Nové poznatky v patofyziologii ARDS Jan Maláska Klinika anesteziologie, resuscitace a intenzivní medicíny FN Brno a LF MU Brno
1. Akutní fáze - exudativní
2. Subakutní fáze – regenerativní, proliferativní
3. Pozdní fáze - reparační
•
centrální role neutrofilů – sekvestrace v plicích
•
postižení pneumocytů (I. typu)
•
postižení endotelií
•
↑permeability→influx tekutiny do alveolů (↑proteiny)
•
aktivace trombocytů mikrotrombotizace
•
↑ROS
•
↑ proteáz
•
↓ tvorby a destrukce surfaktantu
•
edém intersticia
•
↓clearance BAF (broncho-alveolar
fluid) •
aktivace koagulace – ↓ proteinu C, S
Ware NEJM 2000
DAD – diffuse alveolar damage
Poškození pneumocytů
Poškození endotelu
Plicní edém (↑ permeabilita) •
↓alveolární klírens tekutiny ↓exprese Na+ transportérů (ENaC – Epithelial Na Channel, Na+-K+-ATPáza)
•
epiteliální a endoteliální hyperpermeabilita
•
↑apoptóza a nekróza endotelií a pneumocytů
Hlavní molekulární mechamismy (poškození pneumocytů a endotelií)
I.
Dysregulace apoptózy
II.
PPAR signální cesta
III. Role TNF (Tumor necrosis factor) IV. Role HSP (Heat Shock Protein)
I. Dysregulace apoptózy oddálená apoptóza neutrofilů
↑ apoptóza epitelií/endotelií
1. aktivace zevní cesty apoptózy ↑exprese sFas/FasL u pacientů s ALI/ARDS (Am J Pathol 2002;161(5):1783–96)
2. aktivace vnitřní cesty apoptózy VILI (Current opinion in critical care 2005;11(1):82–6) hypoxie (Crit Care Med 2005;33(10):2309–16) ROS (Am J Respir Crit Care Med 2006;173(5):566–72) NO – do 24h (Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol 2004;286(4):L793–800)
1400W iNOS inhibitor (N-3-aminomethyl-benzyl-acetamidine)
Rudkowski. Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol. 2004
II. PPAR signální cesta •
•
• •
Peroxisome proliferator-activated receptors skupina jaderných receptorů pro hormony (steroidní, štítnice, retinová kys.) transkripční faktor (TF) 3 subtypy: α, β, γ
Genově dependentní mechanismy •formace heterodimerů s retinoidním-X receptorem •vazba na PP-responzivní oblasti v promotorech regulovaných genů
Mark Somoza, 2006
Genově non-dependentní mechanismy
•vazba na transkripční faktory (NF-κB) •vazba na kofaktory TF
PPAR agonisté I. Inhibice TF pro-inflamatorních genů » » » » »
II.
NF-κB (Nuclear Factor κB) STATs (Signal Transducers and activators of transcription) NF-AT (Nuclear Factor of activated T-cells) CAAT/enhancer binding protein AP-1 (Activator Protein 1)
sekvestrace ko-aktivátorů TF
↓pro-inflamatorních cytokinů, adhezních molekul, chemokinů...
Antiinflamatorní efekt
PPAR agonisté: • fenofibrát (Ward. Br J Pharmacol 2004) • rosiglitazon, pioglitazon (Liu. Crit Care Med. 2005) • SB 21994 (Delayre-Orthez. Resp Res 2005)
III. TNF-ɑ a ALI/ARDS •
proinflamatorní cytokin
•
51 kDa (homotrimerický protein)
•
vazba na TNF-R1 a TNF-R2
•
TNF-R1 má tzv. death doménu (formace DISC→apoptóza)
•
TNF-R2 up-regulace ICAM-1, apoptóza
•
produkován hlavně T-lymfocyty a a-makrofágy
Protein Data Bank Ramin Herati
Aktivace TNF-R1+2 u ALI/ARDS: indukce apoptózy ↑ ROS→fosforylace MLC(Myosin light chain)→VEcadherin →otevření tight junctions ↓ exprese ENaC, Na+-K+-ATPáza → ↓reabsorpce BAF destabilizace mikrotubulů (PKC, p38 MAPK) →kontrakce endotelu
Receptorové vazné místo
TNF Lectin-like doména
Lectin-like doména:
Rat flooded lung model
rozpoznává specifické oligosacharidy (rozvětvené trimanózy,...) ↑ expresi ENaC v MVEC (Microvascular endothelial cell) a pneumocytech II
Braun C. J Immunol. 2005 Sep 1;175(5):3402-8.
hTip TNF-derived peptide • •
•
Rat flooded lung model
European Patent EP1264599 peptid napodobující lectin-like doménu TNF syntetický cirkulární peptid obsahující 17 aa
Biochemical Pharmacology 77 (2009) 1763–1772
IV. Role HSP (Heat Shock Protein) Hsp 90 •
Hsp 90
•
stresové proteiny
•
ubikvitární molekulární chaperony
•
zabezpečují správnou prostorovou strukturu proteinů → konformační regulace
•
cca 100 „klientských“ proteinů (zejména pro-inflamatorní!)
•
NF-κB, Akt/PBK, Raf, p53, cSRS, steroidní receptory, EGF-R, VEGFR2, eNOS
•
homodimer
Closed conformace ↑aktivita, ↑ skládání pp., ↑stabilita klientských pp. Open conformace ↑degradace proteinů David S. Goodsell of The Scripps Research Institute, 2002
Biochemical Pharmacology 77 (2009) 1763–1772
HSP 90 inhibitory
Biochemical Pharmacology 77 (2009) 1763–1772
Terapeutické intervence – úskalí! • Intervence ALI v animálním experimentu – Přerušení molekulárních cest – Účinné jen pokud bylo podáváno před
vyvoláním inzultu (ALI)
• Nejsou zatím k dispozici data z klinických hodnocení
Klinická hodnocení s léky inhibujícími signální cesty u ALI/ARDS • SB-681323 IV for Subjects at Risk of Acute Lung Injury or ARDS Sponsor: GlaxoSmithKline ClinicalTrials.gov Identifier: NCT00996840. Selective inhibitor of p38 alpha mitogen-activated protein kinase
• STIP: Statin Trial for Influenza Patients. Sponsor: Vanderbilt University
ClinicalTrials.gov Identifier: CT00970606
Závěr • Extenzivní výzkum (zvířecí modely, lidé) ukazuje nové molekulární
mechanismy v patogenezi
• Tyto poznatky jsou podkladem pro terapeutické a diagnostické možnosti do budoucna: – Nové, cílenější léky a buněčná terapie – Stratifikace pacientů – Zhodnocení rizika a prognózy
