Медикаменти як стимулятори програмованої клітинної смерті

Найбільш частими причинами смерті клітин вважають апоптоз, некроз та автофагію [1, 2, 3, 4, 5]. Ми хочемо зупинитися на короткій характеристиці програмованої клітинної смерті – апоптозі, ключовою особливістю якого є розщеплення цитоскелетних протеїнів аспартат-специфічними протеазами (каспазами) [6]. Іншими її ознаками є конденсація хроматину, фрагментація ядра та формування плазмово-мембранних міхурів. Після дії етіологічних факторів запускається генетично запрограмований каскад реакцій, які супроводжуються активацією певних генів, синтезом білків, у тому числі ферментів, які сприяють швидкому видаленню клітини з тканини. Клітина піддається апоптозу, коли в ядрі проходить пошкодження ДНК, яке не може бути усунене системою репарації. За цей процес відповідає білок, який кодується геном р53. J. Amaral et al. [7] описують роль протеїну р53 в розвитку патологій, які пов’язані з програмованою смертю клітин (пухлини, нейродегенеративні хвороби, ішемія, холестаз, атеросклероз). На багатьох клітинах є рецептори, дія на які викликає активацію програмованої клітинної смерті (Fas-рецептор, рецептор TNF-α та ін.). Сповільнювати апоптоз можуть мутації в гені р53 чи активація генів Bcl 2. Про- й антиапоптичні члени родини Bcl 2-протеїнів контролюють мітохондріальний шлях апоптозу [8, 9, 10]. Bcl 2-білки інтенсивно вивчаються протягом останніх десяти років, так як відіграють важливу роль не тільки в регуляції апоптозу, але й пухлиногенезі та відповіді клітин на протиракову терапію [8, 11, 9].
Розуміння того, що апоптоз є генетично контрольованим процесом, поглибить знання стосовно механізму розвитку багатьох хвороб та додасть інформації про фармакологічні агенти, що можуть ініціювати чи пригнічувати програмовану смерть клітин [11, 12].
В усіх нормальних тканинах клітинні проліферація та смерть є збалансовані [8]. Апоптоз відіграє вагому роль в розвитку органів і тканин протягом ембріогенезу (розвиток нервової системи, дозрівання гемопоетичних клітин та ін.). Відповідь організму на лікування теж залежить від програмованої смерті клітин [14]. Гормональна регуляція клітин і тканин здійснюється за рахунок програмованої смерті клітин [8].
Розвиток програмованої клітинної смерті тісно пов’язаний з метаболізмом холестеролу (ХС). Акумуляція ХС в клітині та її апоптоз асоціюються з активацією АроВ-рецепторів та інших рецепторів, які працюють на проникнення ХС у клітину [15, 16]. При гіперхолестеролемії спостерігається блокада АроВ-рецепторів (ХС не поступає в клітини, які здатні експресувати такі рецептори). У випадку активації АроВ-рецепторів поступлення ХС в клітини не є регульованим за зворотним зв’язком [16]. Якщо збільшення вмісту ХС у клітині не компенсується його виведенням, то в клітинах активуються основні шляхи апоптозу [17].
Клінічним наслідком програмованої смерті клітин є пухлини [10]. Порушеннями в апоптозі пояснюють збільшення чутливості до автоімунних хвороб [18]. Апоптоз нейронів відіграє ключову роль в розвитку неонатальної патології мозку [19]. Гепатоцити особливо схильні до програмованої смерті у відповідь на різні типи стресів, включаючи інфекцію [20]. Поряд з некрозом, який домінує при ішемічному пошкодженні міокарда, часто виявляються апоптичні клітини при інфарктах, інсультах чи після реперфузійної терапії [21]. Програмована смерть кардіоміоцитів ідентифікована як вагомий процес в прогресуванні серцевої недостатності [22, 23, 24]. 75% клітин серця є неміоцитами, тому важливо розрізняти апоптоз кардіоміоцитів і неміоцитів. Вивчення механізмів розвитку серцевої недостатності у мавпи та людини виявило, що цей процес характеризується достовірним апоптозом, але інтенсивність апоптозу неміоцитів була у 8-9 раз більша, ніж кардіоміоцитів [25]. За даними J. Narula et al. [26] загибель міоцитів шляхом апоптозу характерна для ранніх стадій кардіоміопатій та може сприяти прогресуванню міокардіальної дисфункції.
