliwego na syntetyzujący, co z kolei prowadzi do zwiększonej syntezy tkanki łącznej i wytworzenia czapeczki pokrywającej zmianę miażdżycową. Skutkuje to powstaniem tzw. zmiany zaawansowanej lub inaczej blaszki włóknisto-tłuszczowej. Obecne w błonie wewnętrznej makrofagi i limfocyty T są źródłem wielu cytokin, które w głównej mierze odpowiadają za szereg przebiegających w tym obszarze reakcji immunologiczno-zapalnych. Toczące się w ścianie naczynia zapalenie może powodować pęknięcie płytki miażdżycowej i tworzenie w tym miejscu zakrzepu zamykającego światło naczynia, co jest główną przyczyną wystąpienia ostrych powikłań klinicznych miażdżycy. Zarówno w miażdżycy, jak i w innych chorobach zapalnych dochodzi do aktywacji czynnika NF-κB, który jest uważany za jeden z głównych czynników zaangażowanych w regulację wielu funkcji ściany naczynia [4, 5]. Ponadto aktywacja NF-κB jest niżej leżącym etapem przekazywania sygnału w odpowiedzi na wiele czynników zaangażowanych w powstawanie i rozwój miażdżycy. Celem pracy jest kompleksowa ocena biologii NF-κB i jego powiązań z patogenezą miaż- 36 dżycy oraz omówienie potencjalnych możliwości hamowania jego aktywności jako celu terapeutycznego w leczeniu chorób, których podłożem jest miażdżyca. Budowa i mechanizmy aktywacji NF-κB Czynnik jądrowy κB (NF-κB, nuclear factor kappa B) jest czynnikiem transkrypcyjnym należącym do rodziny Rel, która w swoim składzie zawiera konserwatywną domenę homologii Rel (RHD, Rel homology domain) [6, 7]. Domena ta znajduje się w N-końcowym odcinku łańcucha białkowego i odpowiada za dimeryzację białek, łączenie z białkami inhibitorowymi oraz za wiązanie z DNA (DBD, DNA-binding domain). Do białek tej rodziny zaliczamy RelA (znane jako p65), RelB, c-Rel, p50 (NF-κB1) i p52 (NF-κB2). Pięć różnych monomerów białek rodziny NF-κB podzielono na dwie klasy: klasa I to p50 i p52, a w skład klasy II wchodzą p65, RelB i c-Rel. C-końcowy fragment białek klasy I ma w swoim składzie kilka powtórzeń ankirynowych i wykazuje aktywność transrepresyjną. Natomiast C-końcowy odcinek białek klasy II ma domenę aktywującą transkrypcję (TAD, transcription activation domain), która umożliwia aktywację transkrypcji odpowiednich genów. Białka NF-κB1 i NF-κB2 są syntetyzowane jako duże prekursory p105 i p100, z których w procesie ubikwitynacji i degradacji powtórzeń ankirynowych powstają białka p50 i p52. Białka p50 i p52, będąc monomerami, nie mają zdolności do aktywacji transkrypcji i uważa się, że działają jako transkrypcyjne represory. Niemniej oba te białka tworzą kompleksy z białkami klasy II i jako heterodimery biorą udział w aktywacji transkrypcji. Teoretycznie rodzina białek Rel może tworzyć około 15 dimerów. Jednak najczęściej występującym we wszystkich komórkach jest p50/p65. NF-κB odgrywa istotną rolę w regulacji odpowiedzi komórki, ponieważ należy do kategorii „szybko działających czynników”, tzn. czynników, które są obecne w komórkach w postaci nieaktywnej i nie wymagają syntezy nowych białek, by stać się aktywne [7, 8]. Dzięki temu NF-κB jest pierwszą odpowiedzią na czynniki szkodliwe dla komórki. Do najbardziej znanych induktorów aktywacji NF-κB zaliczają się: czynnik martwicy nowotworu (TNF-α), interleukina 1 (IL-1), lipopolisacharyd (LPS) czy reaktywne formy tlenu (RFT). W komórkach spoczynkowych dimery NF-κB występują w cytoplazmie w postaci nieaktywnej, ponieważ są związane z białkami inhibitorowymi κB (IκB, inhibitor of κB) [9]. Dotychczas poznano siedem białek o właściwościach Małopolski Ośrodek Medycyny Translacyjnej Uniwersytet Jagielloński Collegium Medicum w Krakowie ul. Batorego 3, 31-135 Kraków www.momt.uj.edu.pl [email protected] IκB: IκBα, IκBβ, IκBγ, IκBε, BCL3, p100 i p105. Spośród wymienionych inhibitorów największe znaczenie mają IκBα i IκBβ. Wszystkie IκB zawierają od 30 do 33 kopii sekwencji, zwanych powtórzeniami ankirynowymi, które pośredniczą w połączeniach między IκB a dimerami NF-κB. Powtórzenia ankirynowe reagują z regionami RHD białek NF-κB i maskują ich sygnały lokalizacji jądra (NLS, nuclear localization signals), a tym samym uniemożliwiają ich translokację do jądra. W zależności od rodzajów bodźców stymulujących wyróżniono dwie drogi aktywacji białek NF-κB: klasyczną (canonical) i alternatywną (non-canonical) [5]. Typowa aktywacja drogi klasycznej przez TNF-α, IL-1 czy LPS prowadzi do aktywacji kompleksu kinaz IκB (IKK). Kompleks IKK składa się z IKKα, IKKβ i IKKγ. Dwie pierwsze kinazy mają właściwości katalityczne, natomiast IKKγ (zwana również NEMO) odgrywa rolę regulatorową. TNF-α jest najlepiej zbadanym aktywatorem NF-κB [9]. Połączenie TNF-α z receptorem TNFR1 prowadzi do zmian konformacyjnych pozwalających na przyłączenie domeny śmierci związanej z TNFR1 (TRADD1, TNFR1 associated death domain). TRADD służy jako platforma do przyłączenia czynnika związanego z TNFR (TRAF, TNFR associated factor). TRAF2 i TRAF6 z kolei przyłączają kinazę wchodzącą w interakcje z receptorem 1 (RIP1, receptor interacting kinase 1). TRAF6 działa jako ligaza ubikwityny, która razem z enzymem E2 Ubc-Uev1 katalizuje formowanie łańcucha ubikwityn, ten zaś reaguje z kompleksem TAK1 (kinaza aktywowana transformującym czynnikiem wzrostowym) i promuje jego autofosforylację i aktywację. Łańcuch ubikwityn przyłącza kompleks IKK w pobliże TAK1, ułatwiając fosforylację IKK przez TAK1. TRAF2 przeprowadza ubikwitynację kinazy RIP1, co umożliwia przyłączenie TAK1 i NEMO. Przyłączenie NEMO do łańcucha ubikwityn promuje aktywację IKK albo poprzez zmiany konformacyjne, albo poprzez umiejscowienie w takiej pozycji, w której jest bardziej podatna na fosforylację przez TAK1. IKKβ jest główną kinazą efektorową, która fosforyluje seryny w pozycji 32 i 36 w N-końcowym odcinku IκBα. Ufosforylowana IκBα ulega ubikwitynacji przez ligazę ubikwityny SCF i jest następnie degradowana w proteasomie 26S. Degradacja IκB uwalnia wolny dimer (najczęściej jest to p50/p65), który wędruje do jądra i łączy się za pomocą domeny RHD z sekwencją DNA dla κB: 5’GGGPuNNPyPyCC (gdzie: Pu – puryna, N – dowolna zasada, Py – pirymidyna) [7]. Prowadzi to do transkrypcji genów i uruchomienia fizjologicznych reakcji, takich jak m.in. odpowiedź zapalna, co jest związane z ekspresją cytokin, chemokin, cząsteczek adhezyjnych i enzymów indukowanych (rycina 1). NF-κB reguluje również transkrypcję własnego inhibitora, czyli IκBα. Nowo zsyntetyzowane IκBα hamuje ponownie NF-κB, tworząc autoregulowane sprzężenie zwrotne, które zapewnia odpowiedni stopień aktywacji tego czynnika transkrypcyjnego [10]. Niektóre bodźce, np. limfotoksyna, czynnik aktywujący komórki B (BAFF, B-cell activating factor), ligand receptora aktywującego NF-κB (RANKL, receptor activator of NF-κB ligand) i CD40, mogą aktywować szlak alternatywny. Aktywacja drogi alternatywnej nie wymaga NEMO lub IKKβ, ale zależy od IKKα, która jest aktywowana przez NIK (kinaza aktywująca NF-κB) i fosforyluje prekursor p100 [5, 7]. Ufosforylowane białko p100 ulega ubikwitynacji, a następnie C-końcowy fragment łańcucha białkowego ulega degradacji w proteaosomie z jednoczesnym uwolnieniem p52. W cytoplazmie p52 łączy się z RelB i przemieszcza do jądra, gdzie aktywuje geny zaangażowane w rozwój i prawidłowe funkcjonowanie narządów limfoidalnych i nabytej odpowiedzi immunologicznej (rycina 1). Należy wspomnieć, że NF-κB może być również aktywowany za pomocą innych mechanizmów, takich jak np. RFT czy kinazy MAP. Wiele doniesień wskazuje, że NF-κB jest czynnikiem transkrypcyjnym, którego aktywacja znajduje się pod kontrolą stanu redoks komórki [11, 12]. Konkluzja ta jest wynikiem licznych badań, które wykazały, że antyoksydanty o różnej budowie chemicznej, włączając w to NAC, PDTC czy witaminę E, hamują stymulowaną różnymi czynnikami aktywację NF-κB. Podobnie nadekspresja SOD czy peroksydazy glutationowej hamuje indukowaną TNF-α, LPS, PMA czy H2O2 aktywację NF-κB. Wydaje się, że głównym aktywatorem NF-κB jest H2O2, gdyż bezpośrednie dodanie nadtlenku wodoru do hodowli komórkowej stymuluje aktywację NF-κB. Ponadto dodanie katalazy hamuje aktywację stymulowaną TNF-α. Dodatkowym potwierdzeniem znaczenia stresu oksydacyjnego w aktywacji NF-κB jest fakt, że wiele aktywatorów, takich jak TNF-α, IL-1 czy oxyLDL, stymuluje wewnątrzkomórkową produkcję RFT. Mimo tych licznych dowodów nie jest znany dokładny mechanizm, za pomocą którego stres oksydacyjny przyczynia się do aktywacji NF-κB. Przypuszcza się, że RFT ingerują w drogi sygnałowe prowadzące do fosforylacji i następowej degradacji IκB [13]. Rzeczywiście wykazano, że antyoksydanty hamują aktywność kinazy IκB i tym samym zapobiegają jej fosforylacji i degradacji [14]. Małopolski Ośrodek Medycyny Translacyjnej Uniwersytet Jagielloński Collegium Medicum w Krakowie ul. Batorego 3, 31-135 Kraków www.momt.uj.edu.pl [email protected] 37 Rycina 1. Schemat obrazujący klasyczną i alternatywną drogę aktywacji NF-κB. Objaśnienia skrótów: BAFF – czynnik aktywujący komórki B, IκB – inhibitor κB, COX – cyklooksygenaza, GM-CSF – czynnik stymulujący kolonie granulocytów-makrofagów, ICAM-1 – cząsteczki adhezji międzykomórkowej, IL – interleukina, iNOS – indukowalna syntaza tlenku azotu, IKK – inhibitor kinazy κB, LPS – lipopolisacharyd, NIK – kinaza indukująca NF-κB, MCP-1 – białko chemotaktyczne dla monocytów, PLA2 – fosfolipaza A2, RANKL – ligand receptora aktywatora NF-κB, TAK – kinaza aktywowana transformującym czynnikiem wzrostowym, TNF – czynnik martwicy nowotworu, TRAF – czynnik związany z receptorem dla TNF, VCAM-1 – cząsteczki adhezji komórkowej naczyń. Najprawdopodobniej duże znaczenie w indukowanej RFT aktywacji NF-κB ma aktywacja kinaz wyżej leżących na szlaku przekazywania sygnałów, jak proponują Frey i wsp. [15]. Szczegól- 38 nie wrażliwe na stres oksydacyjny są kinazy MAP, czyli kinazy aktywowane mitogenami (MAPK, mitogen-activated protein kinases). Są to kinazy, które propagują sygnał zewnętrzny poprzez kaska- Małopolski Ośrodek Medycyny Translacyjnej Uniwersytet Jagielloński Collegium Medicum w Krakowie ul. Batorego 3, 31-135 Kraków www.momt.uj.edu.pl [email protected] dę fosforylacji w celu generowania skoordynowanej odpowiedzi komórki na środowisko [16]. Wyróżniamy trzy podstawowe kinazy MAP: ERK1/2 (extracellular signaling kinases), JNK1–3 (c-Jun N-terminal kinases) oraz p38MAPK. Konsekwencją aktywacji MAPK są: zapalenie, apoptoza, różnicowanie i proliferacja. Kinazy MAP uczestniczą w szlakach sygnalizacyjnych, które mają postać trójpoziomowej kaskady kinaz, tj. enzymów kolejno aktywowanych w wyniku fosforylacji [16]. Na początku kinaza kinazy aktywującej MAPK (MAPKKK lub MAP3K czy MKKK) powoduje aktywację kinazy aktywującej MAPK (MAPKK lub MAP2K czy MKK), a ta fosforyluje efektorowe kinazy MAP (MAPK). Bodziec → MAPKKK → MAPKK → MAPK → odpowiedź. RFT mogą aktywować kinazy MAP poprzez aktywację ASK1 (apoptosis signal regulating kinase; kinaza regulująca czynnik apoptotyczny), która aktywuje MKK3 i MKK6, kinazy aktywujące p38MAPK. ASK1 aktywuje również MKK4 i MKK7, będące kinazami aktywującymi JNK. RFT poprzez wpływ na białko G z rodziny Rho (Rac) i białko kontrolujące podział komórkowy 42 (cdc42, cell division control protein 42) przyczyniają się do aktywacji MLK i tym samym do aktywacji p38MAPK i JNK [17]. Inną drogą może być hamujący wpływ RFT na fosfatazy kinaz MAP, które mają za zadanie defosforylację kinaz MAP i tym samym ich dezaktywację [18]. Warto wspomnieć, że kinazy MAP, a szczególnie p38MAPK, aktywują wiele czynników transkrypcyjnych, w tym NF-κB, niezależnie od stresu oksydacyjnego [16, 19]. Znaczenie NF-κB w patogenezie miażdżycy Bezpośrednie dowody sugerujące znaczenie NF-κB w patogenezie miażdżycy pochodzą z badań przeprowadzonych na wycinkach ze zmian miażdżycowych. Wykorzystawszy specyficzne przeciwciała przeciwko aktywnej (ufosforylowanej) postaci p65, wykazano jego obecność w jądrach komórek śródbłonka pokrywających wczesną zmianę miażdżycową oraz w komórkach mięśni gładkich, makrofagach i limfocytach T w zmianie zaawansowanej [20]. Podobnych obserwacji dokonano z wykorzystaniem zwierzęcego modelu doświadczalnego miażdżycy, gdzie również wykazano obecność aktywnej postaci NF-κB w ścianie naczyń zwierząt będących na diecie cholesterolowej [21]. Jak wykażemy w dalszej części opracowania, aktywne postacie NF-κB występują we wszystkich komórkach obecnych w zmianie miażdżycowej, a aktywacja genów zależnych od tego czynnika transkrypcyjne- go może być zaangażowana w różne etapy powstawania i rozwoju miażdżycy. Aktywacja komórek śródbłonka i udział w rekrutacji mononuklearnych leukocytów Kluczowym (i najwcześniejszym) wydarzeniem dla powstawania i rozwoju miażdżycy jest dysfunkcja śródbłonka, określana jako szereg zmian, które pozwalają tym komórkom na pełnienie nowych funkcji [22]. Cechą dysfunkcji śródbłonka, która promuje zapalenie, jest zmiana fenotypu antyadhezyjnego na proadhezywny [3]. Zdrowy śródbłonek o fenotypie antyadhezyjnym nie pozwala na adhezję i transendotelialną wędrówkę leukocytów, gdyż nie ujawnia na swojej powierzchni większości cząsteczek adhezyjnych niezbędnych do zaistnienia tego procesu. Fenotyp proadhezywny związany jest z pojawieniem się ekspresji cząsteczek adhezyjnych na powierzchni śródbłonka, pośredniczących w interakcjach pomiędzy komórkami ściany naczynia a komórkami krwi. Do śródbłonkowych cząsteczek adhezyjnych zaliczamy: selektynę E i P, ICAM-1 (intercellular adhesion molecule-1), ICAM-2, VCAM-1 (vascular cell adhesion molecule-1) i PECAM-1 (platelet endothelial cell adhesion molecule-1). Selektyny pośredniczą w toczeniu się leukocytów po komórkach śródbłonka, co umożliwia interakcje między ICAM-1 a LFA-1 i VCAM-1 a VLA-4. LFA-1 jest integryną obecną na wszystkich leukocytach, natomiast VLA-4 tylko na monocytach i limfocytach. Interakcje między śródbłonkowymi cząsteczkami adhezyjnymi a integrynami na leukocytach są niezbędne do adhezji i transendotelialnej migracji leukocytów. Najbardziej znane są: VCAM-1 i ICAM-1. Jak wynika z licznych badań in vitro i in vivo, odgrywają one istotną rolę w patogenezie miażdżycy [23]. Proces adhezji z następową transendotelialną wędrówką monocytów i limfocytów zależy nie tylko od ekspresji śródbłonkowych cząsteczek adhezyjnych, lecz także od wydzielanych lokalnie czynników chemotaktycznych. Pod wpływem tych czynników dochodzi do zmian konformacyjnych obecnych na leukocytach integryn, które to zmiany umożliwiają ich trwałe połączenie z ICAM-1 lub VCAM-1. Dopiero trwałe połączenie pozwala na transendotelialną wędrówkę leukocytów. Jednym z najlepiej poznanych w aspekcie patogenezy miażdżycy czynników chemotaktycznych jest MCP-1 (monocyte chemotactic protein-1) [3]. Prozapalna aktywacja komórek śródbłonka związana z ekspresją wspomnianych białek jest regulowana przez szlaki sygnalizacyjne zależne Małopolski Ośrodek Medycyny Translacyjnej Uniwersytet Jagielloński Collegium Medicum w Krakowie ul. Batorego 3, 31-135 Kraków www.momt.uj.edu.pl [email protected] 39 od NF-κB. Wiele czynników proaterogennych, takich jak: TNF-α, IL-1, CD40, infekcje bakteryjne i wirusowe, oxyLDL czy RFT, które stymulują prozapalną odpowiedź komórek śródbłonka, aktywuje różne drogi sygnalne prowadzące do aktywacji NF-κB [5, 24, 25]. Warunki hemodynamiczne mogą również wpływać na mechanizmy odpowiedzi zapalnej ściany naczynia poprzez regulację aktywności NF-κB w komórkach śródbłonka. Pochodzące z ludzkiej aorty komórki śródbłonka poddane działaniu proaterogennych warunków hemodynamicznych (niskie siły ścinania) wykazują istotny wzrost aktywacji NF-κB w porównaniu z komórkami hodowanymi w warunkach antyaterogennych (wysokie siły ścinania) [26]. Podobnie aktywność NF-κB jest podwyższona w komórkach śródbłonka w rejonach naczyń poddanych działaniu zaburzonego przepływu krwi i podatnych na rozwój miażdżycy w porównaniu z naczyniami z prawidłowym przepływem krwi [27]. Aktywacja NF-κB wiąże się również z nadciśnieniem, będącym jednym z czynników ryzyka miażdżycy [28, 29]. Angiotensyna II, której stężenie jest często podwyższone w nadciśnieniu, aktywuje NF-κB poprzez nasilenie stresu oksydacyjnego. Podanie szczurom angiotensyny II skutkuje aktywacją NF-κB w ścianie naczynia z towarzyszącym wzrostem ekspresji VCAM-1 i IL-6. Aktywacja NF-κB w śródbłonku prowadzi do ekspresji wielu genów, które są odpowiedzialne za rekrutację leukocytów do ściany naczynia, takich jak: ICAM-1, VCAM-1, selektyny P i E, IL-1, IL-6, TNF-α, a także chemokin (MCP-1) [30–32]. W literaturze jest wiele doniesień wskazujących, że dużo czynników proaterogennych stymuluje aktywację NF-κB z następowym zwiększeniem ekspresji śródbłonkowych cząsteczek adhezyjnych poprzez nasilenie stresu oksydacyjnego, a zastosowane antyoksydanty hamują zarówno aktywację NF-κB, jak i ekspresję badanych cząsteczek adhezyjnych [11, 33]. Oprócz aktywacji drogą klasyczną wiele wcześniej wymienionych czynników patogenetycznych aktywuje NF-κB za pośrednictwem kinaz MAP. Wykazano, że w komórkach śródbłonka poddanych działaniu TNF-α kinazy JNK i p38MAPK pośredniczą w indukcji ekspresji ICAM-1 i VCAM-1 poprzez wpływ na NF-κB [33]. Wspomniana wcześniej angiotensyna II stymuluje ekspresję VCAM-1, wykorzystując p38MAPK do aktywacji NF-κB [34]. Również nikotyna nasila ekspresję ICAM-1 i VCAM-1 poprzez aktywację p38MAPK i NF-κB [35]. Specyficzne dla śródbłonka zahamowanie aktywacji NF-κB poprzez usunięcie NEMO z komórek śródbłonka u myszy ApoE(-/-) na diecie choleste- 40 rolowej skutkowało redukcją formowania zmiany miażdżycowej [36]. Zahamowanie NF-κB związane było ze zmniejszeniem ekspresji śródbłonkowych cząsteczek adhezyjnych, osłabieniem rekrutacji makrofagów oraz redukcją ekspresji cytokin i chemokin w wycinkach z aorty. Z powyższych informacji wynika, że aktywacja NF-κB w komórkach śródbłonka odgrywa istotną rolę w toczącym się w ścianie naczynia zapaleniu i miażdżycy poprzez regulację ekspresji cząsteczek prozapalnych. Monocyty/makrofagi w miażdżycy: znaczenie NF-κB Osiadłe w błonie wewnętrznej ściany naczynia monocyty podlegają działaniu czynnika