Wyniki badań ostatnich lat rzuciły nowe światło na metody leczenia astmy jako procesu zapalnego. Analizując różne właściwości leków stosowanych w leczeniu w chorób alergicznych, podjęto próby opracowania substancji o charakterze agonistycznym, antagonistycznym względem kluczowych receptorów czy enzymów. Podjęto także próby określenia wpływu na czynniki transkrypcyjne warunkujące blokowanie lub indukowanie procesu zapalnego (np. GATA3). Zauważono wzrost jego transkrypcji u chorych na astmę w materiałach pobranych od pacjenta, takich jak: popłuczyny oskrzelowe, materiał biopsyjny oskrzela. Podwyższoną aktywność GATA3 wykazano także w grasicy.

GATA3 odgrywa ważną rolę w różnicowaniu komórek Th2 z komórek prekursorowych limfocytów T CD4+. Czynnik ten determinuje różnicowanie Th2 i poprzez remodeling chromatyny wybiórczo aktywuje niektóre interleukiny: IL-4, IL-5, IL-13. GATA3 regulowane poprzez IL-4 indukuje ekspresję genów Th2, a z drugiej strony hamuje Th1 przez wstrzymanie ekspresji podjednostek IL-12RBeta2. Interleukina 4 poprzez swój receptor IL-4R promuje rekrutację i fosforylację STAT6, które regulują transkrypcję GATA3. Aby GATA3 było aktywne, nie potrzebuje interleukiny – samoistnie napędza swoją ekspresję poprzez pętlę autoaktywacyjną. Istnieją także proteiny wiążące GATA3, takie jak Fog, Runx, T-bet, które mogą hamować regulację transkrypcyjną GATA3 [1, 2].

W procesie regulacji GATA3 odgrywa rolę także STAT6. Grupa STAT to sygnałowo specyficzne mediatory regulujące ekspresję genów cytokin, aktywowane przez receptor skojarzony JAKs. Wykazano, że tylko proteina STAT6 odgrywa rolę w patomechanizmie astmy połączonej z działaniem cytokin IL-4 i IL-13 [3].

W najnowszych badaniach analizowano działanie selektywnego inhibitora STAT6-AS157499. W modelach na zwierzętach hamuje różnicowanie komórek Th2 indukowanych IL-4. Inhibitor ten przechodzi kolejną fazę badań [3].

W trakcie badań są także preparaty będące agonistami PPARs (peroxisome proliferator activated receptors). PPARs to receptory jądrowe wiązane i aktywowane przez wielonienasycone kwasy tłuszczowe, ich pochodne, utlenione kwasy tłuszczowe, fosfolipidy i niektóre eikozanoidy. Receptory posiadają podtypy, z których jeden – PPAR-γ występuje w podśluzówce, nabłonku płuc, mięśniówce gładkiej dróg oddechowych. Wykazano, że PPAR- γ zmniejsza nadreaktywność dróg oddechowych (indukowaną antygenem), zapalenie płuc, eozynofilię, ekspresję GATA3 i produkcję cytokin. Jeden z ważniejszych ligandów dla PPAR-γ to 15d-PGJ2, który przyczynia się do działania przeciwzapalnego w tkance płucnej, oraz w innych procesach zapalnych przebiegających z wysiękiem i włóknieniem. Jednocześnie redukuje napływ neutrofili. Trwają badania nad opracowaniem agonistów PPAR-γ. Wykazano, że należą do nich preparaty z grupy tiazolidynedionów. Większość z nich znalazła zastosowanie w leczeniu cukrzycy typu 2. Nadzieją był troglitazon, jednak wycofany z badań z powodu ostrej hepatotoksyczności [4].

