Розділи: Огляд |

Проблеми резистентності до глюкокортикоїдів: механізми розвитку та важливість для клінічної практики

сторінки: 29-32

І.Ю. Головач, Клінічна лікарня «Феофанія» Державного управління справами, м. Київ

Golovach_4(21)_2011.jpg

Глюкокортикоїди (ГК) – найпотужніші й універсальні протизапальні препарати, які мають виражену імуномоделювальну активність. Саме завдяки ГК було досягнуто значного прогресу в лікуванні багатьох алергічних й автоімунних захворювань. При системному червоному вовчаку, системній склеродермії, системних васкулітах, ревматичній поліміалгії, дерматоміозитах і поліміозитах, гігантоклітинному артеріїті, дифузному еозинофільному фасциїті ГК стали незамінними препаратами вибору [5]. Окрім цього, ГК використовуються для замісної терапії при наднирковій недостатності й адреногенітальному синдромі. ГК також відіграють важливу роль у регуляції базального й пов’язаного зі стресом гомеостазу. Ці стероїдні гормони необхідні для підтримання багатьох надважливих сторін біологічної активності, таких як гомеостаз центральної нервової системи, обмін речовин, імунна та запальна реакції тощо [2]. ГК необхідні для життя, тому повна резистентність до них є вкрай рідкісною.

Механізм дії ГК остаточно не з’ясований. Вважається, що на молекулярному рівні він реалізується через регуляцію експресії низки генів на транскрипційному й посттранскрипційному рівнях, а також полягає в негеномних ефектах, котрі проявляються при використанні високих доз препаратів. Широта клінічного застосування ГК ґрунтується на існуванні специфічних рецепторів практично в усіх клітинах. Головну роль у реалізації ефектів ГК відіграють внутрішньоклітинні рецептори – цитозольні білки, здатні зв’язуватися з ДНК, які належать до родини лігандів чутливих регуляторів транскрипції. Ядерні рецептори поділяють на 6 підродин, рецептори стероїдів відносять до третьої з них. Ці дані дають змогу припустити, що ця підродина охоплює рецептори ГК, андрогенів, прогестерону й мінералокортикоїдів [3].

Рецептори ГК виявлені практично в усіх клітинах організму людини, проте в різних тканинах й органах їхня кількість варіює за молекулярною масою, густиною, спорідненістю до ГК, фізико-хімічними характеристиками тощо. За відсутності гормона внутрішньоклітинні рецептори є неактивними і входять до складу гетерокомплексів, які охоплюють також білки теплового шоку, імунофілін тощо [29]. Саме білки теплового шоку (heat shock protein, Hsp90 і Hsp70) сприяють підтриманню оптимальної конформації гормонозв’язувального домену рецептора й забезпечують високу спорідненість до ГК. Після проникнення в середину клітини ГК зв’язуються з рецепторами, що активізує гетерокомплекс. При цьому олігомерний білковий комплекс дисоціює – від’єднуються білки теплового шоку й імунофілін. Унаслідок цього рецепторний білок, що входить до його складу у вигляді мономеру, набуває здатності димеризуватися. Опісля утворений комплекс «ГК + рецептор» транспортується в ядро, де взаємодіє з так званими глюкокортикоїд-відповідаючими елементами [glucocorticoid response element – GRE]), розташованими у промоторному фрагменті стероїд-відповідаючого гена, і регулює (активізує чи пригнічує внаслідок реакцій трансактивації чи трансрепресії) процес транскрипції певних генів (геномний ефект) [21] (рис. 1).

Golovach_1(22)_1.gif

Це призводить до стимуляції або супресії утворення мРНК і зміни інтенсивності синтезу різних регуляторних білків та ферментів, які опосередковують численні клітинні ефекти. Клінічно це проявляється відомими бажаними протизапальними, протиалергічними, імуносупресивними та небажаними побічними ефектами.

Дослідження останніх років продемонстрували, що ГК-рецептори взаємодіють, окрім GRE, з різними факторами транскрипції, такими як активаторний білок транскрипції (АР-1), ядерний фактор каппа В (NF-κB) [10, 15, 24]. Показано, що ядерні фактори АР-1 і NF-κB є регуляторами декількох генів, задіяних у процесах імунної відповіді та запалення, включаючи гени цитокінів, ростових факторів, молекул адгезії, протеїназ тощо [6, 8, 26, 27]. Взаємодіючи з цими ядерними факторами, ГК набувають здатності моделювати процеси, які регулюються АР-1 і NF-κB [18, 23, 26].