stymulującego wzrost kolonii makrofagów (M-CSF, macrophage colony-stimulating factor), pod którego wpływem dochodzi do serii zmian prowadzących do ich namnażania i przekształcania się w aktywne makrofagi [3, 37]. M-CSF przyczynia się do tego, że na powierzchni makrofagów pojawiają się receptory zmiatające, których zadaniem jest usuwanie obcych antygenów i ciałek apoptotycznych. Za pomocą tych receptorów makrofagi pochłaniają również oxyLDL na drodze endocytozy, co prowadzi do powstania tak charakterystycznych dla miażdżycy komórek piankowatych. Do receptorów zaangażowanych w formowanie komórek piankowatych zaliczamy: CD36, CD68, LOX-1 (lectin-type oxidized low-density lipoprotein receptor), SR-A i SR-B. Wyłapywanie oxyLDL czy innych patogenów lub wydzielane lokalnie cytokiny prowadzą do aktywacji makrofagów, które wydzielają wiele czynników modulujących przebieg miażdżycy [3, 37, 38]. Są one źródłem czynników chemotaktycznych, takich jak MCP-1 i IL-8. Zaktywowane makrofagi wydzielają cytokiny zapalne, takie jak: IL-1, IL-6, IL-12 i TNF-α, z których IL-1 i TNF-α są głównymi mediatorami zapalenia w miażdżycy. Wszystko to przyczynia się do dalszej rekrutacji komórek zapalnych w obręb płytki miażdżycowej. NF-κB może pośredniczyć w wielu z omówionych procesów zależnych od monocytów/makrofagów. Po pierwsze, aktywacja tego czynnika transkrypcyjnego prowadzi m.in. do nasilenia ekspresji M-CSF [39]. Istnieją badania sugerujące, że może się on przyczyniać do nasilenia ekspresji receptorów SR-A [31]. NF-κB poprzez nasilenie ekspresji takich enzymów, jak: fosfolipaza A2, lipooksygenaza 5 i 12 oraz COX, może się przyczyniać do nasilenia produkcji oxyLDL i tym samym zwiększenia liczby powstających komórek piankowatych. Warto wspomnieć, że liczba powstających Małopolski Ośrodek Medycyny Translacyjnej Uniwersytet Jagielloński Collegium Medicum w Krakowie ul. Batorego 3, 31-135 Kraków www.momt.uj.edu.pl [email protected] komórek piankowatych zależy również od stopnia usuwania cholesterolu zarówno z tych komórek, jak i makrofagów. W procesie usuwania cholesterolu przez HDL pośredniczą wiążące ATP kasety transportowe typu A1 i G1 (ABCA1 i ABCG1). Ekspresja tych białek transportowych, mediowana głównie przez wątrobowy receptor X (LXR, liver X receptor), podlega zahamowaniu w następstwie aktywacji NF-κB [40]. Jak wspomniano wcześniej, aktywacja NF-κB prowadzi do transkrypcji genów związanych z odpowiedzią zapalną. Tym samym może się przyczyniać do zintensyfikowania zapalenia toczącego się w ścianie naczynia. Z kolei cytokiny zapalne są aktywatorami NF-κB. Blokada aktywacji NF-κB drogą klasyczną w makrofagach uzyskanych z ludzkich tkanek pobranych ze zmiany miażdżycowej związana była z zahamowaniem liczby cytokin zapalnych (TNF-α, IL-1 i IL-6), czynnika tkankowego i metaloproteinaz [30]. Dane uzyskane z badań przeprowadzonych na zwierzętach, w których oceniano wpływ aktywacji NF-κB na funkcję makrofagów oraz przebieg miażdżycy, są kontrowersyjne. Usunięcie NF-κB1 w makrofagach myszy LDLR(-/-) skutkowało osłabieniem progresji miażdżycy [41]. Takie makrofagi pobrane ze zmiany miażdżycowej charakteryzowały się zmniejszoną zdolnością do wyłapywania oxyLDL. Badania, które przeprowadzili Wolfrum i wsp. [42], wykazały, że u myszy ze zwiększoną ekspresją białka A20 (białko indukowane TNF-α), które hamuje aktywację NF-κB poprzez zablokowanie degradacji IκB, powstawanie zmian miażdżycowych jest istotnie statystycznie niższe w porównaniu z grupą kontrolną. W innych badaniach wykazano, że zwiększona ekspresja IκBα w ludzkich makrofagach hamuje stymulowaną LPS produkcję TNF-α, IL-1, IL-6 i IL-8 [4]. Z kolei w jeszcze innych badaniach wykazano, że zahamowanie aktywacji NF-κB poprzez usunięcie IKK2 u myszy LDLR(-/-) nasila tworzenie zmian miażdżycowych, sugerując, że aktywacja tego czynnika transkrypcyjnego ma korzystny wpływ na przebieg miażdżycy [43]. Uważa się, że aktywacja NF-κB w początkowych okresach odpowiedzi zapalnej związana jest ze zwiększoną ekspresją genów prozapalnych, natomiast aktywacja tego czynnika transkrypcyjnego podczas rozwiniętego zapalenia – z ekspresją genów przeciwzapalnych. Komórki mięśni gładkich w miażdżycy i restenozie: udział NF-κB Do powstania następnego etapu zmiany miażdżycowej, czyli zmiany zaawansowanej, zwanej inaczej zmianą włóknisto-tłuszczową, dochodzi pod wpływem wydzielanych lokalnie, głównie przez makrofagi, czynników wzrostowych, które sprawiają, że komórki mięśni gładkich migrują z błony środkowej do błony wewnętrznej, gdzie proliferują i syntetyzują składowe tkanki łącznej [44]. Dzięki działaniu obecnych w błonie wewnętrznej komórek mięśni gładkich dochodzi najpierw do powstania włóknistej czapeczki pokrywającej zmianę miażdżycową, a następnie do przebudowy ściany naczynia, prowadzącej do jej zwężenia i w rezultacie do upośledzenia dopływu krwi do tkanek. Warto wspomnieć, że hiperplazja neointimy w następstwie zwiększonej proliferacji mięśni gładkich jest główną przyczyną restenozy po przezskórnej angioplastyce. Aktywacja NF-κB odgrywa istotną rolę w proliferacji komórek mięśni gładkich poprzez indukcję genów stymulujących przeżycie i hamujących apotozę [30]. Wykazano, że w tkankach pobranych ze zdrowych naczyń nie stwierdza się aktywacji NF-κB, natomiast w jądrach komórek mięśni gładkich pobranych ze zmiany miażdżycowej zaobserwowano obecność białek Rel [4]. Przeprowadzono wiele eksperymentów mających na celu ocenę wpływu NF-κB na proliferację komórek mięśni gładkich, których wyniki są cytowane w pracy de Winthera i wsp. [31]. Z badań tych wynika, że zastosowanie różnych inhibitorów aktywacji NF-κB hamuje hiperplazję neointimy w zwierzęcym modelu doświadczalnym i proliferację komórek mięśni gładkich in vitro. Udział aktywacji NF-κB w pękaniu płytki miażdżycowej i wystąpieniu ostrych epizodów wieńcowych Zmiana zaawansowana może mieć postać stabilną lub niestabilną, czyli podatną na pękanie [45, 46]. Taka płytka, w porównaniu ze zmianą stabilną, ma cienką czapeczkę włóknistą pokrywającą zmianę miażdżycową, duży rdzeń lipidowy i zwiększoną liczbę komórek zapalnych. Jedną z przyczyn osłabienia pokrywy łącznotkankowej jest trawienie jej składowych przez metaloproteinazy produkowane przez zaktywowane makrofagi. Ponadto zaktywowane makrofagi są źródłem czynnika tkankowego (TF, tissue factor), będącego aktywatorem zewnątrzpochodnej drogi krzepnięcia. Pękanie płytki miażdżycowej powoduje zetknięcie się krwi z trombogennym materiałem zmiany miażdżycowej i powstanie zakrzepu, który może spowodować zamknięcie światła naczynia, co jest bezpośrednią przyczyną powstania ostrych powikłań klinicznych miażdży- Małopolski Ośrodek Medycyny Translacyjnej Uniwersytet Jagielloński Collegium Medicum w Krakowie ul. Batorego 3, 31-135 Kraków www.momt.uj.edu.pl [email protected] 41 cy. Ekspresja zarówno metaloproteinaz, jak i TF jest pod kontrolą NF-κB [5]. Ponadto sugeruje się, że NF-κB stanowi łącznik między zapaleniem a zakrzepicą poprzez regulację ekspresji jednego z głównych mechanizmów przeciwzakrzepowych, jakim jest białko C. Istnieje wiele dowodów na to, że aktywacja NF-κB może się przyczyniać do pękania płytki miażdżycowej. Wilson i wsp. [47] wykazali, że w naczyniach wieńcowych u pacjentów z niestabilną postacią choroby niedokrwiennej immunoreaktywność na obecność aktywnej postaci NF-κB jest dużo wyższa niż u pacjentów z postacią stabilną. Spontaniczną aktywację NF-κB w monocytach wykazano u 82% pacjentów z niestabilną postacią choroby niedokrwiennej i wysokimi poziomami CRP, a tylko u 21% pacjentów ze stabilną postacią [48]. Aktywacja NF-κB odgrywa również istotną rolę w odpowiedzi mięśnia sercowego na niedotlenienie [49]. Aktywatorami tej odpowiedzi mogą być: TNF-α, IL-1 czy endogenne ligandy dla receptorów TLR (toll-like receptors), które są uwalniane w odpowiedzi na niedotlenienie. Ponadto niedotlenienie może prowadzić do nasilenia stresu oksydacyjnego, który – jak wspomniano wcześniej – jest aktywatorem tego czynnika transkrypcyjnego. Podobnie reoksygenacja, z którą mamy do czynienia w następstwie reperfuzji po udrożnieniu naczynia, prowadzi do aktywacji NF-κB poprzez indukcję zwiększonej produkcji RFT. Tak więc aktywacja NF-κB w mięśniu sercowym w następstwie niedotlenienia lub reperfuzji może prowadzić do indukcji wielu białek promujących rekrutacje leukocytów i mechanizmów odpowiedzi zapalnej. Potwierdzają to wyniki licznych badań. Valen i wsp. [50] wykazali obecność aktywnej postaci p50/p65 w wycinkach pobranych w trakcie operacji na otwartym sercu z towarzyszącym wzrostem ekspresji ICAM-1, TNF-α i IL-1. Zahamowanie aktywacji NF-κB poprzez zastosowanie farmakologicznego inhibitora IKK związane było ze zmniejszeniem uszkodzenia mięśnia sercowego w zwierzęcym modelu zawału mięśnia sercowego [51]. NF-κB jako cel dla terapii przeciwzapalnej i przeciwmiażdżycowej Biorąc pod uwagę fakt, że szlaki sygnalizacyjne, w których pośredniczy NF-κB, są jedną z głównych dróg transkrypcji sygnału zaangażowanych w powstawanie różnych etapów miażdżycy, wydaje się, że możliwość hamowania tego czynnika transkrypcyjnego może być celem terapeutycznym w leczeniu chorób, których podłożem jest miażdżyca. 42 Liczne leki powszechnie stosowane w praktyce klinicznej wykazują właściwości wykraczające poza ich przyjęte działanie farmakologiczne. Wśród mechanizmów odpowiedzialnych za ich „plejotropowe” działanie wymienić należy to, że wiele tych leków hamuje aktywację NF-κB. Takim przykładem mogą być statyny. Jest to grupa leków, których działanie wykracza daleko poza hamowanie syntezy cholesterolu. Z badań klinicznych wynika, że statyny mają korzystny wpływ u pacjentów z relatywnie niskim poziomem cholesterolu, a wysokimi poziomami CRP [52]. To plejotropowe działanie może być po części wynikiem ich wpływu na NF-κB. Jak wynika z badań in vitro, statyny zwiększają ekspresję białka inhibitorowego IκBα w komórkach mięśni gładkich i komórkach śródbłonka [53]. W innych badaniach wykazano, że symwastatyna zmniejsza stymulowaną TNF-α i IL-1 ekspresję ICAM-1 i VCAM-1 z następowym osłabieniem adhezji mononuklearnych leukocytów do komórek śródbłonka poprzez zahamowanie aktywacji NF-κB [54]. Martín-Ventura i wsp. [55] dokonali oceny wycinków z pokrytych zmianą miażdżycową tętnic szyjnych oraz mononuklearnych leukocytów pobranych z krwi obwodowej u pacjentów, którzy wcześniej nie byli leczeni. Pacjenci poddani intensywnej terapii atorwastatyną (8 mg/dzień) przez miesiąc porównywani byli z tymi, którzy nie otrzymywali leku. Atorwastatyna zmniejszała infiltrację makrofagów do zmiany miażdżycowej, aktywację NF-κB oraz ekspresję MCP-1 i COX-2. Podobnie terapia atorwastatyną związana była z osłabieniem aktywacji NF-κB oraz zmniejszeniem ekspresji mRNA dla MCP-1 i COX-2 w mononuklearnych leukocytach. W leczeniu chorób sercowo-naczyniowych stosuje się również leki z grupy agonistów PPAR (peroxisome proliferator-activated receptors). Wykazano, że ligandy dla PPARγ hamują ekspresję cytokin i śródbłonkowych cząsteczek adhezyjnych poprzez hamowanie aktywacji NF-κB [56]. Inną grupą leków, które mogą działać poprzez osłabienie aktywności NF-κB, są leki hipotensyjne z grupy inhibitorów układu renina–angiotensyna. Wykorzystawszy zwierzęcy model miażdżycy, wykazano, że podawanie chinaprylu skutkowało zmniejszeniem poziomu cytokin zapalnych i redukcją infiltracji makrofagów z jednoczesnym zahamowaniem aktywacji NF-κB [57]. W innych badaniach przeprowadzonych u pacjentów z miażdżycą tętnic szyjnych zaobserwowano, że skojarzona terapia inhibitorami układu renina–angiotensyna (zarówno leki z grupy inhibitorów angiotensyny, jak i z grupy inhibitorów recep- Małopolski Ośrodek Medycyny Translacyjnej Uniwersytet Jagielloński Collegium Medicum w Krakowie ul. Batorego 3, 31-135 Kraków www.momt.uj.edu.pl [email protected] torów dla angiotensyny) z kwasem acetylosalicylowym wiązała się z redukcją ekspresji aktywnej postaci NF-κB w pobranych wycinkach zmian miażdżycowych [58]. Z dotychczasowych badań wynika, że kwas acetylosalicylowy i salicylan sodu hamują aktywację NF-κB poprzez zahamowanie zależnej od IKK fosforylacji IκB [59]. Ponadto kwas acetylosalicylowy hamuje stymulowaną TNF-α aktywację NF-κB z towarzyszącym obniżeniem ekspresji VCAM-1 poprzez zahamowanie p38MAPK [34]. Wśród innych niesteroidowych leków przeciwzapalnych ibuprofen również hamuje aktywację NF-κB z jednoczesnym zahamowaniem ekspresji VCAM-1 i ICAM-1 poprzez zablokowanie fosforylacji kinazy IκB [60]. Podobnie glikokortykosteroidy, szeroko stosowane jako leki przeciwzapalne i immunosupresyjne, hamują aktywację NF-κB poprzez indukcję ekspresji IκBα i tym samym zatrzymanie NF-κB w cytoplazmie lub poprzez interakcje kompleksu receptor–glikokortykosteroid z NF-κB, co hamuje możliwość aktywacji tego czynnika transkrypcyjnego [61]. Inne leki immunosupresyjne, takie jak cyklosporyna i takrolimus, również hamują aktywację NF-κB. Cyklosporyna hamuje aktywność proteasomu i tym samym osłabia degradację IκB, natomiast takrolimus blokuje jądrową translokację c-Rel [62]. Ostatnio wykazano, że ezetymib, selektywny inhibitor wchłaniania cholesterolu w jelitach, hamuje aktywację NF-κB w krążących we krwi monocytach, obniża ilość monocytów i MCP-1 w zmianie miażdżycowej oraz stabilizuje płytkę miażdżycową w eksperymentalnym modelu miażdżycy [63]. Jak wspomniano, RFT mogą aktywować NF-κB. Znaczenie RFT w prozapalnej aktywacji NF-κB potwierdzono w wielu badaniach, w których wykazano, że antyoksydanty, takie jak: N-acetylocysteina, ditiokarbamaty, witamina E czy peroksydaza glutationu, hamują stymulowaną mediatorami zapalenia aktywację NF-κB [64]. W wielu zwierzęcych modelach chorób zapalnych wykazano, że dwukarbamat pirolidyny, znany inhibitor NF-κB o właściwościach przeciwutleniających, hamuje aktywację tego czynnika transkrypcyjnego [64]. Podobnie podawanie szczurom N-acetylocysteiny związane było z zahamowaniem aktywacji NF-κB w płucach zwierząt poddanych działaniu LPS. Badano również wpływ różnych syntetycznych inhibitorów dróg aktywacji NF-κB na przebieg chorób w zwierzęcych modelach doświadczalnych. Okazało się, że inhibitor IKKβ (BMS-345541) hamuje indukowany immunizacją bydlęcym kolagenem typu II rozwój reumatoidalnego zapalenia stawów z jednoczesnym obniżeniem ilości IL-1 obecnej w stawach [65]. Silny i wysoce selektywny inhibitor IKK (BMS-066) chroni szczury przed artretyzmem wywołanym adiuwantem. To protekcyjne działanie związane było z zahamowaniem proliferacji limfocytów T i osłabieniem funkcji limfocytów oraz redukcją sekrecji cytokin przez monocyty [66]. Istnieje wiele badań, które pokazują, że leki pochodzenia roślinnego o właściwościach przeciwzapalnych i antyoksydacyjnych hamują aktywację NF-κB. Spożycie naturalnych karotenoidów, w tym likopenu, przyczynia się do zmniejszenia ryzyka sercowo-naczyniowego [67]. Z badań in vitro wynika, że przeciwzapalne właściwości likopenu są przynajmniej częściowo efektem hamowania aktywacji NF-κB. Inny naturalny produkt, flawonoid apigenina, wykazuje działanie antyproliferacyjne i przeciwzapalne poprzez zahamowanie tego czynnika transkrypcyjnego z towarzyszącym zmniejszeniem syntezy cytokin prozapalnych [68]. Apigenina hamuje aktywację NF-κB poprzez zmniejszenie fosforylacji seryny 536 w p65 oraz poprzez inaktywację IKK w komórkach stymulowanych LPS. Zaobserwowano, że wiskolina, główny składnik ekstraktu z Viscum coloratum, hamuje stymulowaną TNF-α ekspresję VCAM-1 w komórkach śródbłonka poprzez zahamowanie generacji RFT, fosforylacji kinazy JNK oraz translokacji NF-κB do jądra [69]. Podobnie leonurina, bioaktywny alkaloid pochodzący z Herba leonuri, hamuje stymulowaną TNF-α ekspresję VCAM-1 i ICAM-1 poprzez zahamowanie produkcji RFT, aktywacji p38MAPK i degradacji IκBα z następowym zahamowaniem fosforylacji p65 i translokacji NF-κB do jądra [70]. Adres do korespondencji: prof. dr hab. Danuta Zapolska-Downar Zakład Laboratoryjnej Diagnostyki Medycznej Warszawskiego Uniwersytetu Medycznego 02-097 Warszawa, ul. Banacha 1 e-mail: [email protected] Małopolski Ośrodek Medycyny Translacyjnej Uniwersytet Jagielloński Collegium Medicum w Krakowie ul. Batorego 3, 31-135 Kraków www.momt.uj.edu.pl [email protected] 43 Piśmiennictwo 1. Ross R.: Atherosclerosis – an inflammatory disease. N. Engl. J. Med. 1999, 340: 115-126. 2. Hansson G.K., Libby P., Schönbeck U. et al.: Innate and adaptive immunity in the pathogenesis of atherosclerosis. Circ. Res. 2002, 91: 2812-2891. 3. Libby P.: Inflammation in cardiovascular disease mechanism. Am. J. Clin. Nutr. 2006, 83: 456-460. 4. Monaco C., Paleolog E.: Nuclear factor κB: potential therapeutic target in atherosclerosis and thrombosis. Cardiovasc. Res. 2004, 61: 671-682. 5. Pamukcu B., Lip G.Y., Shantsila E.: The nuclear factor-kappa B pathway in atherosclerosis: a potential therapeutic target for atherothrombotic vascular disease. Thromb. Res. 2011, 128: 117-123. 6. Perkins N.D.: Integrating cell-signalling pathways with NF-κB and IKK function. Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 2007, 8: 49-62. 7. Oeckinghaus A., Ghosh S.: The NF-kappaB family of transcription factors and its regulation. Cold Spring Harb. Perspect. Biol. 2009, 1: a000034. 8. Brasier A.R.: The NF-κB regulatory network. Cardiovasc. Toxicol. 2006, 6: 111-130. 9. Napetschnig J., Wu H.: Molecular basis of NF-κB signaling. Annu. Rev. Biophys. 2013, 42: 443-468. 10. Nelson D.E., Ihekwaba A.E., Elliott M. et al.: Oscillations in NF-κB signaling control the dynamics of gene expression. Science 2004, 306: 704-708. 11. Kunsch C., Medford R.M.: Oxidative stress as a regulator of gene expression in the vasculature. Circ. Res. 1999, 85: 753-766. 12. Haddad J.J.: Oxygen sensing and oxidant/redox-related pathways. Biochem. Biophys. Res. Commun. 2004, 316: 969-977. 13. Droge W.: Free radicals in the physiological control of cell function. Physiol. Rev. 2002, 82: 47-95. 14. Spiecker M., Darlus H., Kaboth K. et al.: Differential regulation of endothelial cell adhesion molecule expression by nitric oxide donors and antioxidants. J. Leukocyte Biol. 1998, 63: 732-739. 