Апоптоз може індукувати гостру реструктуризацію стінки лівого шлуночка [27]. Висловлюються думки про те, що зменшення (гальмування) програмованої смерті клітин при серцевій недостатності здатне запобігти дилатації серця та зменшенню його скоротливої здатності [28]. Фізіологічні процеси росту нирки та її ремоделювання, різні хвороби нирок та медикаментозна нефротоксичність асоціюються з програмованою смертю клітин [29]. Сепсис є ще одним клінічним проявом апоптозу. У таких хворих розвивається масивна програмована смерть імунних ефекторних клітин та епітеліоцитів гастроінтестинальної зони [30, 31, 32]. Про значення апоптозу в розвитку бокового амітрофічного склерозу, епілепсії, алкогольного ушкодження мозку, Хвороб Альцгеймера та Паркінсона; полікістозу нирок, інфарктів та інсультів; алкогольних панкреатитів та цукрового діабету говорять U. Thatte et al. [33].
Апоптоз відіграє важливу роль в ембріогенезі. Порушення загибелі клітин в міжпальцевих проміжках може призвести до синдактилії. Відсутність апоптозу надлишкового епітелію лежить в основі розщеплення твердого піднебіння та дефекту тканин, які обмежують спинномозковий канал. Сповільнення програмованої клітинної смерті веде до гіперплазії тканин, прискорення – до атрофії.

Ми звернули увагу лише на невелику кількість медикаментів, що здатні ініціювати програмовану клітинну смерть.
За даними A.O. Mckuet al. [34], статини в дозі 10-20 мг достовірно збільшують активність каспаз. S. Demyanets et al. [35] показали, що ліпофільні статини можуть індукувати проапоптичні зміни в кардіоміоцитах людини. Автори припускають, що статини, викликаючи такі зміни, можуть впливати на процеси гіпертрофії та ремоделювання серця [35]. Статини мають прямий ефект на судинну стінку клітин (включаючи ендотеліоцити і гладком’язові клітини). Їх ефекти на міокард відомі мало. Флувастатин індукує апоптоз кардіоміоцитів залежно від часу прийому та дози. Проапоптичний ефект його зменшувався від присутності мевалонату чи геранілгераніл пірофосфату [36]. S.W. Rabkin et al. [37] вивчали вплив статинів на кардіоміоцити курячого ембріона. Ловастатин-індукований апоптоз підтверджений трьома незалежними методиками. Препарат дозозалежно стимулював апоптоз. H. Fujita еt al. [38] досліджували апоптоз гладком’язових клітин, індукований нітропрусидом натрію. Поєднання останнього з симвастатином збільшувало клітинний апоптоз. D. El-Ani et al. [39] дослідили терапевтичний ефект симвастатину у пацієнтів з коронарною хворобою. Автори допускали, що симвастатин має зменшувати апоптоз в культурі кардіоміоцитів. Але виявилося, що симвастатин стимулює апоптоз в дозозалежній формі [39].
Апоптоз асоціюється з багатьма хворобами печінки, його морфологічні та біохімічні характеристики не відрізняються від програмованої смерті інших клітин [40, 41]. Програмована смерть клітин може відігравати роль в розвитку холестазу, біліарної атрезії, алкогольного ураження печінки, гепатоцелюлярної карциноми, гострої печінкової недостатності [42, 43]. TGFβ1, активін А, TNF та інші чинники можуть індукувати апоптоз гепатоцитів [44, 45]. За даними G. Feldmann [40], в апоптозі гепатоцитів можуть відігравати роль 2 протеїни: Fas/Apo-1 на поверхні гепатоцита і Bcl 2, локалізований у жовчних клітинах. Одним з механізмів гепатотоксичності M.C. Bertolami [45] називають апоптоз, опосередкований TNF та Fas-протеїном. Детально механізми апоптозу гепатоцитів, викликаного прийомом медикаментів, описані в роботі I. Grattagliano et al. [46].
T. Kubota et al. [47] вивчали ефекти ліпофільних (симвастатин, ловастатин, церивастатин, флувастатин, аторвастатин) та гідрофільних (правастатин) статинів на життєздатність клітин печінки. Ліпофільні статини знижують життєздатність гепатоцитів, а правастатин не пошкоджує клітин. Симвастатин індукує фрагментацію ДНК, збільшує активність каспаз 3; 9 і 8; зменшує вміст протеїну та експресію мРНК для білка Bcl 2. Ліпофільні статини викликають в гепатоцитах пошкодження за типом апоптозу. Аторвастатин в зіркоподібних клітинах печінки через активацію каспаз 9 і 3 здатен викликати апоптоз [48].
HBx-протеїн (складова частини вірусу гепатиту В) має здатність регулювати проліферацію та апоптоз. Сульфасалазин – антизапальний препарат, що часто використовується для лікування ревматоїдного артриту та запальних хвороб кишок – пригнічує ядерний фактор NF-βB та індукує клітинну смерть в клітинах печінки з експресованим HBx-протеїном [59] .