Фармакологічна активність ГК залежить не стільки від їхніх концентрації й тривалості знаходження в крові, скільки від стану рецепторів у тканинах і подальшого впливу на синтез ефекторних білків [16].

У різних людей ГК-рецептори функціонують по-різному, а іноді їхня функція порушується. Тому в деяких випадках ГК виявляються неефективними. Ескалація дози ГК не вирішує цієї проблеми, а лише збільшує ризик побічних небажаних ефектів. Вивчення причин неефективності ГК у деяких хворих призвело до формування поняття резистентності до ГК. Оскільки ГК впливають на широкий спектр життєво важливих функцій і відіграють значущу роль при терапевтичних втручаннях, зміни тканинної чутливості до ГК можуть бути пов’язані з розвитком багатьох патологічних станів (табл. 1). Цей феномен спостерігається при синдромі сімейної резистентності до ГК, а також у деяких хворих із ревматоїдним артритом, хворобою Крона, неспецифічним виразковим колітом тощо [4]. При метаболічному синдромі та ВІЛ-інфекції спостерігається підвищена чутливість до ГК [13].

Таблиця 1. Патологічні стани, пов’язані зі змінами тканинної чутливості до глюкокортикоїдів (адаптовано за [16])
Резистентність
•Синдром родинної/спорадичної резистентності до глюкокортикоїдів
•Ревматоїдний артрит
•Остеоартрит
•Системний червоний вовчак
•Хвороба Крона
•Неспецифічний виразковий коліт
•Бронхіальна астма
•Септичний шок
•Респіраторний дистрес-синдром
Гіперчутливість
•Пов’язана з ожирінням вісцерального типу, гіпертензією й інсулінорезистентністю
•Синдром набутого імунодефіциту (інфекція вірусом імунодефіциту людини 1 типу)

Зміни тканинної чутливості до ГК можуть проявлятися у вигляді резистентності чи гіперчутливості до них [3]. Такі зміни можуть мати генералізований чи тканиноспецифічний характер. Первинну генералізовану резистентність до ГК було описано як рідкісний родинний або спорадичний синдром, який виникає переважно через мутації гена ГК-рецептора. Цей патологічний стан проявляється гіперкортизолемією, нормальним добовим ритмом секреції кортизолу, підвищеним рівнем адренокортикотропного гормона в крові, збільшенням екскреції вільного кортизолу із сечею за відсутності клінічних ознак синдрому Кушинга. Вперше цей синдром під назвою «спонтанний гіперкортизолізм без синдрому Кушинга» описали A. Vingerhoeds et al. у 1976 році в батька й сина [4]. Підвищення рівня сироваткового кортизолу було виявлено в пацієнта 52 років, який проходив обстеження з приводу артеріальної гіпертензії в поєднанні з гіпокаліємічним алкалозом нез’ясованого генезу. Крім підвищеного вмісту кортизолу в крові, було відзначено збільшення екскреції 17-кетостероїдів із сечею. Клінічні ознаки синдрому Кушинга були відсутні. Активність реніну плазми була нормальною, а виділення альдостерону із сечею – зниженим. У сина в 20-річному віці було виявлено підвищення рівня сироваткового кортизолу й збільшення швидкості його секреції. Виділення 17-кетостероїдів із сечею було також підвищеним. Показники артеріального тиску та вмісту електролітів у крові виявилися в межах норми. За даними ультразвукового обстеження, розміри надниркових залоз в обох пацієнтів не виявили відхилень [1]. Молекулярну основу резистентності до ГК було приписано мутаціям у гені ГК-рецептора α людини (hGRα) [11].