15. Frey R.S., Ushio-Fukai M., Malik A.B.: NADPH oxidase-dependent signaling in endothelial cells: role in physiology and pathophysiology. Antioxid. Redox Signal. 2009, 11: 791-810. 16. Raman M., Chen W., Cobb M.H.: Differential regulation and properties of MAPKs. Oncogene 2007, 26: 3100-3112. 17. Sabio G., Davis R.J.: TNF and MAP kinase signalling pathways. Semin. Immunol. 2014, 26: 237-245. 18. Ray P.D., Huang B.W., Tsuji Y.: Reactive oxygen species (ROS) homeostasis and redox regulation in cellular signaling. Cell Signal. 2012, 24: 981-990. 19. Cuschieri J., Maier R.V.: Mitogen-activated protein kinase (MAPK). Crit. Care Med. 2005, 33: S417-419. 20. Brand K., Page S., Rogler G. et al.: Activated transcription factor nuclear factor-kappa B is present in the atherosclerotic lesion. J. Clin. Invest. 1996, 97: 1715-1722. 21. Wilson S.H., Caplice N.M., Simari R.D. et al.: Activated nuclear factor-kappaB is present in the coronary vasculature in experimental hypercholesterolemia. Atherosclerosis 2000, 148: 23-30. 22. Mudau M., Genis A., Lochner A. et al.: Endothelial dysfunction: the early predictor of atherosclerosis. Cardiovasc. J. Afr. 2012, 23: 222-231. 23. Galkina E., Ley K.: Vascular adhesion molecules in atherosclerosis. Arterioscler. Thromb. Vasc. Biol. 2007, 27: 2292-2301. 24. Cominacini L., Pasini A.F., Garbin U. et al.: Oxidized low density lipoprotein (ox-LDL) binding to ox-LDL receptor-1 in endothelial cells induces the activation of NF-κB through an increased production of intracellular reactive oxygen species. J. Biol. Chem. 2000, 275: 12633-12638. 25. Enesa K., Ito K., Luong L.A. et al.: Hydrogen peroxide prolongs nuclear localization of NF-κB in activated cells by suppressing negative regulatory mechanisms. J. Biol. Chem. 2008, 283: 18582-18590. 26. Mohan S., Mohan N., Sprague E.A. et al.: Differential activation of NF-κB in human aortic endothelial cells conditioned to specific flow environments. Am. J. Physiol. 1997, 273: 572-578. 27. Hajra L., Evans A.I., Chen M. et al.: The NF-κB signal transduction pathway in aortic endothelial cells is primed for activation in regions predisposed to atherosclerotic lesion formation. Proc. Natl. Acad. Sci. 2000, 97: 9052-9057. 28. Henke N., Schmidt-Ullrich R., Dechend R. et al.: Vascular endothelial cell-specific NF-κB suppression attenuates hypertension-induced renal damage. Circ. Res. 2007, 101: 268-276. 29. Savoia C., Schiffrin E.L.: Vascular inflammation in hypertension and diabetes: molecular mechanisms and therapeutic interventions. Clin. Sci. 2007, 112: 375-384. 30. Monaco C., Andreakos E., Kiriakidis S. et al.: Canonical pathway of nuclear factor κB activation selectively regulates proinflammatory and prothrombotic responses in human atherosclerosis. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2004, 101: 5634-5639. 31. de Winther M.P.J., Kanters E., Kraal G. et al.: Nuclear factor κB signaling in atherogenesis. Arterioscler. Thromb. Vasc. Biol. 2005, 25: 904-914. 32. Lamon B.D., Hajjar D.P.: Inflammation at the molecular interface of atherogenesis: an anthropological journey. Am. J. Pathol. 2008, 173: 1253-1264. 33. Lin S.J., Shyue S.K., Hung Y.Y. et al.: Superoxide dismutase inhibits the expression of vascular cell adhesion molecule-1 and intracellular cell adhesion molecule-1 induced by tumor necrosis factor-α in human endothelial cells through the JNK/p38 pathways. Arterioscler. Thromb. Vasc. Biol. 2005, 25: 334-340. 34. Costanzo A., Moretti F., Burgio V.L. et al.: Endothelial activation by angiotensin II through NFkappaB and p38 pathways: Involvement of NFkappaB-inducible kinase (NIK), free oxygen radicals, and selective inhibition by aspirin. J. Cell. Physiol. 2003, 195: 402-410. 35. Ueno H., Pradhan S., Schlessel D. et al.: Nicotine enhances human vascular endothelial cell expression of ICAM-1 and VCAM-1 via protein kinase C, p38 mitogen-activated protein kinase, NF-kappaB, and AP-1. Cardiovasc. Toxicol. 2006, 6: 39-50. 36. Gareus R., Kotsaki E., Xanthoulea S. et al.: Endothelial cell-specific NF-κB inhibition protects mice from atherosclerosis. Cell. Metab. 2008, 8: 372-383. 37. Packard R.R., Lichtman A.H., Libby P.: Innate and adaptive immunity in atherosclerosis. Semin. Immunopathol. 2009, 31: 5-22. 38. McLaren J.E., Michael D.R., Ashlin D.R. et al.: Cytokines, macrophage lipid methabolism and foam cells: implications for cardiovascular disease therapy. Prog. Lipid Res. 2011, 50: 331-347. 39. Brach M.A., Henschler R., Mertelsmann R.H. et al. Regulation of M-CSF expression by M-CSF: role of protein kinase C and transcription factor NF kappa B. Pathobiology 1991, 59: 284-288. 40. Uitz E., Bahadori B., McCarty M.F. et al.: Practical strategies for modulating foam cell formation and behavior. World J. Clin. Cases 2014, 2: 497-506. 41. Kanters E., Gijbels M.J., van der Made I. et al.: Hematopoietic NF-κB1 deficiency results in small atherosclerotic lesions with an inflammatory phenotype. Blood 2004, 103: 934-994. 42. Wolfrum S., Teupser D., Tan M. et al.: The protective effect of A20 on atherosclerosis in apolipoprotein E-deficient mice is associated with reduced expression of NF-kappaB target genes. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2007, 104: 18601-18606. 43. Xanthoulea S., Curfs D.M., Hofker M.H. et al.: Nuclear factor kappa B signaling in macrophage function and atherogenesis. Curr. Opin. Lipidol. 2005, 16: 536-542. 44. Schwartz S.M., Virmani R., Rosenfeld M.E.: The good smooth muscle cells in atherosclerosis. Curr. Atheroscler. Rep. 2000, 2: 422-429. 44 Małopolski Ośrodek Medycyny Translacyjnej Uniwersytet Jagielloński Collegium Medicum w Krakowie ul. Batorego 3, 31-135 Kraków www.momt.uj.edu.pl [email protected] 45. Libby P.: The molecular mechanisms of the thrombotic complications of atherosclerosis. J. Intern. Med. 2008, 263: 517-527. 46. Halvorsen B., Otterdal K., Dahl T.B. et al.: Atherosclerotic plaque stability – what determines the fate of a plaque? Prog. Cardiovasc. Dis. 2008, 51: 183-194. 47. Wilson S.H., Best P.J., Edwards W.D. et al.: Nuclear factor-kappaB immunoreactivity is present in human coronary plaque and enhanced in patients with unstable angina pectoris. Atherosclerosis 2002, 160: 147-153. 48. Luizzo G., Santamaria M., Biasucci L.M. et al.: Persistent activation of nuclear factor kappa-B signaling pathway in patients with unstable angina and elevated levels of C-reactive protein evidence for a direct proinflammatory effect of azide and lipopolysaccharide-free C-reactive protein on human monocytes via nuclear factor kappa-B activation. J. Am. Coll. Cardiol. 2007, 49: 185-194. 49. van der Heiden K., Cuhlmann S., Luong A. et al.: Role of nuclear factor kappaB in cardiovascular health and disease. Clin. Sci. (Lond.) 2010, 118: 593-605. 50. Valen G., Paulsson G., Vaage J.: Induction of inflammatory mediators during reperfusion of the human heart. Ann. Thorac. Surg. 2001, 71: 226-232. 51. Zingarelli B., Hake P.W., Denenberg A. et al.: Sesquiterpene lactone parthenolide, an inhibitor of IkappaB kinase complex and nuclear factor-kappaB, exerts beneficial effects in myocardial reperfusion injury. Shock 2002, 17: 127-134. 52. Ridker P.M., Rifai N., Clearfield M. et al.: Measurement of C-reactive protein for the targeting of statin therapy in the primary prevention of acute coronary events. N. Engl. J. Med. 2001, 344: 1959-1965. 53. Dichtl W., Dulak J., Frick M. et al.: HMG-CoA reductase inhibitors regulate inflammatory transcription factors in human endothelial and vascular smooth muscle cells. Arterioscler. Thromb. Vasc. Biol. 2003, 23: 58-63. 54. Zapolska-Downar D., Siennicka A., Kaczmarczyk M. et al.: Simvastatin modulates TNFα-induced adhesion molecules expression in human endothelial cells. Life Sci. 2004, 75: 1287-1302. 55. Martín-Ventura J.L., Blanco-Colio L.M., Gómez-Hernández A. et al.: Intensive treatment with atorvastatin reduces inflammation in mononuclear cells and human atherosclerotic lesions in one month. Stroke 2005, 36: 1796-1800. 56. Delerive P., De Bosscher K., Besnard S. et al.: Peroxisome proliferator-activated receptor alpha negatively regulates the vascular inflammatory gene response by negative cross-talk with transcription factors NF-kappaB and AP-1. J. Biol. Chem. 1999, 274: 32048-32054. 57. Hernandez-Presa M.A., Bustos C., Ortego M. et al.: ACE inhibitor quinapril reduces the arterial expression of NF-kappaB-dependent proinflammatory factors but not of collagen I in a rabbit model of atherosclerosis. Am. J. Pathol. 1998, 153: 1825-1837. 58. Sattler K.J., Woodrum J.E., Galili O. et al.: Concurrent treatment with renin-angiotensin system blockers and acetylsalicylic acid reduces nuclear factor kappaB activation and C-reactive protein expression in human carotid artery plaques. Stroke 2005, 36: 14-20. 59. Kopp E., Ghosh S.: Inhibition of NF-κB by sodium salicylate and aspirin. Science 1994, 265: 956-959. 60. Scheuren N., Bang H., Münster T. et al.: Modulation of transcription factor NF-kappaB by enantiomers of the nonsteroidal drug ibuprofen. Br. J. Pharmacol. 1998, 23: 645-652. 61. Smoak K.A., Cidlowski J.A.: Mechanisms of glucocorticoid receptor signaling during inflammation. Mech. Ageing Dev. 2004, 125: 697-706. 62. Marienfeld R., Neumann M., Chuvpilo S.: Cyclosprin A interference with the inducible degradation of NF-kappaB inhibitors, but not the processing of 105/NF-kappaB1 I T cells. Eur. J. Immunol. 1997, 27: 1601-1609. 63. Gómez-Garre D., Muñoz-Pacheco P., González-Rubio M.L. et al.: Ezetimibe reduces plaque inflammation in a rabbit model of atherosclerosis and inhibits monocyte migration in addition to its lipid-lowering effect. Br. J. Pharmacol. 2009, 156: 1218-1227. 64. Madonna R., De Caterina R.: Relevance of new drug discovery to reduce NF-κB activation in cardiovascular disease. Vascul. Pharmacol. 2012, 19: 41-47. 65. McIntyre K.W., Shuster D.J., Gillooly K.M. et al.: A highly selective inhibitor of I kappa B kinase, BMS-345541, blocks both joint inflammation and destruction in collagen-induced arthritis in mice. Arthritis Rheum. 2003, 48: 2652-2659. 66. Gillooly K.M., Pattoli M.A., Taylor T.A. et al.: Periodic, partial inhibition of IκB kinase B-mediated signaling yields therapeutic benefit in preclinical models of rheumatoid arthritis. JPET 2009, 331: 349-360. 67. Heber D., Lu QY.: Overview of mechanisms of action of lycopene. Exp. Biol. Med. 2002, 227: 920-923. 68. Nicholas C., Batra S., Vargo M.A. et al.: Apigenin blocks lipopolysaccharide-induced lethality in vivo and proinflammatory cytokines expression by inactivating NF-kappaB through the suppression of p65 phosphorylation. J. Immunol. 2007, 179: 7121-7127. 69. Liang C.J., Wang S.H., Chen Y.H. et al.: Viscolin reduces VCAM-1 expression in TNF-α-treated endothelial cells via the JNK/NF-κB and ROS pathway. Free Radical Biology and Medicine 2011, 51: 1337-1346. 70. Liu X., Pan L., Wang X. et al.: Leonurine protects against tumor necrosis factor-α-mediated inflammation in human umbilical vein endothelial cells. Atherosclerosis 2012, 222: 34-42. Małopolski Ośrodek Medycyny Translacyjnej Uniwersytet Jagielloński Collegium Medicum w Krakowie ul. Batorego 3, 31-135 Kraków www.momt.uj.edu.pl [email protected] 45 lek. Krzysztof Bryniarski, dr n. med. Barbara Jasiewicz-Honkisz, lek. Agata Schramm, lek. Ida Marchewka, lek. Iwona Gawlik, dr n. med. Tomasz Śliwa, prof. dr hab. n. med. Krzysztof Żmudka, prof. dr hab. n. med. Tomasz J. Guzik WPŁYW ZANIECZYSZCZEŃ POWIETRZA NA RYZYKO SERCOWO-NACZYNIOWE ORAZ NA ROZWÓJ CHORÓB ALERGICZNYCH EFFECTS OF AIR POLLUTION ON CARDIOVASCULAR RISK AND DEVELOPMENT OF ALLERGIC DISEASE Streszczenie Zgodnie z danymi Światowej Organizacji Zdrowia w 2012 r. zanieczyszczenie powietrza odpowiadało za 3,7 miliona zgonów, czyli 6,7% wszystkich zgonów na świecie. Spośród nich 11% było spowodowanych przewlekłą obturacyjną chorobą płuc, a 29% – chorobą serca lub udarem. Według danych GUS w wielu regionach Polski norma średniego rocznego stężenia takich cząstek, jak: PM10, PM2,5, SO2, NOx czy CO, jest często przekraczana o kilkadziesiąt procent, natomiast norma średniego dziennego zanieczyszczenia powietrza w niektórych miejscach Polski – nawet o kilkaset procent. Wdychanie zanieczyszczonego powietrza skutkuje stresem oksydacyjnym i związanym z nim procesem zapalnym, zwiększeniem aktywności endoteliny-1 oraz zaburzeniami równowagi autonomicznego układu nerwowego. Według licznych badań efektem wzrostu stężenia zanieczyszczenia powietrza mogą być: wzrost śmiertelności z powodu chorób sercowo-naczyniowych, wzrost ciśnienia tętniczego i ryzyka choroby niedokrwiennej serca oraz zwiększenie ryzyka udaru mózgu. Zwiększone stężenie zanieczyszczenia powietrza wiąże się także ze wzrostem ryzyka zapadalności na astmę, zwiększoną o kilkanaście procent liczbą hospitalizacji z powodów płucnych oraz wzrostem częstotliwości kaszlu i świszczącego oddechu. Jako osoby mające wpływ na stan zdrowia społeczeństwa poprzez działalność naukową, leczniczą oraz dydaktyczną powinniśmy zwrócić szczególną uwagę na pacjentów obarczonych ryzykiem sercowo-naczyniowym lub żyjących na bardziej zanieczyszczonych terenach. Powinniśmy uczulić ich na potencjalne skutki przebywania w zanieczyszczonym środowisku, a tym samym odradzić im większy wysiłek w miejscach, gdzie normy zanieczyszczeń powietrza są wyraźnie przekroczone. 46 Słowa kluczowe: zanieczyszczenie powietrza, alergia, nadciśnienie, choroba niedokrwienna serca Abstract According to the World Health Organization, ambient air pollution was responsible for 3.7 million deaths worldwide in 2012. 11% of these deaths were caused by chronic obstructive pulmonary disease and 29% by heart disease or stroke. In many regions of Poland, the mean annual average concentration of particles such as PM10, PM2,5, SO2, NOx or CO is frequently exceeded by several dozen percent, while the daily average is exceeded by several hundred percent. Inhalation of ambient air pollution causes oxidative stress, increased inflammatory processes, increased activity of endothelin-1 and imbalance of the autonomic nervous system. According to many studies, a raised concentration of ambient air pollution may increase mortality due to cardiovascular disease, hypertension, risk of ischaemic heart disease and increased number of strokes. A higher concentration of ambient air pollution is also responsible for an increased incidence rate of asthma, higher number of hospitalizations due to pulmonary diseases and a higher frequency of coughing and wheezing in exposed populations. Having influence on the health of society through academic and medical activities, we should focus our attention on all patients with increased cardiovascular risk or living in heavily polluted areas. We should explain to them the possible effects of being in places with increased ambient air pollution levels, and advise them against performing physical exercise in areas where pollution standards are exceeded. Key words: air pollution, allergy, hypertension, coronary heart disease Małopolski Ośrodek Medycyny Translacyjnej Uniwersytet Jagielloński Collegium Medicum w Krakowie ul. Batorego 3, 31-135 Kraków www.momt.uj.edu.pl [email protected] Wstęp Zgodnie z danymi Światowej Organizacji Zdrowia (WHO) w 2012 r. zanieczyszczenie powietrza odpowiadało za 3,7 miliona zgonów, co stanowi blisko 6,7% wszystkich zgonów na świecie. Spośród nich 11% było spowodowanych przewlekłą obturacyjną chorobą płuc (POChP), 13% – infekcją dróg oddechowych, 16% – rakiem płuc i aż 29% – chorobą serca lub udarem. Z kolei w badaniu The Global Burden of Disease wykazano, że spośród 52,8 miliona zgonów na całym świecie w 2010 r. aż 3,1 miliona (5,9%) było spowodowanych zanieczyszczeniem powietrza. Ponadto zanieczyszczenie powietrza zostało umieszczone na liście modyfikowalnych czynników ryzyka na 9. miejscu, przed małą aktywnością fizyczną czy wysokim poziomem cholesterolu [1]. Według danych GUS w wielu regionach Polski norma średniego rocznego stężenia takich cząstek, jak: PM10, PM2,5, SO2, NOx czy CO, jest często przekraczana o kilkadziesiąt procent, natomiast norma średniego dziennego zanieczyszczenia powietrza w wielu miejscach, jak choćby w Krakowie – nawet o kilkaset procent. W niniejszym artykule przedstawiono korelację między stężeniami poszczególnych cząstek a zapadalnością na choroby sercowo-naczyniowe, takie jak: nadciśnienie tętnicze, zawały serca i udary mózgu, a także przeanalizowano ewentualny wpływ chorób alergicznych na przebieg opisanych wcześniej zależności. W skład zanieczyszczeń powietrza wchodzi wiele różnych cząstek, zarówno stałych, jak i ciekłych zawieszonych w powietrzu. Ze względu na wielkość dzielimy je na PM10, o średnicy do 10 µm, oraz PM2,5, o średnicy nie większej niż 2,5 µm. W literaturze wyszczególnia się jeszcze jedną grupę zanieczyszczeń pyłowych – PM1, nazywanych również cząstkami bardzo drobnymi lub ultradrobnymi (UFP, ultrafine particles), o średnicy mniejszej niż 1 µm. Szczegółowy podział pyłów przedstawiono w tabeli 1. Źródłami pyłów w powietrzu są właściwie wszystkie procesy produkcyjne – pochodzące Tabela 1. Podział zanieczyszczeń powietrza ze względu na wielkość cząstek. Nazwa cząstek Skrót Cząstki bardzo grube Średnica cząstek > 10 µm Cząstki grube PM10 2,5–10 µm Cząstki drobne PM2,5 1–2,5 µm Cząstki bardzo drobne PM1 < 1 µm z emisji pierwotnej związki węgla (węgiel organiczny i węgiel elementarny) – oraz procesy spalania oleju napędowego w wyniku transportu drogowego (związki amonowe, azotany i siarczany). Co istotne, pył PM2,5 stanowi ok. 70% składu pyłu PM10. Dwutlenek azotu to brunatny, silnie toksyczny gaz o ostrym zapachu. Jest on substancją oddziałującą w sposób szkodliwy na roślinność i zdrowie ludzkie. Tlenki azotu odpowiadają również za tworzenie się dziury ozonowej, a w rezultacie za efekt cieplarniany. W połączeniu z gazowymi węglowodorami tworzą w określonych warunkach