В роботі A. Feldstein et al. [50] описане важке ушкодження печінки (апоптоз гепатоцитів) у 2 пацієнтів з вірусним гепатитом С, лікованих інгібітором HCV-полімерази (HCV-796).
Вживання та зловживання певними медикаментами (хіміотерапевтичні агенти, алкоголь, ацетамінофен) є асоційовані зі збільшенням апоптозу та ушкодженням печінки [51]. Апоптоз відіграє роль у процесах трансплантант-асоційованого ушкодження печінки [51].
Y.H. Paik et al. [52] вивчали вплив інгібіторів ЦОГ на клітини печінки та встановили, що целекоксиб індукує програмовану клітинну смерть зірчастих клітин печінки.
Високі концентрації симвастатину зменшують життєздатність клітин та індукують апоптоз фібробластоподібних синовіоцитів [53, 54]. Д.А. Затейщиков (2005) в своїй роботі «Проблемы безопасности статинов» звертає увагу на те, що аторвастатин, симвастатин, ловастатин прискорюють апоптоз гладком’язових клітин. Вказаний ефект залежить від дози препарату. Гладком’язові клітини судин, оброблені статинами, стають більш чутливими до речовин, які викликають апоптоз. Статини індукують апоптоз в культурі міобластів [84].
Азотовмісні бісфосфанати, які використовуються для лікування остеопорозу, пригнічують фарнезил-пірофосфат синтазу, один з ключових ферментів мевалонатного шляху, та можуть мати ефект, подібний до статинів [55]. Алендронат та ризендронат індукують в дозозалежній формі апоптоз міобластів лінії L6 щурів. Автори допускають синергійну дію азотовмісних бісфосфанатів і статинів в розвитку рабдоміолізу у жінок, які мають гіперліпідемію та лікуються з приводу остеопорозу [55].
Факторами ризику розвитку статинової міопатії є поліпрагмазія, високі дози статинів, вік та цукровий діабет. Потенційними механізмами її розвитку є зниження продуктів мевалонатного шляху, мітохондріальна дисфункція, альтерація експресії генів, відповідальних за апоптоз та деградацію білків, генетична схильність [56]. Статин-індукований апоптоз м’язової тканини ініціюється зниженням пов’язаного з фарнезилом протеїну Ras [57].
Бісфосфанати є важливим класом медикаментів для лікування метаболічних хвороб кісток. Препарати здатні викликати апоптоз макрофагів J774 мишей та стимулювати програмовану смерть остеокластів [58].
Збільшують експресію білків, які беруть участь в апоптозі, целекоксиб та дексаметазон [59]. Одним з механізмів стероїдної міопатії вважають апоптоз [59].
J.K. Chang et al. [60] вивчали молекулярний механізм дії протизапальних ліків на проліферацію та клітинну смерть остеобластів людини. Дослідники показали, що дексаметазон, індометацин, кеторолак, піроксикам, диклофенак, целекоксиб достовірно затримують проліферацію та клітинний цикл у фазі G0/G1 остеобластів. Целекоксиб та дексаметазон мають цитотоксичний ефект на остеобласти та індукують їх апоптоз та некроз.
P. Kaufmann et al. [61] вивчали мітохондріальну токсичність 4 ліпофільних та одного гідрофільного статинів. В лінії клітин L6 (скелетні клітини мишей) ліпофільні статини в дозі 100 мкМ/л індукували смерть 27-49% клітин. Церивастатин, флувастатин і аторвастатин в дозі 100 мкМ/л знижували потенціал мітохондріальної мембрани на 49-65%, а симвастатин і правастатин були менш токсичні. β-Оксидація знижувалася на 88-96% при застосуванні дози 100 мкМ/л всіх ліпофільних статинів і тільки вищих доз правастатину. Набряк мітохондрій, вивільнення цитохрому С і фрагментація ДНК індукувалася в клітинах L6 чотирма ліпофільними статинами, але не правастатином.
Симвастатин викликає нейродегенеративні морфологічні зміни та клітинну смерть через зменшення мевалонату та індукує апоптоз в культурі кохлеарних нейронів, зокрема викликає апоптоз кохлеарних нейробластів [62]. Z. Xiang та S.A. Reeves [63] стверджують, що пригнічення синтезу ХС симвастатином є згубним для нейронів. В роботі P. Mrz et al. [64] описаний вплив статинів на нейрони та астроцити новонароджених щурів. Аторвастатин та симвастатин в астроцитах індукували часо- і дозозалежну фрагментацію клітин, яка завершувалася апоптозом.