До цього часу мутації резистентності до кортизолу було виявлено в невеликої кількості родин. Пробанд першої групи родичів був гомозиготним за єдиною точковою мутацією із заміною аспарагінової кислоти на валін у положенні 641 лігандзв’язувального домену ГК-рецептора. Ця мутація знижувала спорідненість зв’язування дексаметазону в три рази й викликала водночас втрату трансактиваційної активності ГК-рецептора. Пробанди другої родини мали делецію чотирьох основ на 3΄-межі екзона 6 в одному алелі ГК-рецептора. Це зумовило повну абляцію одного з алелів ГК-рецептора у членів родини. Пробанд третьої групи родичів був гомозиготним за єдиною точковою мутацією амінокислоти 729 (ізолейцин замість валіну). Ця мутація знижувала і спорідненість, і трансактиваційну активність рецептора [19]. На сьогодні описано близько 20 родин із частковою родинною резистентністю до ГК [12].

У разі генералізованої резистентності до ГК хворі мають підвищену концентрацію кортизолу порівняно з нормальною популяцією. Негативний зворотний вплив ГК на секрецію кортикотропін-рилізинг гормона й адренокортикотропного гормона ослаблений унаслідок зниженої чутливості до ГК. Завдяки цьому гіпоталамо-гіпофізарно-наднирникова вісь «працює» в посиленому режимі. Секреція кортикотропін-рилізинг гормона й адренокортикотропного гормона зростає, що зумовлює підвищення концентрації кортизолу в сироватці крові. Таким чином організм намагається відновити баланс між потребою в кортизолі та його секрецією. Підвищений рівень кортизолу, ймовірно, адекватно компенсує знижену чутливість. Проте всі хворі з резистентністю до ГК не проявляють ознак чи симптомів надмірності кортизолу, оскільки ця підвищена концентрація для них просто необхідна [12]. Чутливість до ГК знижена на гіпоталамічному, гіпофізарному і тканинному рівнях. Тому симптоми, які виявляються в пацієнтів із резистентністю до ГК, не зумовлені надмірністю ГК. Ці симптоми є вторинними щодо активації гіпоталамо-гіпофізарно-наднирникової вісі, що призводить до підвищеної концентрації адренокортикотропного гормона, викликаючи стимуляцію секреції мінералокортикоїдів й андрогенів. Таким чином, у хворих із резистентністю до ГК підвищена секреція адренокортикотропного гормона спричиняє вторинну гіперпродукцію наднирковими залозами гормонів із мінералокортикоїдними властивостями (дезоксикортикостерон) та з адрогенною активністю (андростендіон, дегідроепіандростерон і дегідроепіандростерону сульфат).

З іншого боку, деякі автоімунні/запальні стани, такі як ревматоїдний артрит, остеоартрит, системний червоний вовчак, хвороба Крона, астма тощо, часто асоційовані з резистентністю запально змінених тканин до ГК [7]. Крім того, із системною резистентністю до ГК асоційовані такі стани, як септичний шок і синдром респіраторного дистрес-синдрому. Це так звана функціональна резистентність до ГК, що виникає внаслідок дії медіаторів запалення, які індукують синтез білків, що інгібують функції доменів ГК-рецептора.

Наприклад, уперше глюкокортикоїд-резистентна астма була описана в 1968 році у 6 пацієнтів, які не мали клінічної відповіді або зменшення кількості еозинофілів у крові після застосування пероральних глюкокортикоїдів у високій дозі [28]. J. Carmichae et al. [9] надали дані стосовно більшої групи пацієнтів – 58 хворих із хронічною астмою, у яких не було відзначено поліпшення легеневих функцій після лікування преднізолоном (20 мг щоденно протягом 7 днів). Аналогічні дані опубліковані щодо ревматоїдного артриту, коли призначення ГК у високих дозах не призводило до поліпшення функціонального стану [17]. Наявність резистентності до ГК суттєво обтяжує вибір медикаментозної терапії більшості автоімунних захворювань та є важливою клінічною проблемою.

Розрізняють такі причини розвитку резистентності до ГК:

• десенситизація (синоніми: рефрактерність, даун-регуляція – down-regulation) завдяки зниженню кількості ГК-рецепторів, їхній стабільності або чутливості до ГК;

• міжбілкові взаємодії;

• порушення димеризації та гетеродимеризації ГК-рецепторів;

• мутації генів ГК-рецепторів.