atmosferycznych zjawisko smogu fotochemicznego. Źródłem tlenków azotu są procesy spalania w wysokich temperaturach. Emisja tlenków azotu w 43% pochodzi ze źródeł mobilnych (transport drogowy), w 27% – z energetyki zawodowej, w 9% zaś – z energetyki przemysłowej. Podczas spalania paliw kopalnych zawarta w nich siarka łączy się z tlenem, tworząc głównie dwutlenek siarki – SO2. Emisja przez wysokie kominy przyczynia się do transportu tego gazu na duże odległości. Ponieważ jest on łatwo rozpuszczalny w wodzie, bardzo dobrze przenika przez błony śluzowe nosa i dróg oddechowych. Wykazuje głównie działanie drażniące. Dominujący udział w emisji dwutlenku siarki w Polsce mają inne źródła stacjonarne (patrz wyżej) (39,1%), ponadto znaczący w niej udział ma energetyka zawodowa (37,6%), a także energetyka przemysłowa (20,7%). Uważa się, że największy wpływ na zdrowie pacjentów mają: pyły PM10 oraz PM2,5, tlenki azotu oraz tlenki siarki (IV). Mechanizmy działania pyłów na organizm człowieka Pyły zawieszone działają drażniąco, karcinogennie oraz alergizująco. W zależności od średnicy cząstek można się spodziewać różnej lokalizacji procesu chorobowego. Im większa średnica cząstek, tym w wyższej części układu oddechowego ulegają one depozycji i mogą prowadzić do rozwoju stanów chorobowych. Uważa się, że najważniejsze są cząstki pyłu przenikające do obszaru wymiany gazowej; frakcja ta nazywana jest pyłem respirabilnym. Pozostałe cząstki tworzą frakcję nierespirabilną (osadzają się w obrębie górnych dróg oddechowych i w obszarze tchawiczo-oskrzelowym). Depozycję pyłów w zależności od średnicy cząstek przedstawia rycina 1. Wnikające cząstki pyłu w drzewie oskrzelowym uszkadzają nabłonek dróg oddechowych Małopolski Ośrodek Medycyny Translacyjnej Uniwersytet Jagielloński Collegium Medicum w Krakowie ul. Batorego 3, 31-135 Kraków www.momt.uj.edu.pl [email protected] 47 Rycina 1. Depozycja pyłów w zależności od średnicy cząstek. Cząstki o średnicy > 10 μm osadzają się w górnych drogach oddechowych, cząstki o średnicy 3–10 μm deponowane są w tchawicy i oskrzelach, natomiast cząstki o średnicy mniejszej niż 3 μm docierają do pęcherzyków płucnych, gdzie poprzez barierę pęcherzykowo-włośniczkową mogą przenikać do układu krążenia. Górne drogi oddechowe > 10 μm Tchawica i oskrzela 3–10 μm Pęcherzyki płucne < 3 μm i blokują naturalny proces oczyszczania drzewa oskrzelowego, co dodatkowo ułatwia wnikanie pyłu do obszaru pęcherzykowego. Po wniknięciu do krwiobiegu sprzyjają wzrostowi zaburzeń skutkujących rozwojem chorób sercowo-naczyniowych. Wydaje się, iż do rozwoju tych zaburzeń prowadzą 3 szlaki. Po pierwsze [1] ekspozycja na zanieczyszczenia pyłowe, zwłaszcza PM2,5, wywołuje stres oksydacyjny i związany z nim proces zapalny, po drugie [2] dochodzi do zwiększenia stężenia E-selektyny [3], po trzecie zaś – do zaburzeń równowagi autonomicznego układu nerwowego (pobudzenie układu sympatycznego przy jednoczesnym wyhamowaniu układu parasympatycznego) [2]. Potwierdzeniem tego jest wzrost stężenia prozapalnych cytokin, takich jak interleukina 6 (Il-6) [3] i czynnik martwicy nowotworów (TNF-α, tumor necrosis factor) [4], a także białka C-reaktywnego (CRP, C-reactive protein) oraz fibrynogenu [3] po ekspozycji na zanieczyszczenia pyłowe. Dodatkowo u pacjentów po nawet krótkotrwałej ekspozycji na cząsteczki pyłu, zwłaszcza frakcji respirabilnej, dochodzi do zwiększenia liczby leukocytów w drzewie oskrzelowym (oznaczono w BAL) [5], natomiast ekspozycja na działanie cząsteczek o bardzo małej średnicy prowadzi do zwiększenia odsetka leukocytów również we krwi obwodowej [6]. UFP mają dużą zdolność do odkładania się w płucach oraz przenikania przez nabłonek do układu krążenia. Wykazano związek aktywności fizycznej w trakcie wdychania powietrza zawiera- 48 jącego UFP ze zmniejszeniem aktywacji limfocytów T oraz liczby monocytów we krwi. Wzrost stężenia UFP we wdychanym powietrzu u zdrowych osobników poddawanych wysiłkowi fizycznemu powodował spadek ekspresji cząsteczki adhezyjnej ICAM-1 na monocytach. U pacjentów z astmą wykonujących ćwiczenia fizyczne w trakcie inhalacji z UFP obserwowano spadek liczby eozynofili i subpopulacji CD4+ limfocytów T we krwi oraz spadek ekspresji ICAM-1 na granulocytach [7]. Doniesienie to nie potwierdziło wpływu zanieczyszczeń powietrza UFP na aktywację komórek układu immunologicznego i reakcję zapalną. Wydaje się, że wpływ zanieczyszczeń powietrza na aktywację układu immunologicznego może się różnić nie tylko w zależności od wielkości cząstek, lecz także w zależności od czasu i charakteru ekspozycji na zanieczyszczenia. W opisanym badaniu pacjenci poddawani byli inhalacjom powietrzem zawierającym UFP przez 2 h w odstępie 2 tygodni. Z kolei badanie przeprowadzone w Danii, w którym przez 2 dni mierzono stężenie zanieczyszczenia powietrza w mieszkaniach badanych osób oraz na zewnątrz, wykazało związek obecności cząstek zawieszonych (PNC, particle number concentration) w powietrzu domowym z pogorszeniem funkcji płuc oraz ze wzrostem poziomu hemoglobiny glikowanej. Obserwowano również wzrost liczby leukocytów oraz spadek ekspresji cząsteczek adhezyjnych na monocytach, prawdopodobnie związany z przyleganiem monocytów, na których zachodzi ekspresja, do komórek śródbłonka. O aktywacji układu immunologicznego spowo- Małopolski Ośrodek Medycyny Translacyjnej Uniwersytet Jagielloński Collegium Medicum w Krakowie ul. Batorego 3, 31-135 Kraków www.momt.uj.edu.pl [email protected] dowanej zanieczyszczeniem powietrza świadczy korelacja stężenia PM2,5 z CRP. Wysokie stężenie PNC w powietrzu zewnętrznym pogarszało natomiast funkcję mikrokrążenia (MVF) [8]. Zanieczyszczenia powietrza a choroby sercowo-naczyniowe Wpływowi zanieczyszczenia powietrza na śmiertelność oraz choroby sercowo-naczyniowe poświęcono już wiele badań, opinie na ten temat wydali również eksperci z European Society of Cardiology i American Heart Association [9–13]. Pierwsze przesłanki sięgają czasów starożytnych, kiedy to Pliniusz Młodszy opisał śmierć swojego wujka spowodowaną wdychaniem pyłów wydobywających się z Wezuwiusza [14]. Bardzo ciekawym przykładem jest spadek liczby zgonów z przyczyn sercowo-naczyniowych o 10,3% (95% CI: 8–13) w Irlandii po wprowadzeniu zakazu używania koksu do ogrzewania gospodarstw domowych [9]. Innym przykładem jest śmierć kilkunastu tysięcy ludzi w 1952 r. w Londynie na skutek dramatycznego wzrostu stężenia SO2 w powietrzu w ciągu kolejnych 5 dni. Krótkotrwały wzrost stężenia PM2,5, PM10 lub NO o 10 µg/m3 zależnie od źródeł powoduje zwiększenie śmiertelności ogólnej o 0,2–1%, a także wzrost śmiertelności z przyczyn sercowo-naczyniowych o 0,4–0,8% [15–18]. Gold i wsp. [19] wykazali, że chwilowa ekspozycja na wysokie zanieczyszczenie powietrza zwiększa śmiertelność z powodu chorób sercowo-naczyniowych aż o 69%. Tymczasem długotrwałe narażenie na zanieczyszczenie powietrza powoduje jeszcze większy wzrost śmiertelności – według analizy przeprowadzonej przez Hoeka i wsp. [20] na każdy wzrost pyłów PM2,5 o 10 µg/ m3 przypada 11-procentowy wzrost śmiertelności (95% CI: 6–16). W badaniu prowadzonym przez Miller i wsp. [21] każdy wzrost stężenia pyłów PM2,5 o 10 µg/m3 powodował u kobiet wzrost HR choroby sercowo-naczyniowej o 1,24 (95% CI: 1,09–1,41) oraz wzrost HR zgonu z powodu choroby sercowo-naczyniowej o 1,76 (95% CI: 1,25–2,47). Należy zwrócić uwagę, że śmiertelność związana z zanieczyszczeniem powietrza może się różnić w zależności od pory roku. Ito i wsp. [22] w badaniu przeprowadzonym w Nowym Jorku wykazali, że śmiertelność z przyczyn sercowo-naczyniowych była zdecydowanie mocniej skorelowana z zanieczyszczeniem powietrza w ciepłym sezonie. Zanieczyszczenie powietrza może też wpływać na częstość wizyt w szpitalu. W szpitalach w Szanghaju odnotowano do prawie 1,5% więcej wizyt [23] z powodu chorób serco- wo-naczyniowych przy zwiększonych stężeniach pyłów PM2,5, PM10 oraz SO2 i NO2. Korelacja ta była silniejsza u osób powyżej 65. r.ż. Do podobnych wniosków doszli badacze z Australii i Nowej Zelandii [24]. Zanieczyszczenia powietrza a funkcja śródbłonka Jak wiadomo, podłoże chorób sercowo-naczyniowych stanowi miażdżyca oraz towarzysząca jej dysfunkcja śródbłonka naczyń. Brook i wsp. [25] wykazali wpływ zanieczyszczeń powietrza PM2,5 i O3 na pogorszenie funkcji śródbłonka ocenianej metodą rozszerzalności tętnicy zależnej od przepływu (FMD, flow-mediated dilation) u młodych osobników, bez czynników ryzyka, poddawanych krótkim inhalacjom z PM2,5 oraz O3 w porównaniu z grupą kontrolną poddawaną inhalacjom czystym powietrzem [25]. Krótkotrwała ekspozycja na zanieczyszczenia środowiska ma również wpływ na sztywność tętnic u osób starszych ocenianą metodą tonometrii aplanacyjnej [26]. Ponadto badając kompleks intima-media (IMT), wykazano, że jego progresja jest szybsza u osób bardziej narażonych na zanieczyszczenie powietrza [27]. Zanieczyszczenia powietrza a nadciśnienie tętnicze Badanie przeprowadzone przez Foraster i wsp. [28] na 3700 ochotnikach w wieku 35–83 lat wykazało, iż wzrost NO2 o 10 µg/m3, spowodowany zwiększonym ruchem drogowym, był związany ze wzrostem ciśnienia skurczowego krwi o 1,4 mmHg (95% CI: 0,14–2,55). Dodatkowo wzrost ciśnienia był większy u osób cierpiących na choroby sercowo-naczyniowe (CVD, cardiovascular disease). Warto zaznaczyć, że w badaniu wzięto pod uwagę hałas spowodowany przez samochody, który także został uznany za czynnik mogący zwiększyć ciśnienie tętnicze krwi [29]. Badanie jest spójne z innymi pracami na ten temat – Chuang i wsp. [30] stwierdzili, że wzrost NO2 o 10 µg/m3 powoduje wzrost ciśnienia skurczowego o 11,22 mmHg (95% CI: 8,56–13,89). W badaniu Cosselmana i wsp. [31] wykazano, że narażenie na spaliny z silników Diesla (będące głównym źródłem pyłów PM2,5) skutkuje wzrostem ciśnienia skurczowego o 3,8 mmHg (95% CI: 0,4−8,0) i o 5,1 mmHg (95% CI: 0,7–9,5) odpowiednio po 30 i 60 min po narażeniu na spaliny. Co ciekawe, nie zauważono wzrostu ciśnienia rozkurczowego lub częstości rytmu serca. Wadą tego badania Małopolski Ośrodek Medycyny Translacyjnej Uniwersytet Jagielloński Collegium Medicum w Krakowie ul. Batorego 3, 31-135 Kraków www.momt.uj.edu.pl [email protected] 49 była relatywnie mała grupa uczestników – 45 osób niepalących w wieku 18–49 lat. Wzrost zarówno skurczowego, jak i rozkurczowego ciśnienia krwi zaobserwowano w osobnych badaniach w Bostonie oraz Detroit [32]. W Bostonie każdy wzrost pyłów PM o 10,5 μg/m3 wiązał się ze wzrostem ciśnienia skurczowego o 2,8 mmHg oraz rozkurczowego o 2,7 mmHg. Warto jeszcze wspomnieć o badaniu przeprowadzonym w Meksyku [33], w którym krótkotrwałe narażenie na spaliny samochodowe powodowało wyraźny wzrost częstotliwości rytmu serca. Zanieczyszczenia powietrza a zawały serca Zanieczyszczenie powietrza skutkuje także wzrostem częstotliwości zawałów serca powikłanych lub niepowikłanych zgonem. Badanie przeprowadzone w Stanach Zjednoczonych na 65 893 kobietach [21] wykazało, że podczas długotrwałej ekspozycji przy każdym zwiększeniu stężenia pyłów PM2,5 o 10 μg/m3 są one bardziej narażone na chorobę niedokrwienną serca (HR 1,21; 95% CI: 1,04–1,42), zawał serca (HR 1,06; 95% CI: 0,85–1,34), a także zgon spowodowany chorobą wieńcową (HR 2,21; 95% CI: 1,17–4,16). Podobne wyniki uzyskano w badaniu ESCAPE [34], w którym wzrost stężenia pyłów PM10 o 10 µg/m3 oraz pyłów PM2,5 o 5 µg/m3 wiązał się ze zwiększonym ryzykiem choroby niedokrwiennej serca odpowiednio o 12% i 13%. Warto zwrócić uwagę, że wzrost ryzyka choroby niedokrwiennej serca zaobserwowano także w warunkach poniżej rekomendowanych wartości średniorocznych pyłów PM. W innych badaniach korelacje między ryzykiem zawału a zanieczyszczeniem powietrza były podobne [35]. W dwóch badaniach przeprowadzonych przez Petersa (jedno w USA, drugie w Niemczech [36, 37]) powiązano występowanie zawału serca z chwilową ekspozycją na zanieczyszczone powietrze. W USA zwiększona częstotliwość zawałów następowała po 1–3 h od ekspozycji, a w Niemczech – po 1 h od ekspozycji. Zaobserwowano również związek zanieczyszczeń powietrza z występowaniem zawału serca z uniesieniem odcinka ST – wzrost stężenia PM2,5 o 7,1 μg/m³ 1 h przed wystąpieniem objawów związany był z 18-procentowym wzrostem ryzyka ostrego zespołu wieńcowego z uniesieniem odcinka ST (STEMI, ST elevation myocardial infarction). Nie wykazano natomiast wpływu zanieczyszczeń powietrza na występowanie zawałów bez uniesienia odcinka ST (NSTEMI, no ST elevation myocardial infarction). Ryzyko to było większe u pacjentów z nadciśnieniem [38]. 50 Zanieczyszczenia powietrza a udary mózgu Zanieczyszczenie powietrza wiąże się także z innymi chorobami sercowo-naczyniowymi, takimi jak: udar, zaburzenia rytmu i niewydolność serca. Według metaanalizy wcześniejszych badań przeprowadzonej w „Journal of American Heart Association” [39] krótkotrwały wzrost stężenia PM2,5 oraz PM10 skutkował zwiększoną śmiertelnością związaną z udarem o odpowiednio 1,4% (95% CI: 0,9–1,9) i 0,5% (95% CI: 0,3–0,7). W badaniu ESCAPE [34] wykazano, że następstwem wzrostu stężenia PM2,5 jest 19-procentowe zwiększenie ryzyka udaru (95% CI: 12–62). Podobne wyniki uzyskano w badaniu przeprowadzonym w Chinach przez Kan i wsp. [40]. Według niektórych doniesień wzrost zanieczyszczenia powietrza jest związany z podwyższonym poziomem D-dimerów [3] oraz z częstszym występowaniem zakrzepicy żylnej, badania te jednak są sprzeczne [41, 42]. Także częstość występowania arytmii może być większa przy zwiększonym stężeniu PM10, SO2 oraz NO2 [43], jednak badania na ten temat nie są zbieżne i część z nich wskazuje na zbyt słabą korelację [44]. Hospitalizacja oraz zgon z powodu niewydolności serca mogą być następstwem krótkotrwałego wzrostu stężenia PM oraz NO2 [45], w chwili obecnej brakuje jednak badań sprawdzających związek ekspozycji długoterminowej na zanieczyszczenie powietrza z niewydolnością serca. Zanieczyszczenia powietrza a choroby alergiczne Wpływ zanieczyszczenia powietrza na występowanie alergii i astmy opisuje się już od dłuższego czasu [14, 46–49]. W związku z coraz większym uprzemysłowieniem i wzrastającą liczbą samochodów zaobserwowano wyraźny wzrost hospitalizacji z przyczyn płucnych. W Chinach w ciągu 6 lat liczba diagnoz alergicznego nieżytu nosa u dzieci w wieku 13–14 lat wzrosła z 17,4% do 22,7% [50]. Coraz więcej badań dowodzi istotności narażenia na zanieczyszczone powietrze, zwłaszcza w młodym wieku. Brauer i wsp. [51] przeanalizowali częstość występowania astmy i alergii u dzieci do 4. r.ż. w zależności od narażenia na zanieczyszczenie powietrza związane z transportem drogowym. U dzieci bardziej narażonych na zanieczyszczenie astma była wykrywana zdecydowanie częściej (OR 1,3 [95% CI: 1,0–1,7]), podobnie było w przypadku występowania epizodów świszczącego oddechu (OR 1,2 [95% CI: 1,0–1,4]) oraz infekcji uszu, nosa lub Małopolski Ośrodek Medycyny Translacyjnej Uniwersytet Jagielloński Collegium Medicum w Krakowie ul. Batorego 3, 31-135 Kraków www.momt.uj.edu.pl [email protected] gardła (OR 1,2 [95% CI: 1,0–1,3]). W Chinach, na podstawie ankiety przeprowadzonej wśród 6730 dzieci, stwierdzono wyraźny wzrost częstości występowania chorób dróg oddechowych, takich jak: kaszel, świszczący oddech czy astma, u dzieci mieszkających blisko szlaków komunikacyjnych lub fabryk [52–54]. W kolejnym badaniu, przeprowadzonym w Londynie, odnotowano zwiększoną częstość hospitalizacji z powodu chorób dróg oddechowych po krótkotrwałym narażeniu na zwiększone zanieczyszczenie powietrza [55]. Wzrost stężenia PM10 o 31 µg/m3 powodował wzrost liczby wizyt w szpitalu o 3% (95% CI: 0,8– 5,2), natomiast wzrost stężenia SO2 o 18 μg/m3 skutkował zwiększoną o 2,8% częstością wizyt w szpitalu (95% CI: 0,7–4,9). W innym badaniu, przeprowadzonym również na populacji Londynu, porównano wartości natężonej objętości wydechowej w ciągu 1 s (FEV1, forced expiratory volume in one second) i natężonej pojemności życiowej (FVC, forced vital capacity) u pacjentów z astmą spacerujących przez 2 h w obszarach z mniejszym lub większym stężeniem spalin samochodów z silnikiem Diesla. Zaobserwowano istotnie statystycznie niższe wartości FEV1 (o blisko 6,1%) i niższe wartości FVC (o 5,4%) u pacjentów przebywających w miejscach o wyższych stężeniach pyłu zawieszonego w powietrzu [56]. U osób spacerujących w bardziej zanieczyszczonym środowisku odnotowano statystycznie istotne obniżenie FEV1 oraz FVC w porównaniu z osobami, które spacerowały w lepszych warunkach. Co ciekawe, większe różnice zaobserwowano u osób, które miały umiarkowaną astmę. Dodatkowo u wszystkich osób stwierdzono podwyższenie markerów prozapalnych w krwi. Również według badań RHINE oraz ECRHS [57, 58], w których uczestniczyło odpowiednio 3824 i 4185 osób, wzrost stężenia NO niesie za sobą wzrost częstotliwości występowania astmy. W pierwszym badaniu początek astmy był częstszy o OR 1,46 (95% CI: 1,07–1,99), w drugim zaś – o OR 1,43 (95% CI: 1,02–2,01). Przeprowadzono również badanie porównujące częstość występowania chorób alergicznych, w tym alergicznego nieżytu nosa, w zależności od ekspozycji na zanieczyszczenia pyłowe powietrza. Obserwację prowadzono prospektywnie od urodzenia do ukończenia 10. r.