Odkryto przydatność CpG DNA (dinukleotydowe sekwencje DNA zawierające cytydynę i guanozynę). Receptor dla CpG DNA – TLR9 (tool-like receptor), znajduje się na makrofagach, komórkach NK, komórkach dendrytycznych i komórkach B. Wykazuje efekty niespecyficzne immunomodulacyjne. TLR9 rozpoznaje na komórkach dendrytycznych CpG DNA, i w wyniku aktywacji dochodzi do produkcji interleukin IL-12, IL-18, IL-10 oraz IFN-α i IFN-γ. Komórki B pobudzone przez TLR9 produkują IL-6, IL-10, co aktywuje ich różnicowanie, przełączanie izotypów i produkcję przeciwciał. Zasugerowano więc potencjalne zastosowanie CpG DNA w leczeniu kataru siennego i astmy alergicznej. Podjęto próbę wykorzystania immunomodulacji przez CpG DNA w zapobieganiu i odwracaniu zaistniałych już objawów alergii. W próbach prowokacyjnych z indukcją alergenem, wykazano natychmiastową ochronę (przy podaniu ogólnoustrojowym lub miejscowym do błony śluzowej). CpG podany u zwierząt przed wyzwoleniem reakcji alergicznej znacząco hamuje zarówno fazę wczesną jak i późną astmy alergicznej, wykazano jego hamujący wpływ na remodeling dróg oddechowych. CpG podany ogólnoustrojowo hamuje nadreaktywność dróg oddechowych, eozynofilowe zapalenie i produkcję śluzu; zmniejsza się także depozycja kolagenu w drogach oddechowych. W trakcie badań klinicznych IV fazy jest szczepionka przeciwko alergii na ambrozję [5, 6, 7].

W badaniach połączono syntetyczne CpG DNA kowalencyjnie skoniugowane z alergenem w jednej szczepionce. Po podaniu takiego koniugatu chorym uczulonym na ambrozję, przed sezonem pylenia alergenu, zaobserwowano m.in. spadek stężenia IL-4 w eozynofilach. Natomiast działanie ochronne nie utrzymało się do następnego sezonu – stężenia cytokin prozapalnych wzrosły i objawy alergii powróciły. Dalsze badania nad antagonistami receptora TLR9 mogą jednak w przyszłości skutkować powstaniem bardziej skutecznych szczepionek [5].

Jednym ze skutecznych mechanizmów hamowania reakcji alergicznej jest blokowanie działania kinaz, m.in SYK-kinazy. To wewnątrzkomórkowa tyrozynowa kinaza, która odpowiada za aktywację mastocytów i bazofilów. Transmisja poprzez receptor o wysokim powinowactwie do IgE (FceRI) doprowadza do jej uczynnienia i do aktywacji komórek tucznych i bazofilów, w efekcie ich degranulacji. W trakcie badań są leki wykazujące działanie antagonistyczne względem tej kinazy – R112 i R343. Pierwszy preparat powoduje znaczące zmniejszenie nasilenia kataru, bólu głowy, swędzenia. Wykazano to w premedykacji bezpośrednio przed ekspozycją pacjentów na alergen [5]. Natomiast R343 budzi nadzieje zastosowania w leczeniu astmy alergicznej. Ostatnio zsyntezowano kolejny selektywny inhibitor SYK-kinazy – BAY61-3606. On także hamuje degranulację mastocytów, uwalnianie mediatorów lipidowych oraz syntezę cytokin [8].

Inną kinazą, która bierze udział w alergicznym zapaleniu jest p38MAP-kinaza. Kinazy MAP (mitogen activated protein kinase) należą do rodziny serynowo-treoninowych kinaz, które odpowiadają za przekazywanie sygnałów do jądra komórkowego, dzięki czemu wpływają na podstawowe procesy w życiu komórki – indukcję apoptozy, transkrypcję i translację. P38MAP kinaza reguluje w tym mechanizmie wytwarzanie wielu czynników prozapalnych: IL-1beta, TNF-alfa, COX-2, iNOS. Odpowiada za aktywację czynników transkrypcyjnych (np. NF-kB) [9].

Zsyntezowano inhibitory MAP kinazy (jej formy α). Selektywny inhibitor p38MAP-kinazy – SD 282 może okazać się przydatny w terapii ciężkiej astmy. W pracach doświadczalnych podawany jednocześnie z deksametazonem wykazuje silniejszy wpływ supresyjny na ekspresję genów kodujących cytokiny prozapalne, a indukowanych przez lipopolisacharydy makrofagów. Inne testowane inhibitory to selektywny SB2439063 i antysensowny ISIS 101757. Ważne jest to, że potwierdzono bezpieczeństwo stosowania tych inhibitorów przy podaniu wziewnym, nie wykazano działania toksycznego na nerki, wątrobę ani ośrodkowy układ nerwowy [10].

W fazie badań na zwierzętach są inne inhibitory – AW-814141, GW-A – wykazujące zdolność potęgowania intensywności leczenia kortykosteroidowego, przez co daje typowy efekt oszczędzania glikokortykosteroidów, czyli redukuje dawki GKS potrzebne do skutecznego działania przeciwzapalnego, zmniejszając jednocześnie ryzyko występowania działań niepożądanych [9, 11].