Гострі і хронічні запальні процеси та хвороби, такі як сепсис, астма, ревматоїдний артрит, запальні захворювання кишечника, характеризуються підвищенням експресії численних запальних генів. Останні регулюють функції прозапальних факторів транскрипції, таких як NF-κB і АР-1, що відіграють важливу роль в індукції та підтриманні запалення. Крім того, запально-опосередкована активація нервової системи й гіпоталамо-гіпофізарно-наднирникової вісі постає невід’ємним компонентом у регуляції вродженої й адаптивної імунної відповіді. Цитокіни й медіатори запалення викликають активацію гіпоталамо-гіпофізарно-наднирникової вісі як безпосередньо, так і опосередковано. На клітинному рівні основний протизапальний та імуносупресивний ефект ГК включає зміни в міграції лейкоцитів, зниження продукції цитокінів і медіаторів запалення та гальмування їхньої дії на клітини-мішені. Варто зазначити, що гіперактивність або гіпофункція гіпоталамо-гіпофізарно-наднирникової вісі зумовлює дисрегуляцію нейроендокринної відповіді та призводить до системних змін імунітету й запальних реакцій.

Дослідження Т-лімфоцитів й інших запальних клітин демонструють порушення функціонування ГК-рецептора як потенційний механізм, який впливає на відповідь ГК при запальних захворюваннях. Декілька досліджень продемонстрували, що цитокіни моделюють глюкокортикоїдну чутливість. Інтерлейкін-1β (ІЛ), ІЛ-2, ІЛ-4, ІЛ-6, ІЛ-13, фактор некрозу пухлин α (ФНПα) та інтерферон γ здатні змінити кількість рецепторів та їхню спорідненість до ГК [14], а ІЛ-2 і ІЛ-4 підвищують експресію ГК-рецептора β, що виступає як домінантний інгібітор ГК-рецептор-опосередкованої трансактивації глюкокортикоїд-відповідальних генів [10, 11].

Значна частина протизапальної дії ГК-рецепторів визначається їхньою інтерференцією з потенційно транскрипційним фактором – NF-κB, який призводить до гальмування синтезу цитокінів та інших продуктів запального каскаду, таких як хемокіни, молекули клітинної адгезії, фактори комплементу та рецептори для цих молекул.

ГК проникають крізь клітинну мембрану й чинять свій вплив через активацію цитоплазматичних ГК-рецепторів, які переміщаються до ядра і змінюють функцію NF-κB через різні механізми:

– фізично взаємодіють з субодиницею p65 з утворенням неактивного (ГК/ГК-рецептор α/NF-κB) комплексу;

– індукують синтез гальмівного протеїну ІκВα (інгібітор κВ) через взаємодію з ГК-рецептором у зоні промотора гена ІκВ;

– блокують деградацію ІκВα через підвищення синтезу ІЛ-10;

– впливають на ФНПα-індуковану деградацію ІκВα;

– конкурують за обмежену кількість ко-активаторів ГК-рецепторів α, таких як CREB-зв’язувальний протеїн, стероїдний рецептор ко-активації-1 [20].

З іншого боку, NF-κB може пригнічувати транскрипційну активність ГК-рецептора α. При нормальній регуляції відповіді, активації ГК-рецептора α певною кількістю ГК і формування комплексу ГК/ГК-рецептор α є достатньо для підтримки NF-κB-залежного рівня гомеостазу й досягнення зниження транскрипції медіаторів запалення. Дослідження, в яких розглядається функціонування ГК/ГК-рецептора α і NF-κB у пацієнтів із системним запаленням і респіраторним дистрес-синдромом, показали, що в тих, у кого лікування було вдосконалене застосуванням помірних доз глюкокортикоїдів, була надмірною активація ГК/ГК-рецептора α порівняно з NF-κB [18].

Метод радіолігандного зв’язування показань, що самі ГК та інші агоністи ГК-рецепторів можуть знижувати кількість ГК-рецепторів як in vitro (у культурах лімфоцитів), так і in vivo (у мозку щурів, лімфоцитах людини) [25]. Водночас у деяких випадках вплив агоністів рецепторів призводить до посилення експресії рецепторів in vitro. Зменшення кількості рецепторів під впливом ГК зумовлено пригніченням транскрипції генів внутрішньоклітинних рецепторів. Цей ефект ГК може бути пов’язаний із репресією промотора гена рецептора ГК та інших генів.

Причиною десенситизації може бути й дестабілізація рецепторів. Зменшення часу напівжиття Т рецепторів під впливом ГК було виявлено в клітинах GH1, COS-1 і клітинах гепатоми. Оскільки інгібітор протесом MG132 пригнічував викликану дексаметазоном десенситизацію внутрішньоклітинних рецепторів, було зроблено припущення, що в деградації рецепторів беруть участь протеосоми.