ż. Nie odnotowano istotnych statystycznie różnic między grupami, co oznacza, że zanieczyszczenie powietrza pyłem nie prowadzi do zwiększonej częstości alergicznego nieżytu nosa czy występowania dodatnich wyników testów skórnych [59]. Przewlekłe narażenie na zanieczyszczenia powietrza dzieci i młodzieży a długofalowe ryzyko sercowo-naczyniowe Badania dotyczące wpływu zanieczyszczenia powietrza na występowanie chorób płuc przeprowadzano z udziałem ludzi młodych lub nawet dzieci. Brakuje natomiast badań w tej grupie osób na temat korelacji zanieczyszczenia powietrza z chorobami sercowo-naczyniowymi. Z tego powodu złożyliśmy podanie o dofinansowanie ze środków Uni Europejskiej badania pt. „Zanieczyszczenie powietrza a dysfunkcja śródbłonka i rozwój nadciśnienia tętniczego w populacji młodych w wieku 15–21 lat obarczonych zwiększonym ryzykiem nadciśnienia tętniczego”, które obecnie realizujemy. Założeniem badania jest porównanie kilkunastu czynników u dzieci i młodzieży mieszkających w Lublinie i Krakowie. Są to miasta z liczbą mieszkańców przekraczającą 300 tys., różniące się znacząco pod względem zanieczyszczenia powietrza – Kraków to najbardziej zanieczyszczone miasto w Polsce, Lublin zaś to jedno z mniej zanieczyszczonych miast w Polsce (prawie dwukrotna różnica pod względem stężenia pyłów PM10, PM2,5 oraz SO2). Badanie składa się z kilku części. Pierwsza część polega na dotarciu do dzieci, młodzieży i ich rodziców z informacją o badaniu oraz zebraniu ankiet wstępnych, na podstawie których uzyskujemy informacje na temat chorób młodzieży oraz rodziców, a także zebraniu zgód na przeprowadzenie badań, łącznie ze zgodami opiekunów w przypadku osób poniżej 18. r.ż. Następnie spośród wszystkich zebranych ankietowanych wybieramy kilka grup: osoby, których oboje rodziców ma nadciśnienie, jeden rodzic ma nadciśnienie lub żadne z rodziców nie ma nadciśnienia. Kolejny etap polega na wykonaniu pomiarów ciśnienia oraz przeprowadzeniu ankiety składającej się z pytań dotyczących aktywności fizycznych, w tym ilości czasu spędzanego na powietrzu, przyzwyczajeń żywieniowych oraz chorób układu oddechowego takich jak astma i nieżyt nosa, kierowanych łącznie do 600 osób (300 w Krakowie oraz 300 w Lublinie). Przedostatni etap stanowi pobranie krwi od osób, które uzupełniły ankietę i u których dokonywano pomiarów ciśnienia. Krew pobierana jest m.in do badań: fibrynogenu, TSH, CRP, hsCRP, morfologicznych, cholesterolu. Ostatni etap polega na badaniu kompleksu intima-media (IMT), flow-mediated dilatation (FMD) oraz nitroglicerin-mediated dilatation (NMD) u mniejszej grupy osób w celu oceny funkcji śródbłonka. Małopolski Ośrodek Medycyny Translacyjnej Uniwersytet Jagielloński Collegium Medicum w Krakowie ul. Batorego 3, 31-135 Kraków www.momt.uj.edu.pl [email protected] 51 Celem naszego badania jest sprawdzenie, czy osoby w młodym wieku mogą mieć podwyższone ciśnienie tętnicze wskutek większego zanieczyszczenia powietrza. Co więcej, oceniwszy funkcję śródbłonka oraz wybrane parametry krwi, możemy sprawdzić, czy zanieczyszczenie powietrza już w tak młodym wieku wpływa na stan zapalny oraz stres oksydacyjny. Podwyższone ciśnienie krwi oraz stan zapalny organizmu w wieku licealnym mogą być bardzo silnymi predyktorami przyszłych chorób sercowo-naczyniowych, zwłaszcza u młodzieży obciążonej rodzinnie. Mamy nadzieję, że omówione badanie pozwoli nam jeszcze bardziej rozjaśnić problematykę wpływu zanieczyszczenia powietrza na występowanie określonych chorób, a także zwrócić uwagę na sam problem zanieczyszczenia powietrza, które – choćby w Krakowie – od dłuższego czasu przekracza wszelkie normy, co zagraża zdrowiu wszystkich mieszkańców. Podsumowując, przeprowadzono wiele badań na temat szkodliwego wpływu zanieczyszczonego powietrza zarówno na układ oddechowy, jak i sercowo-naczyniowy. Część badań nie wykazała istotnego znaczenia [60, 61] zwiększonych stężeń PM, SO czy NO, jednak stanowią one zdecydowaną mniejszość. Nadal potrzebne są obszerne badania, które pozwolą precyzyjnie określić wpływ zanieczyszczonego powietrza na nasze zdrowie, zwłaszcza że nie poznaliśmy jeszcze dokładnych patomechanizmów powodujących wzrost często- tliwości występowania chorób opisywanych w tym artykule. Jako osoby mogące oddziaływać na stan zdrowia populacji poprzez działalność naukową, leczniczą oraz dydaktyczną powinniśmy zwrócić szczególną uwagę na pacjentów obarczonych ryzykiem sercowo-naczyniowym lub żyjących na bardziej zanieczyszczonych terenach. Powinniśmy uczulić ich na możliwe efekty przebywania w zanieczyszczonym środowisku, a tym samym odradzić im większy wysiłek w miejscach, gdzie normy dotyczące stężenia zanieczyszczeń powietrza są wyraźnie przekroczone. Podziękowania Praca została sfinansowana z funduszy w ramach programu „Generacja Przyszłości”, współfinansowanego przez Unię Europejską z Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego „Zanieczyszczenie powietrza a dysfunkcja śródbłonka i rozwój nadciśnienia tętniczego w populacji młodych w wieku 15–21 lat obarczonych zwiększonym ryzykiem nadciśnienia tętniczego”; umowa DS-1284/HF/2013. Adres do korespondencji: lek. Krzysztof Bryniarski Katedra i Klinika Chorób Wewnętrznych i Medycyny Wsi, Collegium Medicum Uniwersytetu Jagiellońskiego 31-121 Kraków, ul. Skarbowa 1 Piśmiennictwo 1. Lim S.S., Vos T., Flaxman A.D. et al.: A comparative risk assessment of burden of disease and injury attributable to 67 risk factors and risk factor clusters in 21 regions, 1990-2010: a systematic analysis for the Global Burden of Disease Study 2010. Lancet 2012, 380(9859): 2224-2260. 2. Brook R.D., Franklin B., Cascio W. et al.: Air pollution and cardiovascular disease: a statement for healthcare professionals from the Expert Panel on Population and Prevention Science of the American Heart Association. Circulation 2004, 109(21): 2655-2671. 3. Hajat A., Allison M., Diez-Roux A.V. et al.: Long-term Exposure to Air Pollution and Markers of Inflammation, Coagulation, and Endothelial Activation: A Repeat-measures Analysis in the Multi-Ethnic Study of Atherosclerosis (MESA). Epidemiol. Camb. Mass. 2015, 26(3): 310-320. 4. Brook R.D.: Cardiovascular effects of air pollution. Clin. Sci. Lond. Engl. 2008, 115(6): 175-187. 5. Gilmour P.S., Ziesenis A., Morrison E.R. et al.: Pulmonary and systemic effects of short-term inhalation exposure to ultrafine carbon black particles. Toxicol. Appl. Pharmacol. 2004, 195(1): 35-44. 6. Brook R.D., Urch B., Dvonch J.T. et al.: Insights into the mechanisms and mediators of the effects of air pollution exposure on blood pressure and vascular function in healthy humans. Hypertension. 2009, 54(3): 659-667. 7. Frampton M.W., Utell M.J., Zareba W. et al.: Effects of exposure to ultrafine carbon particles in healthy subjects and subjects with asthma. Res Rep. Health Eff. Inst. 2004, (126): 1-47; discussion 49-63. 8. Karottki D.G., Bekö G., Clausen G. et al.: Cardiovascular and lung function in relation to outdoor and indoor exposure to fine and ultrafine particulate matter in middle-aged subjects. Environ. Int. 2014; 73: 372-381. 9. Clancy L., Goodman P., Sinclair H. et al.: Effect of air-pollution control on death rates in Dublin, Ireland: an intervention study. Lancet 2002, 360(9341): 1210-1214. 10. Pope C.A., Thun M.J., Namboodiri M.M. et al.: Particulate air pollution as a predictor of mortality in a prospective study of U.S. adults. Am. J. Respir. Crit. Care Med. 1995, 151(3 Pt 1): 669-674. 11. Brook R.D., Rajagopalan S., Pope C.A. et al.: Particulate matter air pollution and cardiovascular disease: An update to the scientific statement from the American Heart Association. Circulation 2010, 121(21): 2331- 52 Małopolski Ośrodek Medycyny Translacyjnej Uniwersytet Jagielloński Collegium Medicum w Krakowie ul. Batorego 3, 31-135 Kraków www.momt.uj.edu.pl [email protected] -2378. 12. Newby D.E., Mannucci P.M., Tell G.S. et al.: Expert position paper on air pollution and cardiovascular disease. Eur. Heart J. 2015, 36(2): 83-93b. 13. Saber A.T., Jacobsen N.R., Jackson P. et al.: Particle-induced pulmonary acute phase response may be the causal link between particle inhalation and cardiovascular disease. Wiley Interdiscip. Rev. Nanomed. Nanobiotechnol. 2014, 6(6): 517-531. 14. Bartra J., Mullol J., del Cuvillo A. et al.: Air pollution and allergens. J. Investig. Allergol. Clin. Immunol. 2007, 17(supl. 2): 3-8. 15. Atkinson R.W., Kang S., Anderson H.R. et al.: Epidemiological time series studies of PM2.5 and daily mortality and hospital admissions: a systematic review and meta-analysis. Thorax. 2014, 69(7): 660-665. 16. Samoli E., Peng R., Ramsay T. et al.: Acute effects of ambient particulate matter on mortality in Europe and North America: results from the APHENA study. Environ. Health Perspect. 2008, 116(11):1480-1486. 17. Samoli E., Aga E., Touloumi G. et al.: Short-term effects of nitrogen dioxide on mortality: an analysis within the APHEA project. Eur. Respir. J. 2006, 27(6): 1129-1138. 18. Katsouyanni K., Touloumi G., Spix C. et al.: Short-term effects of ambient sulphur dioxide and particulate matter on mortality in 12 European cities: results from time series data from the APHEA project. Air Pollution and Health: a European Approach. BMJ 1997, 314(7095): 1658-1663. 19. Gold D.R., Litonjua A., Schwartz J. et al.: Ambient pollution and heart rate variability. Circulation 2000, 101(11): 1267-1273. 20. Hoek G., Krishnan R.M., Beelen R. et al.: Long-term air pollution exposure and cardio- respiratory mortality: a review. Environ. Health Glob. Access. Sci. Source 2013, 12(1): 43. 21. Miller K.A., Siscovick D.S., Sheppard L. et al.: Long-term exposure to air pollution and incidence of cardiovascular events in women. N. Engl. J. Med. 2007, 356(5): 447-458. 22. Ito K., Mathes R., Ross Z. et al.: Fine particulate matter constituents associated with cardiovascular hospitalizations and mortality in New York City. Environ. Health Perspect 2011, 119(4): 467-473. 23. Xie J., He M., Zhu W.: Acute effects of outdoor air pollution on emergency department visits due to five clinical subtypes of coronary heart diseases in Shanghai, China. J. Epidemiol. 2014, 24(6): 452-459. 24. Barnett A.G., Williams G.M., Schwartz J. et al.: The effects of air pollution on hospitalizations for cardiovascular disease in elderly people in Australian and New Zealand cities. Environ. Health Perspect. 2006, 114(7): 1018-1023. 25. Brook R.D., Brook J.R., Urch B. et al.: Inhalation of fine particulate air pollution and ozone causes acute arterial vasoconstriction in healthy adults. Circulation 2002, 105(13): 1534-1536. 26. Mehta A.J., Zanobetti A., Koutrakis P. et al.: Associations Between Short-term Changes in Air Pollution and Correlates of Arterial Stiffness: The Veterans Affairs Normative Aging Study, 2007–2011. Am. J. Epidemiol. 2014, 179(2): 192-199. 27. Adar S.D., Sheppard L., Vedal S. et al.: Fine particulate air pollution and the progression of carotid intimamedial thickness: a prospective cohort study from the multi-ethnic study of atherosclerosis and air pollution. PLoS Med. 2013, 10(4): e1001430. 28. Foraster M., Basagaña X., Aguilera I. et al.: Association of long-term exposure to traffic-related air pollution with blood pressure and hypertension in an adult population-based cohort in Spain (the REGICOR study). Environ. Health Perspect. 2014, 122(4): 404-411. 29. van Kempen E., Babisch W.: The quantitative relationship between road traffic noise and hypertension: a meta-analysis. J. Hypertens. 2012, 30(6): 1075-1086. 30. Chuang K.J., Yan Y.H., Chiu S.Y. et al.: Long-term air pollution exposure and risk factors for cardiovascular diseases among the elderly in Taiwan. Occup. Environ Med. 2011, 68(1): 64-68. 31. Cosselman K.E., Krishnan R.M., Oron A.P. et al.: Blood pressure response to controlled diesel exhaust exposure in human subjects. Hypertension 2012, 59(5): 943-948. 32. Brook R.D.: Why physicians who treat hypertension should know more about air pollution. J. Clin. Hypertens. Greenwich Conn. 2007, 9(8): 629-635. 33. Shields K.N., Cavallari J.M., Hunt M. et al.: Traffic-related air pollution exposures and changes in heart rate variability in Mexico City: a panel study. Environ. Health Glob. Access. Sci. Source. 2013, 12: 7. 34. Cesaroni G., Forastiere F., Stafoggia M. et al.: Long term exposure to ambient air pollution and incidence of acute coronary events: prospective cohort study and meta-analysis in 11 European cohorts from the ESCAPE Project. BMJ 2014, 348: f7412. 35. Feng J., Yang W.: Effects of particulate air pollution on cardiovascular health: a population health risk assessment. PloS One 2012, 7(3): e33385. 36. Peters A., Dockery D.W., Muller J.E. et al.: Increased particulate air pollution and the triggering of myocardial infarction. Circulation 2001, 103(23): 2810-2815. 37. Peters A., von Klot S., Heier M. et al.: Exposure to traffic and the onset of myocardial infarction. N. Engl. J. Med. 2004, 351(17): 1721-1730. 38. Gardner B., Ling F., Hopke P.K. et al.: Ambient fine particulate air pollution triggers ST-elevation myocardial infarction, but not non-ST elevation myocardial infarction: a case-crossover study. Part Fibre Toxicol. 2014, 11: 1. 39. Wang Y., Eliot M.N., Wellenius G.A.: Short-term changes in ambient particulate matter and risk of stroke: a systematic review and meta-analysis. J. Am. Heart Assoc. 2014, 3(4). 40. Kan H., Jia J., Chen B.: Acute stroke mortality and air pollution: new evidence from Shanghai, China. J. Occup. Health. 2003, 45(5): 321-323. 41. Baccarelli A., Martinelli I., Pegoraro V. et al.: Living near major traffic roads and risk of deep vein thrombosis. Circulation 2009, 119(24): 3118-3124. 42. Kan H., Folsom A.R., Cushman M. et al.: Traffic exposure and incident venous thromboembolism in the Atherosclerosis Risk in Communities (ARIC) Study. J. Thromb. Haemost. JTH. 2011, 9(4): 672-678. 43. Zhao A., Chen R., Kuang X., Kan H.: Ambient air pollution and daily outpatient visits for cardiac arrhythmia in Shanghai, China. J. Epidemiol. 2014, 24(4): 321-326. 44. Anderson H.R., Armstrong B., Hajat S. et al.: Air pollution and activation of implantable cardioverter defibrillators in London. Epidemiol. Camb. Mass. 2010, 21(3): 405-413. 45. Shah A.S.V., Langrish J.P., Nair H. et al.: Global association of air pollution and heart failure: a systematic review and meta-analysis. Lancet 2013, 382(9897): 1039-1048. 46. Trasande L., Thurston G.D.: The role of air pollution in asthma and other pediatric morbidities. J. Allergy Clin. Immunol. 2005, 115(4): 689-699. 47. Von Mutius E.: The environmental predictors of allergic disease. J. Allergy Clin. Immunol. 2000, 105(1 Pt 1): 9-19. 48. McConnell R., Berhane K., Gilliland F. et al.: Asthma in exercising children exposed to ozone: a cohort study. Lancet 2002, 359(9304): 386-391. 49. Brunekreef B., Sunyer J.: Asthma, rhinitis and air pollution: is traffic to blame? Eur. Respir. J. 2003, 21(6): 913-915. 50. Wang H., Zheng J., Zhong N.: [Time trends in the prevalence of asthma and allergic diseases over 7 years among adolescents in Guangzhou city]. Zhonghua Yi Xue Za Zhi 2006, 86(15): 1014-1020. 51. Brauer M., Hoek G., Smit H.A. et al.: Air pollution and development of asthma, allergy and infections in a birth cohort. Eur. Respir. J. 2007, 29(5): 879-888. 52. Liu M.M., Wang D., Zhao Y. et al.: Effects of outdoor and indoor air pollution on respiratory health of Chinese children from 50 kindergartens. J. Epidemiol. 2013, 23(4): 280-287. 53. Venn A.J., Lewis S.A., Cooper M. et al.: Living near a main road and the risk of wheezing illness in children. Am. J. Respir. Crit. Care Małopolski Ośrodek Medycyny Translacyjnej Uniwersytet Jagielloński Collegium Medicum w Krakowie ul. Batorego 3, 31-135 Kraków www.momt.uj.edu.pl [email protected] 53 Med. 2001, 164(12): 2177-2180. 54. Zmirou D., Gauvin S., Pin I. et al.: Traffic related air pollution and incidence of childhood asthma: results of the Vesta case-control study. J. Epidemiol. Community Health 2004, 58(1): 18-23. 55. Atkinson R.W., Anderson H.R., Strachan D.P. et al.: Short-term associations between outdoor air pollution and visits to accident and emergency departments in London for respiratory complaints. Eur. Respir. J. 1999, 13(2): 257-265. 56. McCreanor J., Cullinan P., Nieuwenhuijsen M.J. et al.: Respiratory effects of exposure to diesel traffic in persons with asthma. N. Engl. J. Med. 2007, 357(23): 2348-2358. 57. Modig L., Torén K., Janson C. et al.: Vehicle exhaust outside the home and onset of asthma among adults. Eur. Respir. J. 2009, 33(6): 1261-1267. 58. Jacquemin B., Sunyer J., Forsberg B. et al.: Home outdoor NO2 and new onset of self-reported asthma in adults. Epidemiol. Camb. Mass. 2009, 20(1): 119-126. 59. Fuertes E., Standl M., Cyrys J. et al.: A longitudinal analysis of associations between traffic-related air pollution with asthma, allergies and sensitization in the GINIplus and LISAplus birth cohorts. PeerJ [Internet]. 2013 Nov 7 [cited 2015 Mar 12];1. Available from: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3828611/. 60. Willocks L.J., Bhaskar A., Ramsay C.N. et al.: Cardiovascular disease and air pollution in Scotland: no association or insufficient data and study design? BMC Public Health 2012, 12: 227. 61. Milojevic A., Wilkinson P., Armstrong B. et al.: Short-term effects of air pollution on a range of cardiovascular events in England and Wales: case-crossover analysis of the MINAP database, hospital admissions and mortality. Heart Br. Card. Soc. 2014, 100(14): 1093-1098. 