Istotne znaczenie dla rozwoju alergii ma działanie limfocytów regulatorowych Treg. Dzielą się one na 2 podgrupy. Pierwsza z nich, to występujące naturalnie w grasicy od urodzenia – FOXP3+ (forkhead box P3). Druga grupa – indukcyjne Treg występują obwodowo, powstają jako odpowiedź na czynnik stymulujący, np. IL-10 czy w trakcie terapii SIT [6]. W badaniach na modelach zwierzęcych sprawdzana jest zdolność szczepu Bifidobacterium longum AH1206, który to szczep bakteryjny (w badaniach na myszach) zdaje się wykazywać działanie ochronne przeciw napływowi eozynofilów do tkanki płucnej poprzez wpływ na indukcyjne Treg [12].

Za rekrutację komórek zapalnych do tkanek obwodowych, w tym do dróg oddechowych w astmie, odpowiadają bezpośrednio chemokiny. Należą one do czterech rodzin i dzielone są w zależności od receptora na który działają. Rola receptora CXCR3 (dla α-chemokiny) w rozwoju alergicznego procesu zapalnego została zbadana. Niestety, nie kontynuuje się badań nad inhibitorami CCR3 ze względu na ich działania toksyczne [8, 10, 13].

W leczeniu chorób o podłożu alergicznym istotną rolę mogą odgrywać inhibitory cytokin. Jedną z kluczowych ról w alergii odgrywają interleukiny: IL-4 oraz IL-13 [14]. W badaniach klinicznych wykorzystywano rozpuszczalny, rekombinowany receptor dla IL-4 (sIL4Rα). Badanie potwierdziło bezpieczeństwo stosowania tej substancji, ale niestety nie dowiodło skuteczności w poprawie przepływu powietrza w drogach oddechowych, w zmniejszeniu stężeń badanych markerów odczynu zapalnego (liczba eozynofilów w krwi obwodowej, stężenie eozynofilowego białka kationowego [ECP], IgE) [8].

Substancją będącą w fazie badań klinicznych jest pitrakinra, stosowana w postaci podskórnej lub wziewnej. Pitrakinra, to zmutowana forma IL-4 blokująca podjednostkę IL-4Rα, wspólną dla receptorów IL-4 i IL-13. W efekcie, zostaje zahamowana lub zmniejszona produkcja przeciwciał klasy IgE. Dotychczas wykazano korzystny efekt działania pitrakinry na zmniejszenie nasilenia fazy późnej odpowiedzi w astmie łagodnej, nie obserwowano natomiast różnicy w nadreaktywności oskrzeli w porównaniu z placebo. U pacjentów chorych na atopowe zapalenie skóry, podanie podskórne pitrakinry powoduje zmniejszenie nasilenia objawów i spadek stężenia IgE po czterotygodniowej terapii [5, 15, 16].

Efektem biologicznym działania IL-5 jest m.in. wpływ na końcowe różnicowanie aktywowanych limfocytów B, pobudzenie proliferacji, różnicowania, dojrzewania eozynofilów oraz zwiększenie ich adhezji do komórek endotelium. IL-5 wydłuża także czas przeżycia (poprzez opóźnienie apoptozy) eozynofilów [17]. W badaniach testowano przeciwciała monoklonalne przeciw IL-5 – mepolizumab oraz reslizumab. Ich korzystne działanie zostało potwierdzone w leczeniu chorych z łagodną astmą oskrzelową z obecnością fenotypu eozynofilowego. Ich jednorazowe dożylne zastosowanie po stymulacji alergenowej, powodowało spadek liczby eozynofilów we krwi obwodowej oraz plwocinie, utrzymujący się do 4 tygodni po zastosowaniu leku. Niestety nie przełożyło się to na efekt kliniczny. Natomiast zmniejszyła się częstość zaostrzeń choroby, co pozwoliło na redukcję dawki stosowanych glikokortykosteroidów. Stosowanie mepolizumabu powoduje także spadek stężenia białek macierzy pozakomórkowej (szczególnie prokolagenu III), czyli potencjalne opóźnienie
przebudowy oskrzeli (remodelingu). Randomizowane badania potwierdziły bezpieczeństwo oraz skuteczność mepolizumabu w leczeniu zespołu hipereozynofilowego. Jego zastosowanie pozwoliło na redukcję dawek stosowanych glikokortykosteroidów. Aktualnie trwają badania kliniczne III fazy nad wprowadzeniem leku w terapii zespołu hipereozynofilowego [18, 19].