Імовірно, десенситизація – це спосіб регуляції чутливості до ГК за принципом зворотного зв’язку. Цей шлях регуляції вивчається тільки в лабораторіях, накопичені знання ще не використовуються в клініці. Проте розуміння механізмів десенситизації має велике практичне значення, оскільки її оцінка необхідна для індивідуального підбору доз ГК, частоти й часу їхнього прийому (коли чутливість клітин-мішеней є максимальною).

Молекулярною основою ГК-резистентності можуть бути мутації гена, які порушують молекулярні механізми взаємодії ГК з ГК-рецептором і зумовлюють зниження чутливості тканин до дії ГК. Сьогодні встановлені найбільш поширені генні мутації, пов’язані з первинною ГК-резистентністю. Також достеменно вивчені молекулярні механізми, за допомогою яких мутантні рецептори впливають на передачу сигналу [10]. У таблиці 2 представлені молекулярні механізми ГК-резистентності.

Таблиця 2. Молекулярні механізми
глюкокортикоїдної резистентності
Родинна глюкокортикоїдна резистентність
Модифікація глюкокортикоїдних рецепторів
• Фосфорилювання
• Нітрозилювання
Підвищення експресії ГК-рецепторів β
Підвищення вмісту прозапальних транскрипційних факторів
• AP1, JNK
• STAT5, JAK3
Порушення ацетилювання гістону
• Редукція ацетилювання лізину 5 гістону H4
• Зменшення активності деацетилази-2 гістону
Підвищення оксидативного стресу
Підвишення активації фосфоінозитид-3-кінази-δ
Підвищення Р-глікопротеїну
Підвищення відтоку стероїдів

Мутації в гені ГК можуть порушити молекулярні механізми дії ГК і призвести до узагальненої нечутливості тканин до них. Наступне збільшення активності гіпоталамо-гіпофізарно-наднирникової вісі компенсує зниження чутливості периферичних тканин до ГК завдяки гіперсекреції при пов’язаних із адренокортикотропним гормоном патологіях. Вивчення молекулярних дефектів природних мутантів ГК-рецепторів поліпшує наше розуміння дії ГК-рецепторів і підкреслює важливість інтеграції клітинних і молекулярних сигнальних механізмів у підтриманні гомеостазу й збереженні нормальних фізіологічних реакцій.

Таким чином, резистентність до ГК має множинні причини. Вона може носити функціональний характер, а може бути зумовлена мутаціями в гені ГК-рецептора α, які порушують здатність рецептора проводити сигнал ГК. Теоретично функціональну резистентність до ГК можна подолати шляхом зменшення доз ГК і зниження частоти їхнього введення. Такий підхід вимагає клінічного вивчення [4]. Складнішою є ситуація, коли резистентність до ГК зумовлена генетичними дефектами, оскільки способи генотерапії, що змогли б відновити чутливість рецепторів до ГК, не розроблені. У будь-якому випадку необхідно шукати альтернативні способи фармакотерапії. Зокрема, є повідомлення про успішне лікування ідіопатичної інтерстиціальної пневмонії у хворих із резистентністю до ГК за допомогою циклофосфану, а нефротичного синдрому – за допомогою інгібітора АПФ раміприлу чи антагоніста кальцію верапамілу.

Надзвичайно часто глюкокортикоїдна резистентність асоціюється з гострим або хронічним запаленням і характеризується нечутливістю імунної системи до ГК. Основні молекулярні механізми охоплюють порушення геномної й негеномної глюкокортикоїдної сигналізації, які призводять до порушення глюкокортикоїдної передачі сигналу й неефективної відповіді на прозапальні стимули. Відповідь на лікування ГК суттєво варіює для окремих пацієнтів залежно від типу й тяжкості запального процесу та генетичного фону. Відмінностями в активності гіпоталамо-гіпофізарно-наднирникової системи і стресовій реакції загалом, а також наявністю мутації або поліморфізму гена ГК можна пояснити й відмінності у відповіді на лікування.

Список літератури знаходиться в редакції

Поділитися з друзями:

Партнери

ЛоготипЛоготипЛоготипЛоготип