54 Małopolski Ośrodek Medycyny Translacyjnej Uniwersytet Jagielloński Collegium Medicum w Krakowie ul. Batorego 3, 31-135 Kraków www.momt.uj.edu.pl [email protected] mgr Joanna Maciąg, dr hab. n. med. Marta Cześnikiewicz-Guzik STANY ZAPALNE W OBRĘBIE JAMY USTNEJ A CHOROBY SERCOWO-NACZYNIOWE ORAL CAVITY INFLAMMATION AND CARDIOVASCULAR DISEASES Streszczenie Abstract Choroby sercowo-naczyniowe stanowią coraz większy problem zarówno dla pacjentów, jak i dla społeczeństw krajów rozwiniętych. Europejski Raport Zdrowia WHO z 2012 r. podaje, iż 50% zgonów w Europie jest skutkiem choroby układu krążenia. W toku badań epidemiologicznych wysunięto podejrzenie, że nowym czynnikiem ryzyka sercowo-naczyniowego mogą być infekcje w jamie ustnej, takie jak próchnica, infekcje endodontyczne czy zapalenie przyzębia, które – w postaci przewlekłego zapalenia – często trwają wiele lat. Jednym z rozważanych mechanizmów wpływu przewlekłych zapaleń zlokalizowanych w jamie ustnej na rozwój chorób sercowo-naczyniowych jest aktywacja układu immunologicznego poprzez prezentację antygenów bakteryjnych z płytki nazębnej. Innym potencjalnym mechanizmem jest migracja bakterii związanych ze stanem zapalnym w jamie ustnej drogą krwi oraz kolonizacja narządów i naczyń na obwodzie. Artykuł podsumowuje dotychczasowy stan wiedzy i badań klinicznych na temat związków przewlekłych zapaleń toczących się w jamie ustnej ze wzrostem ryzyka sercowo-naczyniowego. Słowa kluczowe: przewlekły stan zapalny, zapalenie przyzębia, choroby sercowo-naczyniowe, biofilm Cardiovascular diseases pose an increasing burden for patients and for the societies of developed countries. WHO 2012 European Health Report presents cardiovascular diseases as responsible for almost 50% of deaths in Europe. During the epidemiological studies, a new potential risk factor for development of cardiovascular disorders, infections in the oral cavity, such as dental caries, endodontic infections or periodontal disease were indicated. The potential mechanism of the influence of oral chronic inflammation on the cardiovascular health is activation of immune system by presenting oral pathogens’ antigens to cells of the immune system. Another possibility discussed is direct migration of oral pathogens with blood stream to vessels and organs in periphery. The article describes the facts known about association of the chronic inflammatory diseases of the oral cavity and cardiovascular health. Key words: chronic oral inflammation, periodontitis, cardiovascular diseases, biofilm Stany zapalne w obrębie jamy ustnej a choroby sercowo-naczyniowe na serca i choroby naczyniowo-mózgowe, stanowiące przyczynę 35% wszystkich opisanych zgonów [1]. Dlatego też patomechanizmy ich rozwoju, sposoby leczenia oraz zapobiegania ich powstawaniu są od lat głównym tematem wielu bardzo szeroko zakrojonych badań naukowych. W wyniku tych badań za podstawowy proces patologiczny leżący u podłoża chorób sercowo-naczyniowych uznano miażdżycę naczyń krwio- Częstość występowania chorób sercowo-naczyniowych w społeczeństwach rozwiniętych jest obecnie niepokojąco wysoka. Zgodnie z Europejskim Raportem Zdrowia z 2012 r. sporządzonym przez WHO choroby układu krążenia odpowiadają za prawie 50% zgonów w Europie. Główny udział mają tutaj choroba niedokrwien- Małopolski Ośrodek Medycyny Translacyjnej Uniwersytet Jagielloński Collegium Medicum w Krakowie ul. Batorego 3, 31-135 Kraków www.momt.uj.edu.pl [email protected] 55 nośnych, a ponadto określono wiele czynników ryzyka. Jednym ze stosunkowo niedawno odkrytych czynników ryzyka jest obecność chorób zapalnych w jamie ustnej. Przewlekłe zmiany zapalne w jamie ustnej już od długiego czasu wiązano z występowaniem różnego rodzaju chorób ogólnych. Obecnie, ze względu na rosnącą liczbę dowodów na istnienie związku między stanami zapalnymi w jamie ustnej a chorobami ogólnoustrojowymi, wzrasta zainteresowanie tą tematyką. Szczególną uwagę naukowców zwróciło zapalenie przyzębia ze względu na fakt, że w wielu badaniach epidemiologicznych zaobserwowano współwystępowanie zapalenia przyzębia i chorób sercowo-naczyniowych. W 1999 r. Arbes i wsp. stwierdzili, że ryzyko zawału serca wzrasta wraz z rozległością zapalenia przyzębia [2]. Buhlin i wsp. zaobserwowali istotną zależność między krwawieniem dziąseł a występowaniem chorób sercowo-naczyniowych, w szczególności zwiększonego ciśnienia krwi [3]. Stwierdzili oni także zależność między użytkowaniem protez stomatologicznych a występowaniem chorób sercowo-naczyniowych, jednak grupa określona jako „protezy” była bardzo niejednorodna – autorzy włączyli do niej bezzębne i posiadające jeszcze część zębów osoby noszące protezy stomatologiczne, a także osoby bezzębne ich nieużywające, co utrudnia jednoznaczną interpretację wyników tej części badania [3]. Ci sami autorzy w późniejszej pracy zgłaszali również istotne różnice w zakresie stanu jamy ustnej między kobietami zdrowymi a kobietami z chorobą niedokrwienną serca [4]. Desvarieux i wsp. stwierdzili powiązanie utraty zębów, traktowanej jako marker przebytego zapalenia przyzębia, z występowaniem miażdżycy [5]. Hung i wsp. zaobserwowali istotnie wyższe ryzyko choroby tętnic obwodowych u mężczyzn z historią chorób przyzębia lub utratą zębów podczas okresu obserwacji niż u mężczyzn bez zapalenia przyzębia lub utraty zębów [6]. Jednak pojawiały się również badania, które wskazywały, że obserwowane zależności mogą być skutkiem czynników zakłócających, w tym takich samych czynników ryzyka zarówno dla chorób przyzębia, jak i dla chorób sercowo-naczyniowych [7]. W reakcji na rosnące zainteresowanie tym tematem i narastające wokół niego kontrowersje w 2012 r. American Heart Association opublikowało oświadczenie naukowe [8]. Na podstawie przeglądu dostępnej literatury ustalono, że dotychczasowe badania obserwacyjne potwierdzają powiązania między występowaniem chorób przyzębia i miażdżycy tętnic niezależne od znanych czynników zakłócających, w żaden sposób jednak 56 nie potwierdzają zależności przyczynowo-skutkowej między tymi schorzeniami [8]. Podkreślono również, że chociaż leczenie chorób przyzębia może powodować zmniejszenie ogólnego stanu zapalnego i dysfunkcji śródbłonka w badaniach krótkoterminowych, to nie ma dowodów, że zapobiega ono rozwojowi choroby lub modyfikuje jej przebieg [8]. Badanie powiązań próchnicy z chorobami sercowo-naczyniowymi rozpoczęto już w 1987 r., kiedy to w Szwecji ruszył 10-letni projekt Norsjö, obejmujący nastolatki w wieku 15 lat [9]. Stwierdzono, że nastolatki bez próchnicy były szczuplejsze i miały niższe ciśnienie krwi niż ich rówieśnicy z zaawansowaną próchnicą. Ponadto w grupie zdrowej przeważały osoby, u których nie stwierdzono podwyższenia żadnego z badanych parametrów uznawanych za czynniki ryzyka chorób sercowo-naczyniowych, takich jak stężenie cholesterolu czy triglicerydów we krwi [9]. Za powiązaniem próchnicy z chorobami sercowo-naczyniowymi przemawia również badanie Kelishadi i wsp., w którym zaobserwowano częstsze występowanie próchnicy w grupie obciążonej czynnikami ryzyka niż w grupie kontrolnej [10], a także fińskie badanie przeprowadzone wśród dorosłych, w którym zaobserwowano częstsze występowanie dusznicy bolesnej oraz istotnie wyższe stężenie triglicerydów w grupie z próchnicą, ale też w grupie z zapaleniem dziąseł [11]. Można podejrzewać, że źródłem wymienionych różnic jest styl życia – oba rodzaje chorób bowiem łączy się ze spożywaniem nadmiaru cukru. Jest to jedno z możliwych wyjaśnień, jednak na pozaśrodowiskową zależność wskazuje obecność kariogennej bakterii S. mutans w tkance zastawek sercowych oraz blaszce miażdżycowej [12]. Również w przypadku infekcji miazgi obserwowano powiązania z chorobami układu krążenia. Cotti i wsp. stwierdzili wyższe stężenie we krwi cytokin prozapalnych i asymetrycznej dimetyloargininy (ADMA), której podniesiony poziom wiąże się z zaburzeniami czynności śródbłonka, w grupie młodych (20–40 lat) mężczyzn cierpiących na zapalenie tkanek okołowierzchołkowych [13]. Również w przypadku mężczyzn z historią leczenia kanałowego, traktowanego jako wskaźnik przebytego zapalenia miazgi, stwierdzono wyższe ryzyko wystąpienia choroby niedokrwiennej serca [14]. Podobne wyniki otrzymali również Caplan i wsp. [15]. Wykazano też, że obecność zapalenia tkanek okołowierzchołkowych dodatnio koreluje ze stopniem zaawansowania zmian miażdżycowych aorty, jednak tylko w przypadku braku leczenia endodontycznego [16]. U osób z nadciśnie- Małopolski Ośrodek Medycyny Translacyjnej Uniwersytet Jagielloński Collegium Medicum w Krakowie ul. Batorego 3, 31-135 Kraków www.momt.uj.edu.pl [email protected] niem Segura-Egea i wsp. nie zaobserwowali jednak różnic w częstości występowania zapaleń tkanek okołowierzchołkowych oraz leczenia kanałowego w porównaniu z grupą kontrolną [17]. Podobnie jak w przypadku zapalenia przyzębia, powiązanie między obecnością próchnicy lub infekcją miazgi a występowaniem chorób sercowo-naczyniowych wydaje się prawdopodobne, jednak tu również brak jeszcze pewnych dowodów na bezpośrednią zależność przyczynowo-skutkową. Rola komórek układu immunologicznego, zarówno wrodzonej, jak i nabytej odpowiedzi immunologicznej, jest w miażdżycy szeroko udokumentowana. W ostatnich latach Guzik i wsp. opisali rolę aktywowanych limfocytów również w patogenezie nadciśnienia tętniczego [18]. Jednak pytanie o źródła aktywacji układu immunologicznego w organizmie, prowadzące do rozwoju chorób sercowo-naczyniowych, pozostaje nadal otwarte. Podejrzewa się, że miejsce aktywacji układu immunologicznego stanowi jama ustna, zasiedlana przez ok. tysiąc gatunków różnych bakterii, tworzących zorganizowaną strukturę biofilmu [19]. Jest to szczególnie prawdopodobne w przypadku, gdy równowaga między płytką nazębną a układem immunologicznym zostaje zaburzona i dochodzi do rozwoju przewlekłego zapalenia, które przez lata może się rozwijać w słabo widocznych kieszeniach dziąsłowych lub ukrytych w kości zmianach okołowierzchołkowych. Wpływ na rozwój chorób sercowo-naczyniowych, jaki mają toczące się w jamie ustnej infekcje i wynikający z nich stan zapalny, jest obecnie szeroko dyskutowany. Jednym z rozpatrywanych mechanizmów jest mogąca się zdarzyć bakteriemia, będąca następstwem przenikania bakterii lub ich toksyn do krwiobiegu w wyniku toczącej się infekcji w tkankach przyzębia, zmianach okołowierzchołkowych, zapaleniach miazgi oraz zmianach zapalnych na błonie śluzowej. Podejrzewano, że nawet zwykłe czynności, takie jak żucie, mogą prowadzić do chwilowej bakteriemii u osób z zapaleniem przyzębia, jednak w badaniach nie wykazano istotnej różnicy względem grupy ze zdrowym przyzębiem [20–22]. W badaniu Fornera i wsp. przy użyciu metod opartych na hodowlach bakteryjnych stwierdzono bakteriemię bezpośrednio po zakończeniu żucia u 20% osób z zapaleniem przyzębia przy jednoczesnym jej braku w grupie zdrowej, jednak różnica ta nie była istotna statystycznie [21]. Podobnie sytuacja wyglądała w przypadku szczotkowania zębów, natomiast po profesjonalnym zabiegu usuwania płytki nazębnej (skalingu) zaobserwowano istotnie częstsze występowanie bakteriemii w grupie z zapaleniem przyzębia (75%) niż w grupie z zapaleniem dziąseł (20%) lub zdrowej [21]. Co ciekawe, u 10% osób ze zdrowym przyzębiem również zaobserwowano wtedy epizody bakteriemii [21]. Często identyfikowanymi w bakteriemii streptokokami były Streptococcus mitis, Streptococcus oralis i Streptococcus sanguis, a spośród gram-ujemnych beztlenowców Prevotella intermedia i Fusobacterium nucleatum, identyfikowano też m.in. rodzaje Actinomyces, Lactobacillus, Corynebacterium, Porphyromonas, a nawet Candida [21], wszystkie związane z chorobami jamy ustnej. Podobnie sytuacja może wyglądać w przypadku toksyn bakteryjnych [23]. Również w kolejnym badaniu stwierdzono występowanie krótkotrwałej bakteriemii po ekstrakcji zęba u ok. 30% badanych, po myciu zębów u ok. 11% badanych, natomiast nie obserwowano jej po epizodzie żucia [24]. Po zabiegu ekstrakcji zęba u dzieci również stwierdzano występowanie przejściowej bakteriemii [25], co potwierdzono w randomizowanym badaniu klinicznym, w którym podanie przed procedurą dentystyczną antybiotyku znacząco zmniejszyło częstość występowania i czas trwania bakteriemii w porównaniu z placebo [26]. Znacznie wyższa częstość występowania bakteriemii w wyniku codziennych czynności dotyczących jamy ustnej (w tym higienicznych) w porównaniu z tą po zabiegach dentystycznych została przedstawiona przez AHA jako główna przyczyna odejścia od szeroko zakrojonej profilaktyki antybiotykowej infekcyjnego zapalenia wsierdzia w populacji ogólnej [27]. Przypuszcza się, że ta chwilowa obecność bakterii we krwi nie stanowi problemu dla jednostek ze zdrowym układem immunologicznym, który natychmiast eliminuje bakterie z krwiobiegu. Kolejna teoria wskazuje na znaczenie mechanizmów immunologicznych jako ogniwa łączącego infekcje w jamie ustnej i choroby sercowo-naczyniowe. Ciągła stymulacja lokalnych mechanizmów układu odpornościowego, takich jak wydzielanie prozapalnych cytokin, może prowadzić do podniesienia stężenia tych cytokin w organizmie [28, 29], tym samym przyczyniając się do powstawania ogólnoustrojowego stanu zapalnego. Innym proponowanym mechanizmem jest upośledzenie funkcji narządów przez depozyty kompleksów tworzonych przez bakterie i skierowane przeciw nim przeciwciała [30]. Pewną wskazówką jest tu stwierdzone w badaniu epidemiologicznym powiązanie między występowaniem choroby niedokrwiennej serca a podniesionym poziomem przeciwciał IgA przeciw periopatogenom w surowicy [31]. Rozważana jest też rola reakcji krzyżowej z białkami szoku cieplnego, szczególnie Hsp60 Małopolski Ośrodek Medycyny Translacyjnej Uniwersytet Jagielloński Collegium Medicum w Krakowie ul. Batorego 3, 31-135 Kraków www.momt.uj.edu.pl [email protected] 57 – są to silnie konserwatywne białka i ze względu na podobieństwo do białek eukariotycznych tworzone przeciw obcym białkom przeciwciała mogą atakować również białka gospodarza [32]. Również periopatogeny mogą być źródłem prokariotycznych białek szoku cieplnego [33]. Podsumowanie Wszystkie wymienione możliwe mechanizmy łączące choroby sercowo-naczyniowe i infekcje jamy ustnej wymagają jeszcze weryfikacji, nie jest też wykluczone, że w miarę poszerzania wiedzy w tym aspekcie pojawią się nowe, równie dobrze uzasadnione teorie. Rozpatrując temat chorób o tak złożonej etiopatogenezie jak choroby sercowo-naczyniowe, należy jednak pamiętać, że mało prawdopodobne jest istnienie jednego, nadrzędnego czynnika wywołującego chorobę. W świetle lat badań, tysięcy opublikowanych prac naukowych oraz wielu uzasadnionych teorii dotyczących patomechanizmów tej grupy chorób, mówi się raczej o grupie czynników sprzyjających ich występowaniu lub predysponujących do ich rozwoju. Podobnie należy rozpatrywać obciążenie, jakim dla organizmu człowieka są nieleczone infekcje i sta- ny zapalne w jamie ustnej. W połączeniu z innymi czynnikami ryzyka sercowo-naczyniowego, takimi jak otyłość, niezdrowa, bogata w tłuszcze dieta, brak aktywności fizycznej czy palenie papierosów, mogą one przechylić równowagę na korzyść choroby, inicjując lub przyspieszając jej rozwój. Podsumowując, w przypadku zarówno zapalenia przyzębia, jak i próchnicy czy zakażeń tkanek okołowierzchołkowych liczne badania pozwoliły stwierdzić powiązanie między tymi jednostkami chorobowymi a chorobami sercowo-naczyniowymi, jednak potwierdzenie zależności przyczynowo-skutkowej, a także określenie dokładnych mechanizmów wymaga jeszcze dalszych badań, podobnie jak ustalenie mechanizmu łączącego te dwie jednostki. Adres do korespondencji: dr hab. n. med. Marta Cześnikiewicz-Guzik Zakład Profilaktyki i Stomatologii Eksperymentalnej, Instytut Stomatologii, Collegium Medicum, Uniwersytet Jagielloński 31-155 Kraków, ul. Montelupich 4 tel. (12) 424-54-65 e-mail: [email protected] Piśmiennictwo 1. Europejskie Biuro Regionalne WHO: Europejski Raport Zdrowia 2012: Droga do osiągnięcia dobrostanu, 2012. 2. Arbes S.J. Jr, Slade G.D., Beck J.D.: Association between extent of periodontal attachment loss and self-reported history of heart attack: an analysis of NHANES III data. J. Dent. Res. 1999, 78: 1777-1782. 3. Buhlin K., Gustafsson A., Håkansson J. et al.: Oral health and cardiovascular disease in Sweden. J. Clin. Periodontol. 2002, 29: 254-259. 4. Buhlin K., Gustafsson A., Ahnve S. et al.: Oral health in women with coronary heart disease. J. Periodontol. 2005, 76: 544-550. 5. Desvarieux M., Demmer R.T., Rundek T. et al.: Relationship between periodontal disease, tooth loss, and carotid artery plaque: the Oral Infections and Vascular Disease Epidemiology Study (INVEST). Stroke 2003, 34: 2120-2125. 6. Hung H.-C., Willett W., Merchant A. et al.: Oral health and peripheral arterial disease. Circulation 2003, 107: 1152-1157. 7. Tuominen R., Reunanen A., Paunio M. et al.: Oral health indicators poorly predict coronary heart disease deaths. J. Dent. Res. 2003, 82: 713-718. 8. Lockhart P.B., Bolger A.F., Papapanou P.N. et al.: Periodontal disease and atherosclerotic vascular disease: does the evidence support an independent association? AHA. Circulation 2012, 125: 2520-2544. 9. Larsson B., Johansson I., Weinehall L. et al.: Cardiovascular disease risk factors and dental caries in adolescents: effect of a preventive program in Northern Sweden (the Norsjö project). Acta Paediatr. 1997, 86: 63-71. 10. Kelishadi R., Mortazavi S., Hossein T.R. et al.: Association of cardiometabolic risk factors and dental caries in a population-based sample of youths. Diabetol. Metab. Syndr. 2010, 2: 22. 11. Ylöstalo P.V., Järvelin M.R., Laitinen J. et al.: Gingivitis, dental caries and tooth loss: risk factors for cardiovascular diseases or indicators of elevated health risks. J. Clin. Periodontol. 2006, 33: 92-101. 12. Nakano K., Inaba H., Nomura R. et al.: Detection of cariogenic Streptococcus mutans in extirpated heart valve and atheromatous plaque specimens. J. Clin. Microbiol. 2006, 44: 3313-3317. 13. Cotti E., Dessì C., Piras A. et al.: Association of endodontic infection with detection of an initial lesion to the cardiovascular system. J. Endod. 2011, 37: 1624-1629. 14. Joshipura K.J., Pitiphat W., Hung H.-C. et al.: Pulpal inflammation and incidence of coronary heart disease. J. Endod. 2006, 32: 99-103. 15. Caplan D.J., Pankow J.S., Cai J. et al.: The relationship between self-reported history of endodontic therapy and coronary heart disease in the Atherosclerosis Risk in Communities Study. J. Am. Dent. Assoc. 2009, 140: 1004-1012. 16. Petersen J., Glaßl E.-M., Nasseri P. et al.: The association of chronic apical periodontitis and endodontic therapy with atherosclerosis. Clin. Oral. Investig. 2013. 17. Segura-Egea J.J., Jimenez-Moreno E., Calvo-Monroy C. et al.: Hypertension and dental periapical condition. J. Endod. 2010, 36: 1800-1804. 18. Guzik T.J., Hoch N.E., Brown K.A. et al.: Role of the T cell in the genesis of angiotensin II induced hypertension and vascular dysfunction. J. Exp. Med. 2007, 204: 2449-2460. 19. Dewhirst F.E., Chen T., Izard J. et al.: The human oral microbiome. J. Bacteriol. 2010, 192: 5002-5017. 