W fazie badań pozostają także przeciwciała przeciwko receptorowi dla IL-5. Ich dożylne zastosowanie powoduje zmniejszenie aktywności IL-5, zmniejszenie liczby eozynofilów w tkankach, a także zmniejszenie stężenia ECP. Spadek ilości krążących eozynofilów nastąpił w ciągu 24 godzin od zastosowania leku, a efekt utrzymywał się do 3 miesięcy. Jednakże funkcja płuc, objawy kliniczne, stosowanie leków doraźnych oraz stężenie tlenku azotu w wydychanym powietrzu pozostały niezmienione [7].

Monoklonalne przeciwciało przeciw IL-9 – MEDI-528, w badaniach na modelach zwierzęcych wykazuje znaczną redukcję nadreaktywności dróg oddechowych w próbie prowokacyjnej z metacholiną i jednoczesne zmniejszenie liczby eozynofilów w drogach oddechowych. Kolejne próby wykazały, że MEDI-528, ze względu na jednoczesne hamowanie działania Th2 i mastocytów, potencjalnie mogłoby znaleźć zastosowanie w terapii ciężkiej, niekontrolowanej astmy. We wstępnych projektach potwierdzono bezpieczeństwo stosowania tego leku [20].

Jak wspomniano powyżej IL-13 wraz z IL-4 oraz IL-5 wpływa na szereg procesów w rozwoju reakcji alergicznej, m.in. nasila produkcję IgE przez limfocyty B, aktywuje eozynofile. Podjęto próbę zastosowania monoklonalnego przeciwciała IgG4 – CAT-354, wykazującego wysokie powinowactwo, specyficzne blokowanie i neutralizowanie IL-13. W badaniach dowiedziono bezpieczeństwa stosowania przeciwciała, nie udowodniono jednak redukcji procesu zapalnego (chyba, że CAT-354 stosowano w dużych, niebezpiecznych dawkach) [10, 21].

Trwają także badania substancji modulujących działanie IL-17, uważanej obecnie za jedną z kluczowych w rozwoju astmy alergicznej. Obecnie przeprowadzane są badania na modelach zwierzęcych, nad przeciwciałem monoklonalnym przeciw IL-17 [22].

Leczenie przeciw TNF-α znalazło swoje miejsce m.in. w reumatologii. Spośród inhibitorów TNF-α budzi najwięcej nadziei. W badaniach nad etanerceptem wykazano jego korzystny wpływ na redukcję wielkości nacieków eozynofilowych i neutrofilowych w astmie oraz redukcję stężenia IL-5 w BAL. Jednakże, również w tym przypadku działanie nie jest na tyle silne, żeby spodziewać się szybkiego wprowadzenia tego leku do terapii, ze względu na wysokie koszty [23, 24].

Oprócz opisanych w tym artykule, trwają badania przeciwciał lub antagonistów receptorów innych substancji (np. interferonów, białka ADAM33 i in.). Wydaje się jednak, że nie trafiono dotychczas na rozwiązanie mogące w znaczący sposób poprawić terapię astmy i wspomóc lub wyeliminować z tej terapii glikokortykosteroidy.

..............................................................................................................................................................

PIŚMIENNICTWO

 1.     Huber J.P., Ramos H.J., Gill M.A., Farrar J.D.: Cutting edge: Type I IFN reverses human Th2 commitment and stability by suppressing GATA3. J Immunol, 2010, Jul 15, 185(2), 813-817.

 2.     Maneechotesuwan K., Yao X., Ito K., Jazrawi E., Usmani O.S., Adcock I.M., Barnes P.J.: Suppression of GATA-3 nuclear import and phosphorylation: a novel mechanism of corticosteroid action in allergic disease. PLoS Med, 2009, May 12, 6(5), e1000076.

 3.     Chiba Y., Todoroki M., Misawa M.: Interleukin-4 upregulates RhoA protein via an activation of STAT6 in cultured human bronchial smooth muscle cells. Pharmacol Res, 2010, Feb, 61(2), 188-192.

 4.     Belvisi M.G., Mitchell J.A.: Targeting PPAR receptors in the airway for the treatment of inflammatory lung disease. Br J Pharmacol, 2009, Oct, 158(4), 994-1003.

 5.     Dimov V.V., Casale T.B.: Immunomodulators for asthma. Allergy Asthma Immunol Res, 2010, Oct, 2(4), 228-234.

 6.     Akdis M., Akdis C.A.: Therapeutic manipulation of immune tolerance in allergic disease. Nat Rev Drug Discov, 2009, Aug, 8(8), 645-660.