Саліцилова кислота є індуктором програмованої клітинної смерті, що асоціюється з природженими мальформаціями та процесом тератогенезу [65]. Метилпреднізолон збільшує апоптоз нейронів при автоімунному запаленні ЦНС [66].
Велика кількість досліджень демонструють, що статини стимулюють апоптичну смерть багатьох типів проліферуючих пухлинних клітин [67, 68, 69]. Ловастатин і аторвастатин ефективно індукують апоптоз клітин раку яєчників [70]. Статини пригнічують проліферацію та індукують апоптоз клітин аденокарциноми при стравоході Баретта [71]. Каспазозалежні шляхи апоптозу розглядають як мішень в лікуванні онкологічної патології [72, 73]. Очевидно, що такий апоптоз пухлинних клітин можна розцінювати як сприятливий фактор для одужання. Але постає питання, як у цій ситуації статини діють на непухлинні (нормальні) клітини, здатні до проліферації.
Цікавими, на наш погляд, є роботи, присвячені ідентифікації генів, асоційованих з відповіддю на терапію статинами. В роботі C.M. Ballantyne et al. [74] досліджувалася асоціація АроЕ генотипу з базовими рівнями ліпідів та тяжкістю коронарної хвороби серця, відповідь на лікування флувастатином. Особи з генотипом 3/3 мали більш виражене зменшення загального ХС крові (20,4% і 15,4%, p = 0,01) та ХС ЛПНЩ (28,8% і 22,7%, p = 0,03), ніж хворі з генотипами 3/4 чи 4/4. Носії ABCA1 чи ApoEε3 мають зменшене зниження ХС ЛПНЩ при прийомі статинів. Ідентифіковані особи, які є резистентними до статинотерапії [75]. В дослідженні L.A. Donnelly et al. [76] вивчалася відповідь на статинотерапію пацієнтів з цукровим діабетом. Автори показали асоціацію ApoE генотипу з базовими рівнями ліпідів та їх величинами після лікування. Е2 гомозиготи досягли нижчого рівня ХС ЛПНЩ після лікування, ніж Е4 гомозиготи. J.L. Mega et al. [77] показали, що у носіїв гаплотипів ApoE2 чи 4 достовірно збільшуються зниження ХС ЛПНЩ аторвастатином чи правастатином і більш часто досягається рекомендована величина ХС ЛПНЩ 70 мг/дл.
У 2004 р. K.T. Kivistoe et al. [78] вивчили зв’язок експресії CYP3A5 ензиму з ліпідзнижуючим ефектом ловастатину, аторвастатину та симвастатину в 69 осіб європеоїдної раси. Всі три медикаменти достовірно менш ефективні в осіб з експресованою CYP3A5*1 алеллю. Автори висловили думку, що CYP3A5 може бути генетичною детермінантою індивідуальної відповіді на терапію статинами.
Дослідження E. Link et al. [79], D. Voora et al. [80], S.P. Romaine et al. [81] показують, що генетичні варіанти SLCO1B1 пов’язані зі статин-індукованою міопатією та відповіддю організму на терапію ститнами.
За даними J. Oh et al. [82] мутація гена COQ2 асоційована з індивідуальними варіантами непереносимості статинів. Автори висловлюють думку, що симптоми з боку м’язової системи на фоні терапії статинами є першими ознаками гіршої відповіді організму на терапію цими препаратами.
A.C. Rodrigues et al. [83] висловлюють думку, що вивчення впливу генетичних варіантів з відповіддю на лікування чи схильністю до побічних ефектів є багатообіцяючим та в майбутньому може поліпшити лікування гіперхолестеролемії.
При гіпохолестеролемії, як зазначалося вище, маємо активовані АроВ-рецептори та неконтрольоване надходження холестеролу в клітину і, як наслідок, запуск програмованої смерті клітин. При гіперхолестеролемії АроВ-рецептори заблоковані, ХС в клітину не надходить. Допускаємо, що різні медикаменти будуть інакше діяти на осіб з низьким і високим рівнями ХС крові. І на сьогодні маємо питання, однозначної відповіді на які нема: як будуть діяти препарати, що здатні стимулювати апоптоз, при гіпохолестеролемії та гіперхолестеролемії; чи доцільним є призначення стимуляторів програмованої клітинної смерті у пацієнтів з низькою концентрацією ХС крові; як буде змінюватися стан осіб, які приймають такі препарати.
На завершення хочемо відмітити, що ні в якому разі не мали наміру заперечити чи нівелювати значення наведених нами медикаментів в лікувальному процесі. Ми закликаємо до дуже зваженого призначення ліків.

Список літератури знаходиться в редакції