58 Małopolski Ośrodek Medycyny Translacyjnej Uniwersytet Jagielloński Collegium Medicum w Krakowie ul. Batorego 3, 31-135 Kraków www.momt.uj.edu.pl [email protected] 20. Murphy A.M., Daly C.G., Mitchell D.H. et al.: Chewing fails to induce oral bacteraemia in patients with periodontal disease. J. Clin. Periodontol. 2006, 33: 730-736. 21. Forner L., Larsen T., Kilian M. et al.: Incidence of bacteremia after chewing, tooth brushing and scaling in individuals with periodontal inflammation. J. Clin. Periodontol. 2006, 33: 401-407. 22. Kinane D.F., Riggio M.P., Walker K.F. et al.: Bacteraemia following periodontal procedures. J. Clin. Periodontol. 2005, 32: 708-713. 23. Jacob S.P., Nath S., Zade R.M.: Effect of periodontal therapy on circulating levels of endotoxin in women with periodontitis: a pilot clinical trial. Indian J. Dent. Res. 2012, 23: 714-718. 24. Maharaj B., Coovadia Y., Vayej A.C.: An investigation of the frequency of bacteraemia following dental extraction, tooth brushing and chewing. Cardiovasc. J. Afr. 2012, 23: 340-344. 25. Roberts G.J., Jaffray E.C., Spratt D.A. et al.: Duration, prevalence and intensity of bacteraemia after dental extractions in children. Heart 2006, 92: 1274-1277. 26. Lockhart P.B., Brennan M.T., Kent M.L. et al.: Impact of amoxicillin prophylaxis on the incidence, nature, and duration of bacteremia in children after intubation and dental procedures. Circulation 2004, 109: 2878-2884. 27. Wilson W., Taubert K.A., Gewitz M. et al.: Prevention of infective endocarditis: guidelines from the American Heart Association: a guideline from the American Heart Association Rheumatic Fever, Endocarditis, and Kawasaki Disease Committee, Council on Cardiovascular Disease in the Young, and the Council on Clinical Cardiology, Council on Cardiovascular Surgery and Anesthesia, and the Quality of Care and Outcomes Research Interdisciplinary Working Group. Circulation 2007, 116: 1736-1754. 28. Scannapieco F.A.: The oral microbiome: Its role in health and in oral and systemic infections. Clinical Microbiology Newsletter 2013, 35: 163-169. 29. Teng Y.-T.A., Taylor G.W., Scannapieco F. et al.: Periodontal health and systemic disorders. J. Can. Dent. Assoc. 2002, 68: 188-192. 30. Debelian G.J., Olsen I., Tronstad L.: Systemic diseases caused by oral microorganisms. Endod. Dent. Traumatol. 1994, 10: 57-65. 31. Pussinen P.J., Nyyssönen K., Alfthan G. et al.: Serum antibody levels to Actinobacillus actinomycetemcomitans predict the risk for coronary heart disease. Arterioscler. Thromb. Vasc. Biol. 2005, 25: 833-838. 32. Jan M., Virtue A.T., Pansuria M. et al.: The Role of Immunogenicity in Cardiovascular Disease. World Heart J. 2011, 3: 1-29. 33. Ford P.J., Gemmell E., Hamlet S.M. et al.: Cross-reactivity of GroEL antibodies with human heat shock protein 60 and quantification of pathogens in atherosclerosis. Oral Microbiol. Immunol. 2005, 20: 296-302. Małopolski Ośrodek Medycyny Translacyjnej Uniwersytet Jagielloński Collegium Medicum w Krakowie ul. Batorego 3, 31-135 Kraków www.momt.uj.edu.pl [email protected] 59 mgr Anita Gadacz BADANIA KLINICZNE NIEKOMERCYJNE – ASPEKTY PRAWNE A PRZYSZŁOŚĆ SKUTECZNEJ TRANSLACJI NON-COMMERCIAL CLINICAL TRIALS – LEGAL ASPECTS AND SUCCESSFUL FUTURE OF TRANSLATION Streszczenie Abstract W artykule omówiono regulacje prawne odnoszące się do niekomercyjnych badań klinicznych oraz problem finansowania badań. Poruszona została tematyka warunków pozwalających na dokonanie zmiany badania klinicznego niekomercyjnego w badanie kliniczne komercyjne. Omówiono też niekomercyjne badanie kliniczne na tle rozporządzenia Parlamentu Europejskiego i Rady w sprawie badań klinicznych produktów leczniczych stosowanych u ludzi oraz uchylenia dyrektywy 2001/20/WE. Słowa kluczowe: niekomercyjne badania kliniczne, aspekty prawne, translacja In this article I discussed legal regulations according to non-commercial clinical trials and problem of sponsoring them. Next I describe necessary condition for changing non-commercial clinical trials into commercial clinical trials. In this article furthermore I mention place of non-commercials clinical trials in regulation (EU) No 536/2014 of the European Parliament and of the Council on clinical trials on medicinal products for human use and repealing Directive 2001/20/EC. Key words: non-commercial clinical trials, legal aspects, translation Wstęp zostaną wprowadzone do porządku prawnego z dniem 28 maja 2016 r. Dzisiejsza szeroko rozumiana medycyna stale się rozwija, a w ślad za jej rozwojem winien następować proces zmierzający do dostosowania regulacji prawnych do zachodzących zmian. Aby nadążyć za postępem w świecie medycznym, niezbędne jest tworzenie poprawnych, jasnych i precyzyjnych regulacji prawnych. Niejasne lub nieprecyzyjne sformułowanie przepisu prawnego rodzi niepewność jego adresatów co do treści praw i obowiązków. Rozwój współczesnej medycyny niejako wymusza dostosowanie przepisów do istniejących i zmieniających się warunków, tak aby mogła zachodzić sprawna i skuteczna translacja odkryć naukowych do praktyki klinicznej. W niniejszej pracy skupię się na przedstawieniu regulacji prawnych dotyczących badań klinicznych niekomercyjnych, wątpliwości interpretacyjnych, jak również przedstawię problematykę prowadzenia ww. badań w świetle zmian, które 60 Badanie kliniczne niekomercyjne w świetle obowiązujących regulacji prawnych W celu sprostania wyzwaniom stawianym naukowcom, z uwagi na pojawianie się nowych chorób i dolegliwości, a także ze względu na walkę z chorobami już znanymi istotne jest poszukiwanie nowych środków farmakologicznych bardziej skutecznych w terapii i leczeniu pacjentów. Środki te są odkrywane i testowane podczas wieloletnich i wieloetapowych eksperymentów wykonywanych w laboratoriach oraz badań na zwierzętach doświadczalnych. Substancje, które rokują największe nadzieje na skuteczne zastosowanie w walce z chorobami, są poddawane testom z udziałem ludzi, które nazywamy badaniami klinicznymi. Małopolski Ośrodek Medycyny Translacyjnej Uniwersytet Jagielloński Collegium Medicum w Krakowie ul. Batorego 3, 31-135 Kraków www.momt.uj.edu.pl [email protected] Badaniem klinicznym jest każde badanie prowadzone z udziałem ludzi w celu odkrycia lub potwierdzenia klinicznych, farmakologicznych, w tym farmakodynamicznych skutków działania jednego lub wielu badanych produktów leczniczych, lub w celu zidentyfikowania działań niepożądanych jednego lub większej liczby badanych produktów leczniczych, lub śledzenia wchłaniania, dystrybucji, metabolizmu i wydalania jednego lub większej liczby badanych produktów leczniczych, mając na względzie ich bezpieczeństwo i skuteczność [1]. Ustawodawca jako kryterium odróżniające badanie kliniczne komercyjne od niekomercyjnego wskazuje jego sponsora i cel prowadzenia badania. Art. 37ia ust. 1 mówi, że jeżeli właścicielem danych uzyskanych w trakcie badania klinicznego jest sponsor, będący uczelnią, o której mowa w art. 2 ust. 1 pkt 1 ustawy z dnia 27 lipca 2005 r. – Prawo o szkolnictwie wyższym (Dz. U. Nr 164, poz. 1365 z późn. zm.), lub inną placówką naukową posiadającą uprawnienie do nadawania stopni naukowych zgodnie z przepisami ustawy z dnia 14 marca 2003 r. o stopniach naukowych i tytule naukowym oraz o stopniach i tytule w zakresie sztuki (Dz. U. Nr 65, poz. 595, z 2005 r. Nr 164, poz. 1365 oraz z 2010 r. Nr 96, poz. 620 i Nr 182, poz. 1228), zakładem opieki zdrowotnej, o którym mowa w art. 1 ust. 1 ustawy z dnia 30 sierpnia 1991 r. o zakładach opieki zdrowotnej (Dz. U. z 2007 r. Nr 14, poz. 89 z późn. zm.), badaczem, organizacją pacjentów, organizacją badaczy lub inną osobą fizyczną lub prawną, lub jednostką organizacyjną nieposiadającą osobowości prawnej, której celem działalności nie jest osiąganie zysku w zakresie prowadzenia i organizacji badań klinicznych bądź wytwarzania lub obrotu produktami leczniczymi, badanie kliniczne jest badaniem klinicznym niekomercyjnym. Do badań klinicznych tzw. komercyjnych i badań klinicznych niekomercyjnych stosuje się te same przepisy i te same wymagania na gruncie przepisów prawa [2]. Jedyną różnicą jest wysokość opłaty za złożenie wniosku do prezesa Urzędu Rejestracji Produktów Leczniczych, Wyrobów Medycznych i Produktów Biobójczych (URPL) o rozpoczęcie badania klinicznego produktu leczniczego (rejestrację w Centralnej Ewidencji Badań Klinicznych – CEBK), która dla badań klinicznych niekomercyjnych wynosi 2000 zł i jest znacznie niższa niż w przypadku poszczególnych faz badań komercyjnych [1] (tab. 1). Problem finansowania niekomercyjnych badań klinicznych Zgodnie z art. 37k: Tabela 1. Wysokość opłat za złożenie wniosku do prezesa Urzędu Rejestracji Produktów Leczniczych, Wyrobów Medycznych i Produktów Biobójczych o rozpoczęcie badania klinicznego produktu leczniczego [1]. Wyszczególnienie Wysokość opłaty Badanie fazy I–III 8000 zł Badanie biorównoważności 7000 zł Badanie fazy IV 4000 zł Badanie niekomercyjne 2000 zł 1. Sponsor finansuje świadczenia opieki zdrowotnej związane z badaniem klinicznym i objęte protokołem badania klinicznego, które nie mieszczą się w zakresie świadczeń gwarantowanych, o których mowa w ustawie z dnia 27 sierpnia 2004 r. o świadczeniach opieki zdrowotnej finansowanych ze środków publicznych, w szczególności dostarcza bezpłatnie uczestnikom badania klinicznego badane produkty lecznicze, komparatory oraz urządzenia stosowane do ich podawania. 1a. Świadczenia opieki zdrowotnej: 1) niezbędne do usunięcia skutków pojawiających się powikłań zdrowotnych wynikających z zastosowania badanego produktu leczniczego 2) których konieczność udzielenia wyniknie z zastosowania badanego produktu leczniczego 3) niezbędne do zakwalifikowania pacjenta do udziału w badaniu klinicznym – sponsor finansuje również, jeżeli świadczenia te są świadczeniami gwarantowanymi w rozumieniu przepisów ustawy z dnia 27 sierpnia 2004 r. o świadczeniach opieki zdrowotnej finansowanych ze środków publicznych [2]. Według raportu PricewaterhouseCoopers „Badania kliniczne w Polsce – główne wyzwania” koszt pracy nad cząsteczką mającą potencjał, by zostać lekiem, wynosi ok. 866 mln dolarów amerykańskich, z czego 68%, czyli 590 mln dolarów, to koszty badań klinicznych. Czas, jaki jest potrzebny na przeprowadzenie badań klinicznych w celu wprowadzenia jednego leku na rynek, to średnio 8 lat. Instytucja wprowadzająca nowy lek na rynek może liczyć na 10–15 lat ochrony patentowej (przyjmując okres 10 lat od momentu opatentowania cząsteczki do wejścia leku na rynek) i w tym okresie czerpać zyski jako monopolista danego leku [3]. Trudno oczekiwać, by polskie ośrodki Małopolski Ośrodek Medycyny Translacyjnej Uniwersytet Jagielloński Collegium Medicum w Krakowie ul. Batorego 3, 31-135 Kraków www.momt.uj.edu.pl [email protected] 61 publiczne dysponowały kwotą 590 mln dolarów (w przypadku tylko jednego badania klinicznego), jeżeli plan budżetu na całą naukę w Polsce z MNiSW wynosi 7,3 mld zł [4]. Uregulowanie prawne pozwalające na dokonanie zmiany badania klinicznego niekomercyjnego na badanie kliniczne komercyjne Art. 37x ust. 1 odnoszący się do wyżej wskazanych zmian dotyczy sytuacji, gdy po rozpoczęciu badania klinicznego sponsor postanawia dokonać w jego protokole istotnych zmian, które będą miały wpływ na bezpieczeństwo uczestników badania klinicznego, lub też istotnych i mających wpływ na bezpieczeństwo uczestników badania klinicznego zmian w dokumentacji dotyczącej badanego produktu leczniczego, która została złożona wraz z wnioskiem o wydanie opinii w sprawie badania klinicznego oraz wnioskiem o rozpoczęcie badania klinicznego. Zgodnie z literalnym brzmieniem art. 37x u.p.f., wprowadzenie tego typu zmian wymaga uprzedniego uzyskania pozytywnej opinii komisji bioetycznej, która wyraziła opinię o tym badaniu, oraz wyrażenia zgody przez ministra właściwego ds. zdrowia. Zgodnie z logiką, pozytywna opinia komisji bioetycznej oraz zgoda ministra zdrowia powinny być wydane nie na wprowadzenie zmian do ww. dokumentów, a raczej na prowadzenie badania zgodnie ze zmienionym protokołem lub przy użyciu zmienionej dokumentacji, dotyczącej badanego produktu leczniczego. Zapisy art. 37x u.p.f. odnoszące się do komisji bioetycznej nie pozwalają na jednoznaczne określenie, która komisja bioetyczna powinna być adresatem wniosku w przypadku, gdy komisja właściwa dla badacza lub koordynatora badania wydała opinię negatywną, zaś odwoławcza komisja bioetyczna przy ministrze zdrowia uwzględniła odwołanie badacza lub sponsora, wydając pozytywną opinię o badaniu klinicznym. Ponieważ w myśl art. 37x u.p.f. uzyskanie pozytywnej opinii komisji bioetycznej oraz zgody ministra właściwego ds. zdrowia wymaga wyłącznie dokonania istotnych i mających wpływ na bezpieczeństwo uczestników badania klinicznego zmian w protokole badania klinicznego lub dokumentacji dotyczącej badanego produktu leczniczego, wnioskować można, iż zmiany wyżej nieopisane nie wymagają zmiany protokołu lub dokumentacji dotyczącej badanego produktu leczniczego, a zatem mogą być wprowadzone bez powołanych reżimów. Sytuacja taka będzie miała miejsce w odniesieniu do zwiększenia np. limitu pacjentów rekrutowanych na terenie Rzeczypospolitej Polskiej bez zwiększania liczby uczestników 62 badania klinicznego określonej w protokole badania [5]. Wątpliwości interpretacyjne wynikające z przepisu art. 37k ust. 1a ustawy – Prawo farmaceutyczne Art. 37k ust. 1a został dodany przez art. 11 pkt 27 lit. b ustawy z dnia 18 marca 2011 r. o Urzędzie Rejestracji Produktów Leczniczych, Wyrobów Medycznych i Produktów Biobójczych (Dz. U. Nr 82, poz. 451 z późn. zm.) z dniem 1 maja 2011 r. Podstawą wprowadzenia tego przepisu była kontrola Najwyższej Izby Kontroli, która wykazała nieprawidłowości w zakresie prowadzenia badań klinicznych w kwestii finansowania świadczeń, ujawniając tzw. podwójne finansowanie. Polegało ono na finansowaniu świadczeń w badaniu zarówno przez sponsora, jak i przez Narodowy Fundusz Zdrowia. Zgodnie z przyjętą interpretacją Ministerstwa Zdrowia i Narodowego Funduszu Zdrowia, NFZ finansuje te świadczenia gwarantowane, które zostałyby udzielone pacjentowi w sytuacji standardowego leczenia. Przepis precyzyjnie wskazuje, że sponsor finansuje świadczenia gwarantowane, których konieczność udzielenia wyniknie z zastosowania badanego produktu leczniczego. Z powyższego zapisu wynika, że jeżeli dane świadczenie udzielone byłoby także w przypadku standardowego leczenia, a nie jest spowodowane wyłącznie włączeniem pacjenta do badania klinicznego i podaniem badanego produktu leczniczego, to koszt udzielenia tego świadczenia pokrywa Narodowy Fundusz Zdrowia, a nie sponsor badania klinicznego [2]. Jeżeli leczenie pacjentów po podaniu badanego produktu leczniczego ma charakter leczenia całkowicie standardowego, koszty takiego leczenia pokrywa Narodowy Fundusz Zdrowia. Natomiast w przypadku jakichkolwiek powikłań lub odstępstw od zastosowania procedur standardowych, które choćby pośrednio będą wynikiem działania badanego produktu leczniczego, leczenie nie zostanie objęte finansowaniem przez Narodowy Fundusz Zdrowia i pełny jego koszt poniesie sponsor badania klinicznego. Ubezpieczenie odpowiedzialności cywilnej – względy bezpieczeństwa uczestników badania klinicznego Przepisy ustawy – Prawo farmaceutyczne w art. 37b ust. 2 pkt 6 wprowadzają m.in. jeden z elementów ochrony uczestników badania klinicznego, którzy mają być zabezpieczeni na wy- Małopolski Ośrodek Medycyny Translacyjnej Uniwersytet Jagielloński Collegium Medicum w Krakowie ul. Batorego 3, 31-135 Kraków www.momt.uj.edu.pl [email protected] padek szkody wyrządzonej w związku z udziałem w badaniu klinicznym. Powyżej wskazany przepis zobowiązuje zarówno sponsora, jak i badacza do zawarcia umowy obowiązkowego ubezpieczenia odpowiedzialności cywilnej za szkody wyrządzone w związku z prowadzeniem badania klinicznego. Jest to wielce nieprecyzyjne sformułowanie, gdyż istotą nie jest tu zawarcie oddzielnych umów ubezpieczenia przez sponsora i badacza ani też jednej umowy, której stronami są badacz i sponsor, a raczej obowiązek posiadania przez sponsora i badacza umowy ubezpieczenia odpowiedzialności cywilnej na wypadek roszczeń związanych z prowadzeniem badania klinicznego [1]. Minimalna suma gwarancyjna ubezpieczenia OC, w odniesieniu do jednego zdarzenia oraz wszystkich zdarzeń, których skutki są objęte umową ubezpieczenia OC, zależy od liczby uczestników badania klinicznego przyjmujących badany produkt leczniczy lub znajdujących się w grupie kontrolnej i wynosi równowartość w złotych: 1) 500 000 euro – jeżeli w badaniu uczestniczy do 10 osób 2) 1 000 000 euro – jeżeli w badaniu uczestniczy od 11 do 25 osób 3) 2 000 000 euro – jeżeli w badaniu uczestniczy od 26 do 50 osób 4) 4 000 000 euro – jeżeli w badaniu uczestniczy od 51 do 100 osób 5) 5 000 000 euro – jeżeli w badaniu uczestniczy ponad 100 osób. Tabela 2. Liczba badań klinicznych komercyjnych i niekomercyjnych zarejestrowanych w Polsce [7]. Lata Niekomercyjne Komercyjne 2011 3 482 2012 8 441 2013 2 420 2014 5 391 Minimalna suma gwarancyjna, o której mowa powyżej, określona jest łącznie w odniesieniu do sponsora i badaczy uczestniczących w badaniu klinicznym [6]. Niekomercyjne badania kliniczne w liczbach W Polsce dane dotyczące niekomercyjnych badań klinicznych gromadzono od 2011 r. Z otrzymanych z Ministerstwa Zdrowia informacji wynika, że niekomercyjne badania kliniczne są prowadzone w niewielkiej liczbie w stosunku do komercyjnych badań klinicznych [7]. W stosunku do krajów Europy Zachodniej Polska pod względem badań klinicznych niekomercyjnych jest daleko w tyle. Dla porównania w Wielkiej Brytanii w 1990 r. zostało zaraportowanych 25 badań niekomercyjnych, podczas gdy w 1999 r. liczba ta wzrosła do 188, a w 2003 r. wynosiła już 533 [11]. Na tak wielką w stosunku do polskich realiów liczbę zarejestrowanych badań miały niewątpliwie wpływ fundusze pochodzące Tabela 3. Liczba niekomercyjnych badań klinicznych w Wielkiej Brytanii w latach 1990–2009 pod względem finansowania [8]. 