 7.     Srivastava D., Arora N., Singh B.P.: Current immunological approaches for management of allergic rhinitis and bronchial asthma. Inflamm Res, 2009, Sep, 58(9), 523-536.

 8.     Barnes P.J.: New therapies for asthma: is there any progress? Trends Pharmacol Sci, 2010, Jul, 31(7), 335-343.

 9.     Chopra P., Kulkarni O., Gupta S. i wsp.: Pharmacological profile of AW-814141, a novel, potent, selective and orally active inhibitor of p38 MAP kinase. Int Immunopharmacol, 2010, Apr, 10(4), 467-473.

10.     Adcock I.M., Caramori G., Chung K.F.: New targets for drug development in asthma. Lancet, 2008, Sep 20, 372(9643), 1073-1087.

11.     Bhavsar P., Khorasani N., Hew M., Johnson M., Chung K.F.: Effect of p38 MAPK inhibition on corticosteroid suppression of cytokine release in severe asthma. Eur Respir J, 2010, Apr 35(4), 750-756.

12.     O’Mahony L., Akdis M., Crameri R., Akdis C.A.: Novel immunotherapeutic approaches for allergy and asthma. Autoimmunity, 2010, Nov, 43(7), 493-503.

13.     Velazquez J.R., Teran L.M.: Chemokines and Their Receptors in the Allergic Airway Inflammatory Process. Clin Rev Allergy Immunol, 2010, Mar 30, [Epub ahead of print].

14.     Chatila T.A.: Interleukin-4 receptor signaling pathways in asthma pathogenesis. Trends Mol Med, 2004, Oct, 10(10), 493-499.

15.     Wenzel S., Wilbraham D., Fuller R., Getz E.B., Longphre M.: Effect of an interleukin-4 variant on late phase asthmatic response to allergen challenge in asthmatic patients: results of two phase 2a studies. Lancet, 2007, Oct 20, 370(9596), 1422-1431.

16.     Antoniu S.A., Cojocaru I.: Pitrakinra for asthma. Expert Opin Biol Ther, 2010, Nov, 10(11), 1609-1615.

17.     Busse W.W., Katial R., Gossage D. i wsp.: Safety profile, pharmacokinetics, and biologic activity of MEDI-563, an anti-IL-5 receptor alpha antibody, in a phase I study of subjects with mild asthma. J Allergy Clin Immunol, 2010, Jun, 125(6), 1237-1244.e2.

18.     O’Byrne P.M.: Cytokines or their antagonists for the treatment of asthma. Chest, 2006, Jul, 130(1), 244-250.

19.     Haldar P., Brightling C.E., Hargadon B. i wsp.: Mepolizumab and exacerbations of refractory eosinophilic asthma. N Engl J Med, 2009, Mar 5, 360(10), 973-984.

20.     White B., Leon F., White W., Robbie G.: Two first-in-human, open-label, phase I dose-escalation safety trials of MEDI-528, a monoclonal antibody against interleukin-9, in healthy adult volunteers. Clin Ther, 2009, Apr, 31(4), 728-740.

21.     Singh D., Kane B., Molfino N.A., Faggioni R., Roskos L., Woodcock A.: A phase 1 study evaluating the pharmacokinetics, safety and tolerability of repeat dosing with a human IL-13 antibody (CAT-354) in subjects with asthma. BMC Pulm Med, 2010, Jan 8, 10, 3.

22.     Park S.J., Lee Y.C.: Interleukin-17 regulation: an attractive therapeutic approach for asthma. Respir Res, 2010, Jun 16, 11, 78.

23.     Yamagata T., Ichinose M.: Agents against cytokine synthesis or receptors. Eur J Pharmacol, 2006, Mar 8, 533(1-3), 289-301.

24.     Matera M.G., Calzetta L., Cazzola M.: TNF-alpha inhibitors in asthma and COPD: we must not throw the baby out with the bath water. Pulm Pharmacol Ther, 2010, Apr, 23(2), 121-128.

..............................................................................................................................................................

Adres do korespondencji:

Grzegorz Gogolewski
Katedra i Klinika Chorób Wewnętrznych,
Geriatri i Alergologii
Akademii Medycznej we Wrocławiu
ul. Traugutta 57/59, 50-417 Wrocław
e-mail: grzegorz_g@tlen.pl

Pracę nadesłano: 28.01.2011 r.
Przyjęto do druku: 28.02.2011 r.