600 500 400 n Unknown n Other n NHST 300 n NHSR&D n MRC n Charity 200 100 0 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 Małopolski Ośrodek Medycyny Translacyjnej Uniwersytet Jagielloński Collegium Medicum w Krakowie ul. Batorego 3, 31-135 Kraków www.momt.uj.edu.pl [email protected] 63 z NHS Trusts, NHS R&D (stanowiące większość) oraz środki od fundacji charytatywnych (w 2009 r. aż 18% niekomercyjnych badań klinicznych uzyskało tego typu wsparcie) [8]. Niekomercyjne badanie kliniczne na tle rozporządzenia Parlamentu Europejskiego i Rady w sprawie badań klinicznych produktów leczniczych stosowanych u ludzi oraz uchylenia dyrektywy 2001/20/WE Niniejsze rozporządzenie ma podwójną podstawę prawną w postaci art. 114 i art. 168 ust. 4 lit. c) TFUE. Jego celem jest urzeczywistnienie rynku wewnętrznego w odniesieniu do badań klinicznych i produktów leczniczych stosowanych u ludzi, mając za podstawę wysoki poziom ochrony zdrowia. Jednocześnie akt ten ustanawia wysokie normy jakości i bezpieczeństwa produktów leczniczych w odpowiedzi na powszechne obawy dotyczące bezpieczeństwa związane z tymi produktami. W niniejszym rozporządzeniu wskazano, że należy sprecyzować obowiązującą definicję badania klinicznego zawartą w dyrektywie 2001/20/WE Parlamentu Europejskiego i Rady z dnia 4 kwietnia 2001 r. w sprawie zbliżania przepisów ustawowych, wykonawczych i administracyjnych państw członkowskich, odnoszących się do wdrożenia zasady dobrej praktyki klinicznej w prowadzeniu badań klinicznych produktów leczniczych, przeznaczonych do stosowania przez człowieka. W tym celu pojęcie badania klinicznego należy precyzyjniej zdefiniować, wprowadzając szersze pojęcie „badania biomedycznego”, którego kategorię stanowi badanie kliniczne. Kategorię tę należy zdefiniować na podstawie szczegółowych kryteriów. Takie podejście uwzględnia w należyty sposób wytyczne międzynarodowe i jest zgodne z przepisami UE regulującymi kwestie produktów leczniczych, których podstawą jest podział na „badanie kliniczne” i „badanie nieinterwencyjne”. Zgodnie z definicją zawartą w ww. rozporządzeniu, badanie biomedyczne to każde badanie z udziałem ludzi mające na celu: a) odkrycie lub potwierdzenie klinicznych, farmakologicznych lub innych farmakodynamicznych skutków jednego lub większej liczby produktów leczniczych b) stwierdzenie wszelkich działań niepożądanych jednego lub większej liczby produktów leczniczych; lub c) zbadanie wchłaniania, dystrybucji, metabolizmu i wydalania jednego lub większej 64 liczby produktów leczniczych, zmierzające do określenia bezpieczeństwa lub skuteczności tych produktów leczniczych. Zgodnie z powyższym rozporządzeniem badanie kliniczne określono również jako badanie biomedyczne spełniające którykolwiek z następujących warunków: a) badane produkty lecznicze nie są dopuszczone do obrotu b) według protokołu badania biomedycznego badane produkty lecznicze nie są stosowane zgodnie z warunkami pozwolenia na dopuszczenie do obrotu zainteresowanego państwa członkowskiego c) przydział uczestnika do danej strategii terapeutycznej ustalany jest z góry i odbywa się w sposób niestanowiący zwykłej praktyki klinicznej zainteresowanego państwa członkowskiego d) decyzja o przepisaniu badanego produktu leczniczego jest podejmowana łącznie z decyzją o włączeniu uczestnika do badania biomedycznego e) oprócz zwykłej praktyki klinicznej u uczestników wykonuje się dodatkowe procedury diagnostyczne lub procedury monitorowania. Rozporządzenie zawiera również definicję badania klinicznego o niskim stopniu interwencji, które uznaje się za badanie kliniczne spełniające wszystkie następujące warunki: a) badane produkty lecznicze są dopuszczone do obrotu; b) według protokołu badania klinicznego badane produkty lecznicze są stosowane zgodnie z warunkami pozwolenia na dopuszczenie do obrotu lub ich stosowanie stanowi standardowy sposób leczenia w którymkolwiek z zainteresowanych państw członkowskich c) dodatkowe procedury diagnostyczne lub procedury monitorowania stwarzają najwyżej minimalne dodatkowe ryzyko lub obciążenie dla bezpieczeństwa uczestników w porównaniu ze zwykłą praktyką kliniczną w którymkolwiek z zainteresowanych państw członkowskich. W niniejszym akcie prawnym podano, że badanie nieinterwencyjne jest to badanie biomedyczne inne niż badanie kliniczne. Podkreślenia wymaga jednak fakt, że są to definicje przyjęte na potrzeby niniejszego rozporządzenia [9]. Małopolski Ośrodek Medycyny Translacyjnej Uniwersytet Jagielloński Collegium Medicum w Krakowie ul. Batorego 3, 31-135 Kraków www.momt.uj.edu.pl [email protected] W związku z dyrektywą 2001/20/WE doświadczenie pokazuje, że dużą część badań klinicznych prowadzą sponsorzy niekomercyjni. Postanowienie to stoi w opozycji do polskich realiów i danych zgromadzonych przez Ministerstwo Zdrowia, które zostały ukazane w niniejszym artykule, a które wyraźnie przedstawiają dysproporcję liczebną w stosunku do badań komercyjnych. Aby w sposób maksymalny wykorzystać wartościowy wkład sponsorów niekomercyjnych oraz aby nadal zachęcać ich do prowadzenia badań naukowych, co nie powinno się odbywać kosztem jakości badań klinicznych, państwa członkowskie UE powinny podejmować środki w celu wspierania badań klinicznych prowadzonych przez tych sponsorów. Podsumowanie Prowadzenie badań klinicznych jest procesem długotrwałym, a ponadto – bardzo kosztownym. Dla firm komercyjnych głównym motorem napędowym rozwoju nowych leków i wprowadzania ich na rynek poprzez badania kliniczne nie jest dobro pacjenta, ale przede wszystkim wizja przyszłych zysków. Dlatego też występuje w tym przypadku problem natury etycznej. Większość firm prowadzi badania, które w przyszłości przyniosą duże zyski, a więc badania mające na celu stworzenie nowego leku przeciwko chorobom bardzo powszechnym oraz takim, które występują w krajach rozwiniętych, gdzie mimo wysokich cen leków zawsze znajdą się nabywcy. Z drugiej strony jest wiele chorób, które są groźne, ale często ograniczone do określonego miejsca występowania, np. dotykają głównie krajów Trzeciego Świata, jak malaria czy AIDS [10]. W takich przypadkach koszty przeprowadzenia badań klinicznych byłyby znacznie wyższe niż zyski czerpane z wprowadzonego na rynek nowego leku. Instytucje komercyjne, które prowadzą badania kliniczne, a są nimi zazwyczaj firmy farmaceutyczne lub spółki z nimi powiązane, nie są instytucjami filantropijnymi, dlatego też, choć może się to wydawać nieetyczne, nie możemy wpływać na działanie prywatnych firm, a tym bardziej nakłaniać ich do realizowania projektów przynoszących straty. Kolejną praktyką, o której często mówi się głośno w mediach, jest działanie firm farmaceutycznych polegające na rozwoju leków nowej generacji, ale niewprowadzaniu ich na rynek z uwagi na to, że ich poprzednik jeszcze nie przyniósł oczekiwanego zwrotu finansowego. Wprowadzenie ulepszonego preparatu znacznie ograniczyłoby sprzedaż leku dopuszczonego wcześniej do obrotu przez tę samą firmę. Dlatego też, mając na uwadze dobro pacjenta, jak i rozwój nauki, istotne jest, aby obok komercyjnych badań klinicznych było miejsce na badania kliniczne niekomercyjne. Aby jednak mówić o wprowadzaniu badań niekomercyjnych, należy sobie zdać sprawę z kilku problemów, jakie powodują ograniczenia dla ośrodków niekomercyjnych w prowadzeniu własnych badań klinicznych. Głównym problemem jest finansowanie. Wprawdzie pojawia się coraz więcej możliwości uzyskania dofinansowania, np. z Narodowego Centrum Badań i Rozwoju, co jest rozwiązaniem bardzo obiecującym, ale pomimo takiej pomocy w Polsce jest niewiele badań klinicznych, które zostałyby całkowicie przeprowadzone w sposób niekomercyjny. Badania kliniczne niekomercyjne wydają się bliską przyszłością. W dobie nastawiania się na łączenie nauki z biznesem czy praktyczne wykorzystanie badań naukowych, badania kliniczne niekomercyjne jawią się jako doskonałe połączenie nauki i praktycznego zastosowania badań naukowych. Na podkreślenie zasługuje również konieczność wspierania istniejących ośrodków specjalizujących się w prowadzeniu niekomercyjnych badań klinicznych i tworzenia zespołów na wzór zespołów pracujących przy prowadzeniu badań klinicznych komercyjnych [11]. Ośrodki te, dzięki dysponowaniu wyspecjalizowanym zespołem, przyczynią się do zwiększenia sprawnie prowadzonych niekomercyjnych badań klinicznych. Funkcjonowanie tego typu ośrodków docelowo doprowadzić powinno do skutecznej translacji odkryć naukowych do praktyki klinicznej. Mimo coraz większych nakładów ministerialnych i unijnych na naukę oraz większej liczby wprowadzanych patentów, nie ma widocznego praktycznego rezultatu tych działań. Co więcej, powszechne jest wykupywanie patentów od ośrodków naukowych przez firmy farmaceutyczne za niewielką kwotę w stosunku do nakładów finansowych, jakie one poniosły na uzyskanie takich wyników. Firma oszczędza środki na przeprowadzenie żmudnych badań, bez ponoszenia dużych wydatków wprowadza lek na rynek i osiąga zysk. Często nawet nie musi kupować patentu, gdyż naukowcy sami publikują otrzymane wyniki bez wcześniejszego zastrzeżenia badanej substancji, udostępniając za darmo efekty swojej pracy szerokiemu gronu. Tak więc badania kliniczne niekomercyjne nie tylko są w stanie wykorzystać potencjał coraz lepiej rozwijającej się nauki w Polsce, lecz także umoż- Małopolski Ośrodek Medycyny Translacyjnej Uniwersytet Jagielloński Collegium Medicum w Krakowie ul. Batorego 3, 31-135 Kraków www.momt.uj.edu.pl [email protected] 65 liwiają pozyskanie nowych środków finansowych w przypadku wprowadzenia leku na rynek. Jest to o tyle istotne, że pozwala na samofinansowanie się ośrodków niekomercyjnych w przyszłości i zwiększenie konkurencyjności na rynku leków. Aby społeczeństwo mogło maksymalnie skorzystać z niekomercyjnych badań klinicznych prowadzonych w Polsce, należałoby przedsięwziąć inicjatywy mające na celu usprawnienie całego procesu poprzez zwiększenie transparentności przepisów prawnych, jasny podział kompetencji między organami regulacyjnymi (CEBK i komisje bioetyczne). Istnieje wiele przepisów (w tym podatkowych), których niejasność prowadzi do braku angażowania szpitali w badania z uwagi na restrykcyjne podejście interpretacyjne organów podatkowych. Prawny obszar niekomercyjnych badań klinicznych wymaga w głównej mierze racjonalizacji procedur i otoczenia prawnego. Racjonalizacja ta nie powinna zmierzać do wprowadzania kolejnych nadmiernych i niepotrzebnych ograniczeń, które mogą znacząco uszczuplić korzyści dla Polski i całego społeczeństwa. Nawet niewielkie zmiany, takie jak np. wydłużenie ochrony patentowej dla leków uzyskanych w ramach badań klinicznych niekomercyjnych czy też zwolnienie z niektórych opłat, przyczyniłyby się do rozwoju niekomercyjnych badań klinicznych. Rozważając zmiany w przedmiotowym obszarze, badania kliniczne należy traktować jako oszczędność dla publicznego systemu opieki zdrowotnej. Adres do korespondencji: mgr Anita Gadacz Katedra Chorób Wewnętrznych i Medycyny Wsi Collegium Medicum Uniwersytetu Jagiellońskiego 31-121 Kraków, ul. Skarbowa 1 Piśmiennictwo 1. Prawo farmaceutyczne z dnia 6 września 2001 r. (Dz. U. Nr 126, poz. 1381 z późn. zm.). 2. Materiały ze szkolenia Ministerstwa Zdrowia „Niekomercyjne badania kliniczne w Polsce – prezentacja Olgi Zielińskiej [online: http://www.mz.gov.pl/aktualnosci/szkolenie-pt.-niekomercyjne-badania-kliniczne-w-polsce]. 3. Raport firmy PricewaterhouseCoopers „Badania kliniczne w Polsce – Główne wyzwania”. Listopad 2010 [online: http://infarma.pl/fileadmin/badania_kliniczne_raport/Badania%20kliniczne%20w%20Polsce%202010.pdf]. 4. Plan na 2015 rok w części 28 Nauka wg ustawy budżetowej z dnia 15 stycznia 2015 roku (Dz. U. z dnia 29 stycznia 2015 r., poz. 153) [online: http://www.nauka.gov.pl/budzet-nauki/]. 5. Masełbas W.: Komentarz ustawy – Prawo farmaceutyczne. W: Kondrat M. (red.): Prawo farmaceutyczne. Komentarz. Wyd. 1. Warszawa 2009. 6. Rozporządzenie Ministra Finansów z dnia 30 kwietnia 2004 r. w sprawie obowiązkowego ubezpieczenia odpowiedzialności cywilnej badacza i sponsora. 7. Dane z Ministerstwa Zdrowia, nieopublikowane – wymiana korespondencji mailowej. 8. Raftery J., Fairbank E., Douet L. et al.: Registration of non-commercial randomised clinical trials: the feasibility of using trial registries to monitor the number of trials. Trials 2012, 13: 140. 9. Rozporządzenie Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) NR 536/2014 z dnia 16 kwietnia 2014 r. w sprawie badań klinicznych produktów leczniczych stosowanych u ludzi oraz uchylenia dyrektywy 2001/20/WE (Dz. U. UE L z dnia 27 maja 2014 r.). 10. Raport prasowy, Paryż, 10 czerwca 2013, Komisja Europejska [online: http://europa.eu/rapid/press-release_IP-13-517_pl.htm]. 11. Doniesienie prasowe: Commercial backing means faster start for clinical trials [online: http://www.timeshighereducation.co.uk/news/commercial-backing-means-faster-start-for-clinical-trials/2015778.article]. 66 Małopolski Ośrodek Medycyny Translacyjnej Uniwersytet Jagielloński Collegium Medicum w Krakowie ul. Batorego 3, 31-135 Kraków www.momt.uj.edu.pl [email protected] Regulamin zamieszczania prac w „Czynnikach Ryzyka” „Czynniki Ryzyka” są czasopismem indeksowanym w INDEX COPERNICUS. „Czynniki Ryzyka” zamieszczają prace poglądowe, oryginalne, kazuistyczne i inne dotyczące szeroko rozumianej problematyki patogenezy miażdżycy, jej leczenia, epidemiologii, profilaktyki, roli żywienia itp. Prawa autorskie Przyjmując pracę do druku, wydawca nabywa na zasadzie wyłączności prawa autorskie do wydrukowanych prac (w tym prawo do wydawania drukiem, na nośnikach elektronicznych oraz w Internecie). Bez zgody wydawcy dopuszcza się jedynie drukowanie streszczeń. Autorzy mogą otrzymać 5 egzemplarzy kwartalnika. Format prac ∙∙ Prace należy wysyłać w wersji elektronicznej na adres mailowy redakcji: [email protected], przy zachowaniu następujących zasad: wielkość czcionki 12 punktów, odstępy między wierszami 1,5 linii, margines lewy 2 cm, margines prawy 3 cm. ∙∙ Na pierwszej stronie pracy należy podać: pełne imię i nazwisko autora (autorów), stopień, tytuł naukowy autora (autorów), tytuł pracy (polski i angielski), pełną nazwę ośrodka (ośrodków), z którego praca pochodzi, stopień, tytuł naukowy oraz imię i nazwisko kierownika ośrodka. Na dole strony należy umieścić adres, na jaki autor życzy sobie otrzymywać korespondencję wraz z tytułem naukowym, pełnym imieniem i nazwiskiem oraz numerem telefonu (prosimy o zaznaczenie, czy autor wyraża zgodę na publikację numeru telefonu) i adresem poczty elektronicznej. ∙∙ Do pracy należy dołączyć streszczenie zarówno w języku polskim, jak i angielskim. Streszczenie prac oryginalnych powinno zawierać ok. 150–250 słów i składać się z następujących elementów: wstęp, cel pracy, materiał i metody, wyniki, wnioski. W streszczeniu nie należy stosować skrótów. ∙∙ Po streszczeniu należy podać słowa kluczowe (3–5) w języku polskim i angielskim. ∙∙ Tekst pracy oryginalnej powinien się składać z następujących części: wstęp, cel pracy, materiał i metody, wyniki, omówienie, wnioski, piśmiennictwo i ryciny wraz z podpisami (ew. objasnieniami). Przy stosowaniu skrótów konieczne jest podanie pełnego brzmienia przy pierwszym użyciu – zarówno w treści artykułu, jak w opisach wszystkich tabel i rycin oraz w obydwu wersjach językowych streszczenia. ∙∙ Do pracy należy dołączyć zgodę wszystkich autorów na publikację. Zgoda ta jest jednoznaczna z oświadczeniem autorów, że praca nie była publikowana w całości w innym polskim czasopiśmie medycznym. Ponadto należy dołączyć oświadczenie podpisane przez wszystkich autorów stwierdzające, że brali udział w przygotowaniu pracy i biorą odpowiedzialność za jej treść. Zgodę autorów oraz oświadczenie można przesłać również na adres mailowy: [email protected] Piśmiennictwo ∙∙ Piśmiennictwo powinno być ułożone według kolejności cytowania w pracy. ∙∙ Przy opisach artykułów z czasopism należy podać: nazwisko autora, pierwszą literę imienia (przy większej niż 4 liczbie autorów podaje się tylko pierwszych trzech i adnotację „et al.” ), tytuł pracy, skrót tytułu czasopisma, rok wydania, numer tomu (rocznika), numery stron, na których zaczyna się i kończy artykuł. Należy zachować zapis i interpunkcję ściśle według poniższego przykładu: Kowalski J.: Zasady publikacji prac naukowych. Czynniki Ryzyka 2013; 12: 733-737. ∙∙ Przy opisach książek należy podać: nazwisko autora, pierwszą literę imienia, tytuł, oznaczenie kolejności wydania, wydawnictwo, miejsce i rok wydania, numery stron; przy pracach zbiorowych nazwisko redaktora odpowiedzialnego podaje się po tytule książki i skrócie „red.”. Należy zachować zapis i interpunkcję ściśle według poniższego przykładu:Kowalski J.: Zasady Publikacji prac naukowych. Medical Education, Warszawa 2013: 354-366. Zdjęcia, grafiki ∙∙ Zdjęcia i grafiki powinny mieć jeden z podanych formatów:*.jpg *.eps, *.bmp, *.gif, *.tif, *.cdr, *.ai. ∙∙ Materiały skanowane powinny posiadać rzeczywisty rozmiar, jaki ma być użyty w publikacji oraz rozdzielczość 300 dpi. ∙∙ Wszystkie dostarczone materiały powinny być dokładnie opisanie (numer, podpis i ew. objasnienia). Uwagi ∙∙ Nadesłane prace są kierowane do niezależnych recenzentów w celu zakwalifikowania do druku. ∙∙ Redakcja zastrzega sobie prawo opatrzenia publikowanych prac komentarzem redakcyjnym oraz redagowania tekstów. Prace przygotowane niezgodnie z zasadami zostaną zwrócone autorom do poprawienia. ∙∙ Redakcja nie odpowiada za treść zamieszczanych reklam. ∙∙ Redakcja nie zwraca materiałów niezamówionych. Małopolski Ośrodek Medycyny Translacyjnej Uniwersytet Jagielloński Collegium Medicum w Krakowie ul. Batorego 3, 31-135 Kraków www.momt.uj.edu.pl [email protected] 67 68 Małopolski Ośrodek Medycyny Translacyjnej Uniwersytet Jagielloński Collegium Medicum w Krakowie ul. Batorego 3, 31-135 Kraków www.momt.uj.edu.pl [email protected] Małopolski Ośrodek Medycyny Translacyjnej Uniwersytet Jagielloński Collegium Medicum w Krakowie ul. Batorego 3, 31-135 Kraków www.momt.uj.edu.pl [email protected] Projekt współfinansowany ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego